BE331703A - - Google Patents

Description

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  " Perfectionnements dans la génération de gaze 
La présente invention est relative à la production de gaz par le procédé qui consiste à soumettre du combustible et de l'air à la chaleur de réaction dans une   z^one   de combus tion 
Le terme combustible est employé dans ce mémoire pour   désigner tout   genre de combustible pulvérisé, tel par exemple le charbon et le coke en poudre et tout genre de combustible liquide, tel par exemple le pétrole brut ou toute autre sorte de liquide   telspar   exemple des mélanges cloolidaux   d'un   li- quide et de charbon pulvérisé. 



     On   rencontre souvent des diffécultés au cours de ces procédés,pour empêcher le dépôt de matières carbonacées qui 

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   n'ont   pas subi de   réaction.ou   le dépôt de cendres dans la cham- bre de combustion ou générateur. 



   On a tenté d'empêcher ce dépôt en établissant au point de premier mélange du Oombustible et de l'air, une températu- re suffisamment élevée pour provoquer immédiatement le   commen-   cement de la combustion, et en même temps la région adjacente en cet endroit à une température d'environ ou supérieure à 
600 c en obligeant les produits de combustion chauds de se mélanger avec le combustible'et l'air entrant, ou d'influencer ceux-ci de façon thermique, le procédé mis en action ayant pré- vu pour l'air entrant l'alimentaion au brûleur, sous pression ou alternativement pour les produits à retirer du générateur l'emploi d'une dépression appliquée   à   la sortie. 



   Des expériences faites par l'inventeur d'après ce   proche-   dé connu et dans les conditions prescrites, avec des appareils de modèle   différent, y   compris ceux les plus recommandés, ont prouvé le fait que les difficultés dues au dépôt dans le générateur, de matières provenant du combustible, ne sont pas évitées de cette façon et ces expériences n'ont également pas révélé une température quelconque, soit en dedans ou au dehors des liquides spécifiés, et qui,étant appliquée au point de premier mélange ou dans la région   adjacente,soit   suffisante par elle même pour empêcher un dépôt subséquent à l'intérieur du générateur. 



   Au cours de ces expériences, à l'aide de procédés dans lesquels des matières carbonacées en cours de réaction sont projetées à l'encontre de surfaces   chauffées à   l'intérieur du générateur, l'inventeur a constaté que la matière à une ten- dance à se coaguler sur les surfaces avec lesquelles elle entre en contact, ce qui   entraîne   un dépôt de la matière au détriment et même jusqu'à arrêt des opérations.

   Au cours de 

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 ces expériences il a été constaté que la tendance au dépôt des matières provenant du combustible existe aux surfaces avec lesquelles elles entrent en premier contact et en   d'a.utres   points où la grandeur du flux de courant de   combusti..   ble et d'air ou de gaz, ou sa manière de se comporter, sont insuffisants pour empêcher le   dépt   de cette matière provenant du combustible , 
Ce dépôt est particulièrement à observer quand on fait usage de générateurs comportant un tube intérieur à travers lequel le combustible et l'air entrant sont projetés sur la majeure partie de la longueur du générateur, le dépôt   s'effec   -tuant contre la paroi arrière et en d'autres points où se produit le contact. 



     .Au   cours d'expériences faites avec un appareil dans   le-   quel le combustible et l'air étaient aspirés et dans lequel les produits étaient aspirés hors du générateur par une succion due à l'application d'une dépression à la sortie du gaz du générateur, on a rencontré des difficultés à maintenir les conditions de réaction à l'intérieur du générateur, même en effectuant une réaction complète du combustible, soit par combustion complète ou partielle et tout en empêchant le dé- pôt à l'intérieur du générateur. 



   Théoriquement on peut éviter le dépôt quand on fait usa- ge comme combustible d'huile et en s'assurant que le   combusti-   ble est complètement gazéifié sans venir en contact avec les surfaces intérieures du générateur. Dans la pratique ceci ren. drait nécessaire l'emploi d'un générateur de dimensions   compa.   rativement grandes et le maintien, à l'intérieur, d'une tempé- rature suffisamment élevée. lorsque l'on désire réagir sur une quantité de combustible relativement grande par rapport à l'espace de combustion employé, il est extrêmement difficile 

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 sinon impossible d'opérer de façon que la gazéification com      -plète du combustible soit effectuée sans que celui-ci vienne en contact avec les surfaces intérieures du généra.   teur.   



