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Perfectionnements aux installations de production de gaz et de récupération d'huile.
La présente invention concerne une installation$ de produc- tion de gaz et de récupération d'huileet a pour objet un pro- cédé et un appareil,conçus à cet effet et appropriés au combus- tible pulvérisé.
Il est noter que l'expression séchage, employée dans la description et dans le résumé,signifie une chauffe préliminaire par l'air chaud jus u'à 200-250 C. au cours de laquelle le com bustible s'oxyde en partie et sa tendance à devenir visqueux dans la chambre de volatilisation diminue.
Selon la présente invention, le combustible pulvérisé traver- se successivement une chambre de déchage et une chambre de volatilisation;une partie du combustible après la volatilisation. une partie du combustible âpres la volatilisation passe à travers unechambre de gazéification et l'autre partie de ce combustible est brûlée dans une chambre de combustion.
De plus,selon l'invention,le combustible pulvérisé peut être injecté en excès au-dessus de la chambre de combustion pour la
1 raison qui va être décrite ci-après.
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Ensuite le charbon,l'air;.primaire, et l'air secondaire sont @ insufflés tangentiellement dans la chambre de. combustion! une vitesse d'au moins 6 mètres par seconde et au plus 90 mètres par seconde.
De plus,l'air secondaire peut être admis dans la chambre précitée à deux hauteurs différentes pour une raison qui sera précisée dans la suite.
L'appareilobjet de l'invention,comporte une chambre de combus- tion primaire;une chambre de gazéification secondaire,une chambre de séchage et une chambre de volatilisation.L'appareil comporte, de préférence un dispositif de réfrigération des gaz chauds, provenant des chambres de combustion et de gazéificaticn,et est agencé pour chauffer les gaz,destinés à l,alimentation des cham- bres de volatilisation de combustion et de séchage.
Enfin la chambre de combustion est pourvue d'orifices supérieui et inférieur,l'orifice supérieur étant destiné à l'admission du combustible et de l'air,comme véhicule,et l'orifice inférieur à l'admission d'une quantité variable de l'air auxiliaire comme il va être décrit ci-dessous.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple seulement,permettra de bien comprendre la manie.. re dont l'invention peut être réalisée.
Le charbon pulvérisé arrive dans un cyclone 10 d'où il est introduit à l'aide d'un transporteur à vis sans fin 11 dans la chambre de séchage 12 qu'il traverse en se déplaçant le long d'une auge en spirale 15,munie de trous ou fentes à sa partie inférieure à travers lesquels peut passer l'air chaud,insufflé dans la chambre comme il va être décrit dans la suite. Arrivé au fond de la chambre de séchage le combustible est amené,à l'aide d'un dispositif d'alimentation, 14 dans la chambre de volatilisa- tion 15,dans laquelle est situé un canal en V en spirale 16,dont' la partie inférieure comporte des trous,afin de permettre le pas- sage des gaz chauds.
A l'intérieur d'une chambre 9,en forme de dôme,s'étendant le long de la hauteur des chambres de volatilisa-
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tion et de séchage, ,sort disposées deux chambres : la chambre de combustion primaire 17 et la chambre de gazéification secondaire 18. La forme et la disposition de ces chambres 17 et 18 sont,de préférence,comme le montre le dessin.La chambre de combustion primaire 17 comporte deux orifices d'admission 20,21.Après avoir traversé la chambre de volatilisation 15,le combustible pulvérisé et carbonisé est divisé en combustible primaire et combustible secondaire; le combustible primaire est introduit à chaud avec de l'air,comme véhicule,dans l'orifice supérieur 20 de la chambre de combustion;le combustible secondaire et le gaz,comme véhicule, sont insufflés dans la chambre de gazéification secondaire 18.
