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Perfectionnements à la fabrication de gaz mixtes au moyen de combustibles à forte teneur en matières volatiles
Cette invention a trait à un procédé perfectionné pour la gazéification complète de combustibles ayant une forte te- neur en matières volatiles, tels que le charbon bitumineux, avec récupération complète des principes volatils et produc- tion d'un gaz de pouvoir calorifique relativement élevé et exempt d'éléments inertes, par comparaison avec les résultats, obtenus par les procédés actuels de production de gaz à l'eau non enrichi ou gaz bleu obtenu par le traitement des combusti- bles bitumineux.
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L'invention est décrite ci-dessous avec référence aux dessins annexés, dans lesquels: Fig. 1 est une vue en plan d'une installation propre à réaliser l'invention, Fig. 2 une coupe verticale suivant la ligne A-A de la Fig. 1, et Fig. 3 une vue en élévation partiellement en coupe suivant la ligne B-B de la fig. 1.
Dans ces dessins, 1 et 3 sont des gazogènes, 2 et 4 des récupérateurs de chaleur, 5 un réchauffeur tubulaire, 6 une caisse laveuse et 8 une tuyauterie d'amenée de vapeur aux ga- zogènes 1 et 3 munie de soupapes 81 et 83 qu'on peut fermer ou mettre dans une position permettant une circulation de bas en haut ou de haut en bas, à volonté, dans les deux gazogènes.
Le tuyau de vapeur 8 est pourvu d'un embranchement 84, dont le but apparaitra ultérieurement; 7 est une arrivée d'air à la base des gazogènes.
Les gazogènes sont divisés en deux zônes, ainsi qu'on le verra en se rapportant à la Fig. 2 ; la première est une zone de gazéification 34 et la seconde une zone de carbonisation
35. Des tubulures 9 et 10 mettent librement en communication la partie supérieure des zones de gazéification des gazogènes 1 et 3 avec les récupérateurs 2 et 4 respectivement et sont pourvues de tuyaux 19 pour l'admission de l'air secondaire, plus particulièrement utiles lorsqu'on ne fait pas usage d'un réchauffeur d'air tel que 5. Des tubes 15 et 16 relient le sommet des zones de carbonisation des gazogènes à la caisse laveuse 6 et sont munis chacun d'une soupape 17, 18. Le tube 20 relie la caisse laveuse à l'appareil de condensation et au réservoir (non représenté).
Les récupérateurs 2 et 4 sont garnis tous deux de matiè- res capables d'absorber la chaleur, telles que la brique de
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régénérateur, la brique à four ou la brique concassée, qu'on peut disposer comme le montre la Fig. 2, en deux couches en- tre lesquelles est aménagée une arrivée d'eau avec ajutage distributeur 37
Le fond du gazogène 1 communique avec le fond du récupé- rateur de chaleur 4 par un tuyau 11 pourvu d'une soupape 13; devant et derrière celle-ci se trouvent des tubes de vapeur à soupapes 87 et 88 raccordés à l'embranchement 84.
On remarquera que les tubes 85 et,88 peuvent remplir exactement, pour les gazogènes 1 et 3 respectivement la même fonction que les tuyaux de circulation montante de vapeur commandés par les soupapes 81 et 83.
Les fonds des récupérateurs 2' et 4 communiquent aussi, par des raccords 21 et 22 respectivement, avec la cheminée 28, par l'intermédiaire des tubes 31 du réchauffeur tubulaire 5, et du compartiment inférieur 54, lorsqu'il est fait usage d'un réchauffeur d'air. Les raccords 21 et 22 sont commandés par des soupapes, en 23 et 24 par exemple.
Le réchauffeur tubulaire est pourvu d'une arrivée d'air 27 qui communique avec l'espace dans lequel s'étend le fais- ceau de tubes, entre les plaques tubulaires 55 et 56; des rac- cords 25 et 26, munis de soupapes 29 et 30, relient cet espa- ce aux récupérateurs 2 et 4 respectivement. Ainsi qu'il a déjà été dit, les tubes 31 communiquent avec la cheminée 28.
Le réchauffeur tubulaire peut être remplacé par un réchauffeur d'un autre type.
L'installation fonctionne comme suit. Les zônes de ga- zéification des deux gazogènes sont soumises au Soufflage simultanément et en parallèle, l'air étant admis par les tuyaux d'amenée 7. Les gaz engendras passent du gazogène 1 par
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le tube 9 dans le récupérateur 2 qu'ils traversent en réchauf- fant les matières absorbant la chaleur qui s'y trouvent, pour s'échapper ensuite, à travers le raccord 21 et le réchauffeur tubulaire 5 (s'il en est fait usage), dans la cheminée 28.