   Le but de la présente invention est donc de permettre au combustible d'entrer en contact avec une ou plusieurs surfaces à l'intérieur du générateur, préalablement à sa complète gazéification, tout en empêchant simultanément le dépôt à l'intérieur du générateur de particules non réagies ou décomposées partiellement. 



   Comme un résultat des expériences étendues, l'inventeur a trouvé que le but susdit peut être atteint en :   1 )   re glant la quantité de combustible de façon telle que le volu- me de gaz produit et son moment sont suffisants pour   as-   surer que le dépôt de particules ne peut se produire par gravité à l'intérieur du générateur, et 2  en établissant le combustible et l'air en cours de combustion en un mou- vement de tourbillonnement tendu vers l'arrière de façon que l'on oblige le courant d'air ou de gaz, et quelques unes ou toutes les particules sur lesquelles on   nTa   pas réagi pour qu'elles ne soient que partiellement décomposées, de venir en contact avec une ou plusieurs surfaces convenablement dispo- sées à l'intérieur du générateur. 



   Cette tendance vers le fond dans le mouvement du   combus   -tible et de l'air en cours de combustion,telle que désignée ci-devant, peut être produite en imprimant à   ceux-là   un mou- vement de tourbillonnement tournant approprié à un ou plu- sieurs points dans le trajet de parcours à travers le géné-   rateur.   



   La production de ce mouvement de tourbillonnement peut être effectuée de différentes manières. On peut par exemple établir un mouvement tourbillonnant tournant en obligeant 

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 le courant entrant de combustible et d'air de s'épanouir 'pour venir premièrement en contact avec les parois latéra- les ou les côtés du générateur, d'où le courant en cours de combustion est réfléchi sur la paroi de fond opposée. 



   Comme résultat on obtient que le courant est obligé de tour ner sur lui-même vers le centre du générateur. D'autre part le courant de combustible et d'air pourrait être diri- gé de façon à rencontrer une ou plusieurs chicanes   conve-   nablement formées et disposées à l'intérieur du générateur . 



   Il est donc possible de provoquer ce tourbillonnement ten- dant vers l'arrière même dans ces procédés d'opération dans lesquels le trajet général de progression peut être mainte- nu dans une direction générale d'avancement. 



   Par l'emploi d'air sous basse pression d'environ qua. torze pouces d'eau, l'inventeur a été capable de produire du gaz chaud par quantité de 7,65 fois le volume du généra- teur par seconde et à , ce taux de production il fut consta- té qu'il ne se produit pas de dépôt de particules par gravi- té. 



   Le'mouvement de tourbillonnement établi d'après la pré- sente invention, ne doit pas être confondu avec le tourbil- lon progressif en spirale ou tangentiel que l'on a jusqu'à 'présent imprimé au départ au courant de combutible au mo ment où il est projeté dans la chambre de combustion,, étant donné que ce tourbillon outre qu'il n'est pas approprié au but de la présente   invention,   est uniquement employé dans le but d'augmenter le trajet effectif que le combustible peut parcourir   à'travers   la chambre de combustion. 



   Un procédé pour la génération de gaz conformément à la présente invention, consiste d'une manière générale à projet du combustible et de l'air dans une chambre de combus -tion par quantité telle que le volume de gaz et son moment 

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   @   de production soient suffisants pour que l'on soit assuré que le dépôt de particules ne peut se faire   à   l'intérieur de la chambre de combustion sous l'effet de la gravité;

   et à provoquer dans le combustible et l'air en cours de combustion, un mouvement de tourbillonnement tendant vers l'arrière, en obligeant le courant d'air ou de gaz et quelques unes ou toutes les particules qui   nTdnt   pas subi de réaction ou seulement une réaction partielle, à venir en contact avec une ou plusieurs surfaces à l'intérieur de la chambre de combustion. 



   Dans un procédé conformément à la présente invention, il est préférable d'amener le combustible à l'état de fine division. En fait il résulte des expériences que la réduc- tion des particules de combustible   à   une dimension si pe- tite que possible avant l'exposition à des températures de réaction, est de plus haute importance pour un fonctionne- ment effectif, que le maintien de hautes températures à l'endroit de mélange, pour des genres pareils de combusti- ble pulvérisé, la finesse   recommandée   est celle ordinaire- ment spécifiée soit que 95% passe à travers le tamis de 100 mailles et que   85%   passe à travers le tamis à   200   mail- les.