Le combustible secondaire réduit CO2 formé dans la chambre de combustion 17, en CO et la chambre 9 en forme de dôme procure l'es pace et le temps nécessaire à cette réaction. Il faut ensuite, refroidir le gaz chaud CO et la chaleur,contenue dans celui-ci, est évacuée par les moyens suivants. Tout d'abord ce gaz sort en haut de la chambre 9,traverse les tubes d'un générateur de vapeur 22 et ensuite,ceux d'un échangeur de chaleur,divisé en trois parties 23,24 et 25. En traversant l'échangeur de chaleur 23,le gaz chaud cède une certaine quantité de sa chaleur au gaz froid, provenant en partie du conduit principal 26,et en partie de l'installation de récupération (non représentée) et amené à 1,)aide d'un conduit 27 et d'une soufflante 28.
Après avoir été chauffé de cette façon le gaz passe dans le olatilisateur spirale 16 et dans la chambre de gazéification par un conduit 30 et est forcé de passer à travers le charbon pulvérisé dans la chambre de volati- lisation en éliminant ainsi les substances volatiles du charbon et en remplaçant les poches d'air de la masse de charbon par du gaz. Les substances volatiles sont évacuées vers l'installation de récupération par un conduit 31.
En sortant de l'échangeur de chaleur 23,les gaz chauds con- tinuent à descendre en traversant les tubés d'un échangeur simi- laire 24,dans lequel une quantité plus grande de chaleur est cédée à l,air comburant,emené àl'échangeur par une soufflante 3 et dirigé,ensuite,vers la chambre de combustion par un conduit 32.
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Celui-ci comporte deux branches alimentant les orifices 21a et 21 et la proportion de l'air secondaire amené à ces deux orifices peut être réglée, pour influencer la localisation de la zone de combustion. Les gaz chauds entrent maintenant dans le troisième échangeur 25, auquel l'air chauffer est amené par un ventil ateur 4 ; ces gaz sont amenée ensuite au sécheur spirale 13 et traversent en montant la masse descendante du combustible pulvérisé,en oxy- dant une partie de celui-ci et en empêchant la formation de vis- cosité dans la chambre de volatilisation inférieure.En sortant de l'échangeur de chaleur 25,les gaz refroidis traversent et montant un épurateur de gaz 'ou scrubber 33 et sont dirigés vers une chaudière ou ailleurs en fin d'utilisation.
Une partie du gaz sortant de l'épurateur,est dérivée vers l'échangeur 23 et de là vers la chambre de volatilisation,comme il vient d'être décrit.
Il est presque impossible d'amener la quantité exacte de com- bustible secondaire destinée à la réduction des produits de com- bustion,notamment de CO2 en 00,mais cette difficulté peut être surmontée selon la présente invention en insufflant le combusti- ble secondaire en excès de façon que cet excès,non dissous et non gazéifié,s'écoule de manière continue travers la chambre 9 Cet excès de combustible secondaire est entrainé avec les gaz travers le système et est retenu dans le récipient 40;situé au-dessous des échangeurs de chaleur,d'eu il estramené' dans le système ou dans la chambre de combustion 17 par un transporteur à vis sans fin,ou par un courent de gaz induit par la soufflante ou par un autre moyen, et brulé.
De plus,on peut introduire,dans le courant de gaz de trans- port et de combustion ,le combustible pulvérisé en liaison avec le gaz a chauffer dans le foyer en augmentant ainsi le pouvoir calorifique du gaz.
En tant que la température du produit gazeux monte au-dessus de 1000 @ C. grâce à la chauffe préliminaire du charbon et de l'air'avant la gazéification,le pouvoir calorifique du gaz peut
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être accru par l'introduction de vapeur dans la chambre de réac- tion,laquelle vapeur, par la réaction endothermique avec une par- tie du carbone en excès,réduit la température à la valeur critique minimum voulue,soit 1000 o et augmente le pourcentage en H2 et en CO dans le produit gazeux final. Ainsi, au lieu de petdre la chaleur sensible du gaz par refroidissement on a le moyen d'amé- liorer les qualités internes du gaz en fournissant la chaleur nécessaire à cette réaction.
La vapeur est engendrée dans le géné- rateur 22 et est amenée par un conduit 42 dans la chambre de gazé- ification secondaire 18.