Lorsqu'on emploie un réchauffeur, l'air pour la combustion secondaire dans le récupérateur 2 est amené par le tuyau 27 et, après avoir été réchauffé dans le réchauffeur, est en- voyé par le tuyau 25 au sommet du récupérateur 2. Lorsqu'on ne fait pas usage d'un réchauffeur, l'air pénètre dans le ré- cupérateur en 19.
De même, les gaz engendrés dans le gazogène 3 suivent le parcours 10, 4, 22 et 5 pour s'échapper dans la cheminée, l'air secondaire préalablement chauffé pour la combustion dans le récupérateur 4 étant amené également suivant le tra- jet 27, 5 et 26, lorsqu'il est fait emploi d'un réchauffeur d'air ou, dans le cas contraire, par le tuyau 19 indiqué au bas de la fig. 1.
Pendant le soufflage, les soupapes 23, 24, 29, 30 et les soupapes d'admission d'air sont ouvertes, tandis que les soupapes 13 et 14 sont fermées et les soupapes 17 et 18 par- tiellement fermées, celles-ci étant légèrement entr'ouvertes pour laisser passer dans le laveur les gaz engendrés dans la zone de carbonisation.
On coupe alors l'arrivée d'air, on ferme les soupapes 23, 24, 29 et 30 et on provoque une circulation descendante de la vapeur dans la partie inférieure de l'un des gazogènes et une circulation ascendante à la fois dans la partie supé- rieure et la partie inférieure de l'autre gazogène, si le mouvement descendant est produit dans le gazogène 1 et le mouvement ascendant dans le gazogène 3, les soupapes 13 et 18
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sont ouvertes et la soupape 17 partiellement ouverte, la sou- pape 14 restant fermée. La vapeur est admise au sommet de la zone de gazéification du gazogène 1. Le gaz bleu formé, cir- culant de haut en bas, passe par la conduite 11 dans le fond du récupérateur 4.
A sa sortie du gazogène 1 il est relative- ment froid, ayant été refroidi par les cendres, mais en pas- sant dans le récupérateur 4 il se réchauffe sous l'action de la chaleur qui y est emmagasinée. Ce courant descendant de gaz ainsi réchauffé, passe par le tube 10 dans le gazogène 3 où il s'élève à travers la zône de carbonisation conjointe- ment avec le courant ascendant de gaz bleu engendré simulta- nément par l'envoi de vapeur de bas en haut dans le gazogène 3 et pénètrent par conséquent dans la zône de carbonisation à une température très élevée.
Ces gaz bleus chauffés aban- donnent leur chaleur sensible en carbonisant et chauffant le combustible frais, distillant ainsi les principes volatils du charbon, le mélange résultant de gaz bleu à l'eau et de gaz de houille passant à travers le tube 16 dans la caisse laveuse et de là à travers l'appareil condenseur nécessaire vers le ré- servoir.
Le courant de vapeur peut alors être renversé dans les deux gazogènes de manière à devenir ascendant dans le gazogène 1 et descendant dans le gazogène 3, le courant descendant de gaz du gazogène 3 passant à travers le tuyau 12, le récupéra- teur 2 et le tube 9 dans la zône de carbonisation du gazogène 1 qu'il traverse conjointement avec le courant ascendant de gaz bleu de ce gazogène, pour arriver par le tuyau 15 à la caisse laveuse, les soupapes 14 et 17 étant ouvertes, la sou- pape 18 partiellement ouverte et la soupape 13 fermée. On laisse la soupape 18 partiellement ouverte pour permettre
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au gaz de houille provenant de la distillation continue dans la zone de carbonisation du gazogène 3 de passer dans le la- veur.
Au courant de gaz bleu descendait provenant de l'un des gazogènes ou peut ajouter du gaz venant du réservoir d'emma- gasinage, qu'on peut introduire par exemple par un tuyau 100 muni de soupapes et faire circuler avec le courant descendant de gaz bleu. on pourra agir ainsi lorsque le gaz bleu des- cendant de l'un des gazogènes et le gaz ascendant de l'autre gazogène ne sont pas en quantité suffisante pour assurer une carbonisation sensiblement complète du charbon.
on recommence alors le soufflage et lecycle ci-dessus dé- crit se répète suivant une modification, le cycle peut consis- ter en un soufflage simultané des deux gazogènes en parallèle, avec courant descendant dans le gazogène 1 et courant ascen- dant dans le gazogène 3, suivi d'un autre soufflage en pa- rallèle avec renversement de la circulation de vapeur dans les gazogènes, le courant devenant ascendant dans le gazogène 1 et descendant dans le gazogène 3, et ainsi de suite.