   Dans le cas de combustible liquide tel que l'huile, la mise en état des particules liquides sous forme de brouil- lard très fin, accompagné d'un certain degré de vaporisation des constituants plus légers, facilite fortement le fonc tionnement effectif. 



     .Afin   que l'invention puisse être facilement mise en pratique, elle sera décrite ci-après à titre d'exemple avec référence aux dessins thématiques annexés et qui preprésne tent une forme appripriée d'un générateur adapté dans un exemple pour brûler du combustible pulvérisé et dans l'autre pour brûler de l'huile ou d'autres combustibles liquides : 

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La figure 1 est une coupe longitudinale du générateur adapté à brûler de l'huile ,ou d'autres combustibles liqui- des, et la figure 2 est une vue similaire du même type de générateur, adapté pour brûler des combustibles pulvérisés, 
Le générateur ou chambre de combustion A illustré,et dont le diamètre intérieur sera de préférence la moitié de la longueur interne de la coupe transversale du cylindre, comporte un injecteur disposé coaxialement.

   Le combustible en cours de combustion prend approximativement le trajet in- diqué par les flèches, ce combustible étant projeté d'abord contre la surface latérale c d'où. il est réfléchi et ren- voyé sur la paroi de fond opposée D comme un résultat,le combustible et l'air en cours de combustion, reçoivent un mouvement de tourbillonnement tendant à   l'arrière .   Le tour- billon particulier provoqué par les dispositifs représentés, est un tourbillon tournant ou tourné en dedans et qui   obli-   ge les produits de combustion chauds de tourner vers l'inté- rieur et vers le centre du générateur, pour poursuivre de là, dans une direction de retour, le trajet vers la paroi antérieure E du générateur,

   mélangeant ainsi ces produits avec le combustible et l'air entrant et exerçant une   in.   fluence thermique sur ces derniers avant qu'ils ne passent au dehors par les orifices de sortie F qui sont à angle droit par rapport à l'axe du générateur et disposés dans cette partie du générateur la plus rapprochée du brûleur. 



   En opérant   conforment   à la présente invention,   la quan   -tité. de combustible entrant dans le générateur est essen. tiellement telle que le volume de gaz produit et son moment de vitesse, sont suffisants pour empêcher le dépôt par gra- vité de particules de combustible à l'intérieur du généra teur ou de la chambre de combustion.

   comme variante à la méthode d'établir un mouvement de 

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 tourbillonnement tel que décrit, le remous conforme   à   l'in vention peut s'établir en disposant une ou plusieurs chica nes saillantes intérieurement, non représentées, à   l'inté-   rieur du générateur, les faces de ces chicanes opposées au courant de combustible et d'air entrant,sont convenablement inc.urvées pour provoquer l'effet d'avancement vers le fond tel que désiré. En disposant plus d'une chicane ou des sé ries de chicanes en double, le tourbillon peut s'établir en différents points sur toute la longueur du générateur. 



   Le tourbillonnement conforme à la présente invention      peut également âtre provoqué en formant convenablement la surface intérieure du générateur. 



     Complémentaire ment   le combustible et l'air peuvent être introduits dans le générateur suivant un mouvement tour. billonnant imprimé préalablement et du modèle d'une spira le de progression et dans ce cas ce tourbillon en spirale peut être provoqué par une des méthodes normales, actuelle- ment connues à cet effet. 



     On   peut prévoir des commodités pour continuer la réac tion au delà de la sortie, par l'emploi de matériel réfrac taireuou d'autres dispositifs, selon qu'on le juge nécessai- re. 



   En opérant en conformité de cette invention, les tempé- ratures employées au point de mélange du combustible et de l'air peuvent varier conformément aux nécessités, au modèle des appareils et au point où le mélange à commencé chacun des constituants du combustible, ou les deux, peuvent être chauffés préalablement par des dispositifs appropriés et à des températures voulues. 