Les poches d'air,contenues dans le charbon'pulvérisé,destiné comme combustible secondaire la réaction,occasionneraient une admission d'air dans la chambre de réduction et,comme il en résul- terait un dérangement de la réduction complète voulue de CO2 en 00,on a trouvé désirable de remplacer les poches d'air de ce genre par du gaz.
Il est à noter que l'opération de volatilisation poursuit deux buts notamment elle sépare les substances volatiles par la chaleur des gaz et en même temps elleremplace les poches d'air par le gaz,semblable au gaz ordinaire du générateur.
L'opération de séchage rend le charbon plus approprié à la volatilisation immédiate et empêche les particules de charbon de devenir visqueuses à des températures plus élevées.
Le revêtement en briques de diverses chambres peut être re- froidi de facon convenable à l'air ou ! l'eau.
En fonctionnement,le combustible pulvérisé arrive dans le cyclone 10, traverse la chambre de séchage 12 dans laquelle il est soumis à un chauffage préliminaire ,et pénètre ensuite dans la chambre de volatilisation,dans laquelle ont lieu simultanément la volatilisation et la substitution des poches d'air par du gaz, les produits volatils éta ent évacués de la chambre de volatili- sation par un conduit 31. Le combustible se divise maintenant en combustible primaire et en combustible secondaire comme il vient d'être décrit; le combustible primaire avec de l'air amené par par-un conduit 32, est insufflé dnas la chambre de combustion par
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des orifices 20,pour le combustible et 21a pour l'air;le combusti- ble secondaire'et le gaz, amené par le conduit 30,est insufflé dans la chambre 18.
L'air est également introduit dans la chambre de combustion 17 par l'orifice 21,comme il vient d'être décrit et la quantité d'air -ainsi insufflée peut être modifiée pour régler la hauteur de la zone de combustion dans la chambre 17. Le combustibleet l'air,arrivant dans la chambre de combustion par des orifices 20 et 21a sont insufflés de préférence tangentiellement,à une vitesse @'au moins 36 mètres par seconde,et n'excédant pas 90 mètres par seconde ; l'air entrant dans la chambre 17,par l'orifice 91,est dans aussi insufflé de préférence tangentiellement de le même sens et à une vitesse similaire.
L'excès de combustible est/introduit dans la chambre de gazéification 18,dans laquelle cet excès rencontre lavapeur insufflée,comme il vient d'être décrit,et tant que la température des gaz de la chambre 9 dépasse 1000 C. la vapeur réagit avec l'excès de combustible pour forme H2 et CO. Les gaz sont alors refroidis et lavés de la façon décrite ci-dessus et sont dirigés au lieu d'utilisation.
En disposant les points d'admission,comme le montre le dessin, oh obtient que la cendre du charbon est projetée par la force cen- trifuge contre la surface périphérique de la chambre. A cet en- droit cette cendre forme une couche mince et liquide de scorie qui après être descendu en cet état jusqu'à niveau inférieur,entre en contact avec l'air secondaire inférieur,lequel aère complète- ment la couche,en enlevant toute particule de carbone pouvant y être incorporée et,donnant L la couche une texture poreuse,après quoi cette couche se détache et de la paroi et tombe au fond de la chambre,sous forme de morceaux arrondis prêts à être évacués.
Les longueurs approximatives du capuchon,de la partie droite et de la partie convergente,sont,de préférence celles montrées pur le dessin.
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La chambre de combustion 17 étant une unité,présentant des caractéristiques distinctes qui concernentla -combustion complète, la localisation de la zône de combustion complète la retenue des cendres sous forme grannuleuse assurée par la vitesse prescrite de l'injection et la combustion de 95 à 240 kg.de charbon par heure et par mètre cube du volume de 'la chambre, peut être employ- ée séparément comme bruleur pour fournir la chaleur à des chau- dières ou autres foyers ainsi que pour fournir les produits chauf fés de combustion a la gazéification comme il vient dêtre dé- crit.
Dans la mise en pratique de la présente invention,il a été trouvé possible d'effectuer la combustion du combustible primaire et de l'air à raison de 95 à 240 kgs. de charbon par heure et par mètre cube 'de la chambre de combustion.