Dans ce mode de fonctionnement le récupérateur 4 est employé pour chauffer le gaz descendant provenant du gazogène 1 tandis que le récupérateur 2 peut être utilisé pour surchauf- fer la vapeur qui doit circuler de haut en bas dans le gazo- gène 1, la vapeur étant admise, par exemple, du côté de la soupape 14 où se trouve le récupérateur, c'est-à-dire par le tube à soupape 87, de manière à traverser le récupérateur 2 pour arriver à la partie supérieure de la zone de gazéifica- tion du gazogène 1 par le tube 9.
Le soufflage effectué ensuite a pour effet de réchauffer les deux récupérateurs et lorsqu'on provoque le courant des- cendant dans le gazogène 3, le récupérateur 4 peut être uti-
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lisé pour surchauffer la vapeur avant cette course descendan- te, la soupape 13 étant fermée et la vapeur!: étant admise du côté de cette soupape qui correspond au récupérateur, c'est-à- dire par le tuyau 86, pour arriver au gazogène 3 en passant par le récupérateur 4 et le raccord 10. Pendant ce temps le récupérateur 2 est employé pour chauffer le courant descen- dant de gaz bleu venant du gazogène 3 et devant passer à travers la zône de carbonisation du gazogène 1 conjointement avec le courant ascendant de gaz bleu de ce gazogène.
Au lieu d'employer l'un des récupérateurs en vue de sur- chauffer la vapeur pour la course descendante, on peut pro- duire de la vapeur dans ce récupérateur en y projetant de l'eau, par exemple au moyen d'un distributeur d'eau 37 in- troduit entre les deux couches de matières régénératrices
32 et 33. En tombant sur la couche inférieure le jet d'eau se transforme en vapeur et celle-ci est surchauffée dams une certaine mesure par son passage IL travers la couche supérieu- re.
Parmi les avantages obtenus par la réalisation du pro- cédé de fabrication de gaz suivant la présente invention on peut citer les suivants :
Les gaz soufflés ne passent pas à travers le combustible avant qu'il soit carbonisé et que ses matières volatiles soient expulsées. Celles-ci ne sont pas soumises à une tem- pérature élevée et les huiles légères peuvent par conséquent être récupérées. Un grand volume de gaz bleu chaud sert à effectuer la carbonisation sans nécessiter la recirculation des gaz à travers la zône de réaction du gaz à l'eau, ce qui aurait pour effet de diluer la vapeur et de réduire la capacité. Les courants ascendants et descendants de gaz bleu
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passent à travers les zones de carbonisation. Un gaz de pou- voir calorifique relativement élevé est produit.
La chaleur des gaz soufflés est récupérée sans que l'on ait recours à une chaudière utilisant les chaleurs perdues. De l'air secon- daire chaud peut être fourni. De la vapeur surchauffée peut être fournie pour le courant descendant ou bien de la vapeur peut être produite dans ce but. Les soupapes ne sont appelées à laisser passer que des gaz relativement froids et les sou- papes coûteuses pour fluides chauds sont évitées. Les gaz qui ont passé à travers le combustible non carbonisé ne peuvent s'échapper à l'atmosphère, ce qui évite les désagréments qus à la fumée.
Il est évident pour toute personne initiée dans la bran- che à laquelle se rapporte l'invention que des modifications de pure forme peuvent être apportées aux détails d'exécution ou à la marche despoérations sans s'écarter de l'invention..
Il est entendu que la division d'une couche de combusti- ble dans un gazogène en deux zones, une zone de gazéification et une zône de carbonisation superposées est connue en elle même ainsi que la restriction du soufflage dans la zône de gazéification. On a déjà proposé aussi des installations de production de gaz comportant deux gazogènes dans chacun des- quels on peut produire une circulation de la vapeur de bas en haut et de haut en bas et on confiait également d'autres ins- tallations dans lesquelles la vapeur est surchauffée dans une chambre de récupération et l'air employé pour le soufflage est préalablement chauffé dans des chambres régénératrices supplémentaires.