   On peut prévoir également un équipement approprié pour l'allumage ou le chauffage servant réchauffage préliminai- re du générateur avant son emploi pour la production du   gaz ,   

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      Dans ce but, en conformément à une forme d'exécution, on peut se servir d'une flamme témoin pour allumer le combusti ble introduit avec des dispositifs capables de modifier le degré et les quantités de combustible et d'air introduite*, de façon que l'on puisse assurer la combustion complète ou pratiquement complète et que l'on puisse obtenir un réchaf   -fage   rapide de la chambre de combustion,   On   peut faire usage d'une variante dans la méthode de réchauffage préliminaire, soit par exemple en substituant de l'huile au combustible pulvérisé,,

   ou si on le désire le réchauffage préliminaire peut être effectué électrique- ment ou par d'autres dispositifs appropriés, 
Aussitôt que le foyer a été élevé à une température approximativement de 600 c ou à   inné   température initiale plus élevée qu'il n'est nécessaire, le degré et les   quanti,.   tés de combustible et d'air nécessaires pour la conversion dans un gaz déterminé, peuvent être modifiés par l'emploi de dispositifs de réglage séparés soit simultanément pour l'alimentation en air et en combustible. 



   Si on le désire,toute partie de la chaleur présente dans les gaz sortant non refroidis, peut être utilisée pour la production ou le   surchauffage   de vapeurs et pareillement, si l'on veut, pour le réchauffage préalable du combustible et pour l'absorption endothermique de chaleur dans la réac- tion de matières carbonacées quelconques avec de la vapeur, soit que ces matières carbonacées soient contenues dans les gaz produits, soit séparément; à titre d'exemple on peut admettre de la vapeur à l'endroit où tout près de la sor tie du gaz montré dans les figures 3 et   4,   et cette vapeur peut entrer en réaction avec des matières carbonacées sous l'effet de la chaleur du gaz dans lequel elle est introdui- te et de la chaleur radiée par les parois réfractaires ad- 

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 jacentes. 



     On   peut prévoir de toute manière appropriée et en tout point choisi, des dispositifs pour enrichir les gaz par exemple à l'aide d'un jet vaporisant d'huile ou autrement, soit encore en vue de la fixation subséquente des gaz ou vapeurs ainsi engendrés. 



   On obtient des résultats satisfaisants dans le fonction -nement de ce procédé,par l'établissement de conditions telles que dans une seconde ou une fraction de seconde, on opère une introduction de combustible et d'air dans le générateur, leur exposition aux conditions de réaction pen -dant le mouvement actif, leur conversion et le retrait des gaz produits. 



   Ces conditions cependant ne sont pas prescrites comme essentielles et sous certaines applications de ce prin- cipe et certaines formes de la zone de réaction, le temps employé dans ce cycle peut être étendu considérablement Quand le procédé conforme à la présente invention est em-   ployé   pour la production d'un gaz combustible déterminé, le rapport de l'air au combustible peut être réglé pour pro duire la quantité minimum d'anhydride carbonique et le pourcentage pratiquement le plus élevé d'oxyde de carbone, d'hydrogène et de gaz d'hydrocarbure. 



   En cas de nécessite, les gaz produits peuvent être soumis à des traitements subséquents pour l'élimination de toutes particules non gazeuses qui s'y trouvent mélangées, soit par exemple par l'emploi de laveurs ou par précipita- tion électrique ou à l'aide de filtres statiques. 



   Dans les installations   où   le gaz doit être employé pour le chauffage de fours et chaudières et où l'épuration préalable n'est pas nécessaire, ces gaz peuvent être direc- tement admis dans ces fours ou chambres de combustion pour 

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 être brûles complétement. 



   On peut cependant apporter des modifications dans le modèle de générateur décrit et le mode de fonctionnement, afin de permettre la combustion complète et continue du com bustible à l'intérieur et en vue de l'utilisation de la chaleur ainsi engendrée en tout autre but utile. 



   Dans certains buts, et pour l'emploi de certains types de combustible, on peut trouver avantageux d'opérer en con- cordance avec ce procédé en vue de réaliser la volatilisa- tion et la gazéification d'une partie des constituants du combustible en traitement et de convertir les résidus dans les particules carbonacées fixes et non gazeuses en: vue de les récupérer séparément et les utiliser ailleurs, là où pareils buts doivent être poursuivis ,on peut régler la vitesse du flux, les températures, la manière d'extraction et d'autres caractéristiques en vue d'atteindre ces buts, pourvu cependant que la vitesse du flux ne soit réduite à tel point que le dépôt par gravité des matières provenant du combustible se produise à l'intérieur de la chambre de com-   bustion.   



   Dans un mode de fonctionnement conforme à l'invention, on peut prévoir une réduction dans la température du courant de combustible et gaz après qu'il échappe du générateur. Dans ce mode de fonctionnement, lequel est particulièrement   appli.   able aux matières telles que l'huile lourde combustible, 1 effet de pareille réduction en température a pour but d'étein dre les flammes de combustion et de maintenir en suspension , et sans avoir subi de réaction,, les particules carbonacées à l'état de fine division .auxquelles il est référé   ci-devant.   



   Dans ce mode de fonctionnement on peut prévoir des commo- dités pour la séparation et l'extraction de ces   matières,sous   la forme de noir de charbon comme sois-produit valeureux de 

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 l'opération. L'extraction peut être effectuée par toute opération appropriée de filtration ou de précipitation.

Claims (1)

1. R e v e n d i c a t i o n s 1 Un procédé pour la génération de gaz, qui consis te à projeter du combustible et de l'air dans une chambre de combustion en quantité telle que le volume de gaz pro duit et sondmoment d'engendrement soient suffisants pour assurer qu'il ne puisse se produire de dépôt de, particules par gravité, à l'intérieur de la chambre de combustion, et provoquer dans le combustible et l'air,en cours de combus tion, un mouvement de tourbillonnement tendu vers l'arriè re ou de retour , en obligeant le courant d'air ou de gaz et quelques unes des ou toutes les particules qui n'ont pas subi la réaction ou qui ne l'ont subie que partielle- ment, à entrer en contact avec une ou plusieurs surfaces intérieures de la chambre de combustion.

   2 / Un procédé pour la génération de gaz diaprés le- quel du combustible et de l'air sont injectés dans une cham- bre de combustion en quantité telle que le volume de gaz produit et son moment d'engendrement sont suffisants pour assurer qu'il ne puisse se produire un dépôt de particules par gravité et à l'intérieur de la chambre de combustion, et à les amener en contact avec une ou plusieurs surfaces, de telle façon que les constituants, produits et résidus de combustion, viennent à recevoir un mouvement de tourbillonne- ment tournant suffisant pour empêcher le depôt sur les pa- rois ou surfaces de la chambre de combustion.

   3 Un procédé pour la génération de gaz, qui consiste à soumettre du combustible et de l'air à des températures de réaction à l'intérieur d'une chambre de combustion, dans laquelle une partie du combustible sur lequel on n'a pas ré. agi , soit obligée d'entrer en contact avec les surfaces la-* <Desc/Clms Page number 13> térales de la chambre de combustion, et à maintenir les con- stituants, produits et résidus de combustion, à l'intérieur de l'espace adjacente aux surfaces de contact dans un mou vement de tourbillonnement ou de remous tournant rapide, le volume et le moment d'engendrement des gaz étant suffisants pour empêcher le dépôt des matières par gravité, à l'intérieur de la chambre de combustion.

   4 'Un procédé pour la génération de gaz qui consiste à soumettre du combustible et de l'air à une chaleur de ré action à l'intérieur d'une zone de combustion, et à obliger une partie du combustible qui n'e pas subi la réaction, à ve. nir en contact avec les surfaces latérales de la chambre de manière telle que les constituants , produits et résidus de combustion, reçoivent un mouvement de tourbillonnement tour. nanti le volume et le moment des gaz étant suffisants pour exposer continuellement la surface de contact à un passage de friction de la part du courant de gaz et de combustible tourbillonnant et d'empêcher le dépôt de matières par gravi- té qui pourrait provenir du combustible à l'intérieur de la chambre de combustion.

   5 Un procédé pour la génération de gaz diaprés lequel du combustible et de l'air sont injectés dans une chambre de combustion, sous pression, dans la forme d'un courant sr épanouissant latéralement, le combustible et l'air étant obligés d'entrer en contact avec les surfaces latérales de la chambre de combustion et la surface opposée, de façon que les constituants, produits et résidus de la combustin vien nent à subir un mouvement tourbillonnant tournant tel qu'ils sont maintenus en suspension dans le courant de gaz et sont obligés de retourner vers l'entrée de combustible et d'air et d'influencer ceux-ci au point de vue thermique, le volu- me et le moment du gaz étant suffisants pour empêcher le dé..

   <Desc/Clms Page number 14> pôt des matières du combustible par gravité, à l'intérieur de la chambre de combustion, 6 / Un procédé pour la génération de gaz qui consiste à mélanger du combustible avec de l'air à une température insuffisante pour provoquer la combustion immédiate à com- mencer au point ou à l'endroit du premier mélange, et à provoquer la réaction du mélange à l'intérieur d'une cham bre de combustion où le courant de combustible et gaz est amené en contact avec une ou plusieurs surfaces, de manière telle que ce courant vienne à subir un mouvement tourbillon -nant tournant rapide et dirigé vers l'arrière, le volume et le moment du gaz étant suffisants pour empêcher le dé- pôt par gravité des matières provenant du combustible, à l'intérieur de la chambre de combustion,

   7 / Un procédé pour la génération de gaz conforme aux revendications ci-devant, qui comprend des moyens pour l'é- jection du combustible brûlant en cours de combustion et les matières non gazéifiées du combustible, soit simultané- ment pour les amener au-delà de l'orifice de sortie ou des orifices de sortie du générateur.

   8 / Un procédé pour la génération de gaz d'après les revendications précédentes, dans lequel le mouvement tour. billonnant tournant, dirigé vers l'arrière, est tel qu'il tend à maintenir en suspension dans le courant de gaz, les matières non gazéifiées du combustible et de transférer la chaleur de combustion aux combustible et air entrant ou aux surfaces de contact en un point avancé.

   9 / Un procédé pour la génération de gaz combustible d'après les revendications précédentes, qui consiste à faire réagir sur le combustible de l'air dont la quantité est insuffisante pour soutenir la complète combustion.

   10 / Un procédé de génération de gaz inerte d'après <Desc/Clms Page number 15> les revendications précédentes,qui consiste à soutenir con -tinuellement la combustion du combustible et du ou des gaz produits jusqu'à ce que l'on ait obtenu une combustion re lativement complète.

   11 Un procédé pour la génération de gaz d'après les toute revendications précédentes, dans lequel de l'eau sous/for me est introduite dans un point ou dans des points quelcon -ques à l'intérieur de la chambre de combustion, pour y subir une réaction soit partiellement, soit complète cent.

   1± /Un procédé pour la génération de gaz d'après les revendications précédentes, dans lequel les gaz de produc- tion sont soumis à l'enrichissement ou toute autre modifica- tion à l'intérieur de la chambre de combustion ou bien pos- térieurement, 13 Un procédé pour la génération de gaz d'après les revendications précédentes,, dans lequel le combustible et l'air ayant été mélangés au préalable, sont introduits dans la chambre de combustion, cependant qu'ils sont animés d'un mouvement tourbillonnant rapide, 14 Un procédé pour la génération de gaz dtaprès les revendications précédentes, qui comprend un réchauffage prés -labre du combustible et, ou de l'air, avant leur introduc- tion dans la zone de combustion.

   15 Un procédé pour la génération de gaz d'après les revendications précédentes, qui comprend la gazéification d'une partie du combustible employé et la séparation subsé quente avec récupération des matières non gazeuses.

   16 Un procédé pour la génération des gaz d'après les revendications précédentes, qui comprend le retrait du com- bustible de la chambre de combustion avant sa complète gazé- ification avec l'extraction subséquente et la récupération de noir de charbon comme sous.-produit commercial. <Desc/Clms Page number 16>

   R é s u m é .- Un procédé pour la génération de gaz, qui consiste à pro -jeter du combustible et de l'air dans une chambre de com bustion en quantité telle que le volume de gaz produit et son moment d'engendrement soient suffisants pour assurer qu il ne puisse se produire (le dépôt de particules'par gravita, à 1 intérieur de la chambre de combustion, et à provoquer dans le combustible et l'air* en cours de combustion, un mouvement de tourbillonnement tendu vers l'arrière ou de re tour, en obligeant le courant d'air ou de gaz et quelques unes des,ou toutes les particules qui n'ont pas subi la réac dtion ou qui ne l'ont subie que partiellement, à entrer en contact avec une ou plusieurs surfaces intérieures de la charnu Tare de combustion.