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"Perfectionnements aux générateurs de gaz à l'eau".
La présente invention se rapporte aux ,gazogènes et plus particulièrement aux générateurs de gaz à l'eau dans lesquels le lit de combustible incandescent est soumis à un soufflage alternatif d'air et de vapeur et dans lesquels le soufflage de vapeur, peut s'opérer alternativement du bas vers le haut et du haut vers le bas à travers le lit de com- bustible incandescent.
Le but de l'invention est de fournir une sole ou grille mécanique perfectionnée capable de broyer efficace- ment la scorie, de rejeter la scorie et la cendre, de ré- @
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partir convenablement dans le lit de combustible les fluides destinés à la production du gaz à l'eau et de faciliter l'é- ' vacuation du gaz obtenu pendant la période de circulation descendante.
Dans la fabrication du gaz à l'eau, le lit de com- bustible est porté, pendant la période de soufflage d'air, à une température suffisante pour fondre la cendre dans le com- bustible, l'entrée d'air et de vapeur refroidit ensuite le bas de la couche de combustible et solidifie la cendre fondue en la transformant en scorie. La grille doit broyer cette scorie quand elle arrive dans sa zone d'action, puis l'éli- miner, ainsi que la cendre, du lit de combustible.
Quand le générateur est entièrement revêtu de maté- riaux réfractaires, la scorie a une tendance continuelle à adhérer aux parois et à provoquer un rétrécissement du lit de ,combustible; empêchant ainsi la descente régulière du combustible. Cette scorie adhérente n'atteint pas la grille pour y être broyée.
Il est indispensable que la partie inférieure du générateur présente une paroi à laquelle la scorie ne puisse adhérer. Jusqu'à présent la pratique courante était de con- ' stituer cette surface par une enveloppe métallique refroi- die à L'eau. Toutefois avec' une telle chemise d'eau, une certaine quantité de chaleur est soustraite au lit de com- bustible et, bien qu'une fraction de cette chaleur puisse être récupérée sous forme de vapeur si un dispositif appro- prié a été prévu, il est désirable de limiter autant que possible cette absorption de chaleur, tout en empêchant le métal d'être brûlé.
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Cette soustraction de chaleur peut être diminuée en réduisant l'intensité de la combustion dans la partie du lit de combustible voisine de la chemise d'eau.
Avec les grilles ou soles mécaniques utilisées jus- qu'à présent dans la fabrication du gaz à l'eau, la répar- tition de l'air soufflé était telle qu'une partie considéra- ble de celui-ci remontait par une étroite zône annulaire si- tuée à la périphérie de la masse incandescente, provoquant ainsi une combustion très vive dans le voisinage immédiat de la chemise d'eau.
Les fluides destinés à la production du gaz à l'eau, ont une tendance naturelle à emprunter cette voie puisque la résistance opposée à leur passage par la surface unie de la paroi est moindre que celle opposée par le lit de combus- tible proprement dito
Cette tendance est encore accentuée par le mode habituel et très commode de chargement qui consiste à in- troduire le combustible par une porte de chargement centrale située au sommet du générateur.
L'alimentation centrale en combustible tend à ras- sembler le menu au centre, ce qui augmente considérablement la résistance en cette zône, tandis que les gros morceaux présentant une porosité plus grande se portent à la périphé- rie du lit de combustibleo
Ce mode de chargement tend également à donner à la couche de combustible une épaisseur plus grande au centre.
Bien que différents dispositifs aient été utilisés ou propo- sés en vue de remédier à cette distribution défectueuse du combustible, l'alimentation restant centrale, ils n'ont pas donné entière satisfaction.
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Le résultat habituel en était qu'une proportion trop forte des fluides destinés à la production du gaz re- montait le long de la paroi du générateur, avec perte de chaleur transmise à la chemise d'eau et tendance à la for- mation de chalumeaux tandis qu'une proportion trop faible en traversait le centre. La combustion était donc trop acti- ve à la périphérie et insuffisante au centre. Ce fait est à éviter avec tous les combustibles et spécialement quand il est fait usage de combustibles bitumineux, auquel cas le charbon qui est au centre de l'appareil se présente dans la zone de formation du gaz à l'eau sans avoir été carbonisé et peut même atteindre la!grille, en grande partie non gazéi- fié.
Une caractéristique de la présente invention con- siste à prévoir des dispositifs permettant d'introduire les fluides destinés à la production du gaz de manière à corri- ger cette distribution défectueuse dans le lit de combusti- ble, à réduire l'activité' de la combustion à la périphérie du lit et à l'augmenter,à sa partie centrale.
On obtient ainsi une répartition plus uniforme de la production de gaz dans toute la section transversale du lit de combustible.
Cette caractéristique réside dans l'utilisation d'un dispositif par lequel l'air et la vapeur destinés à la production du gaz et injectés de bas en haut ne sont in- troduits que sous la partie centrale du lit de combustible.
Ce dispositif consiste en une tuyère centrale com- posée d'anneaux en gradin et percée d'orifices dans toute sa surface, y compris son extrémité supérieure.
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Suivant l'invention ces orifices, par où les fluides sont admis pendant la période de circulation ascendante, sont grands et ne produisent pas d'étranglement, de sorte qu'ils permettent l'évacuation du gaz obtenu dans la période de cir- culation descendante sans qu'il y ait pression en retour..
En donnant aux orifices une grande section totale., sensiblement égale ou supérieure à la section de la tuyère à son entrée,, on tend à éviter le fâcheux accroissement de la vitesse des fluides qui se produit avec d'autres formes de tuyères et on permet le passage du gaz obtenu pendant la période descendante sans que la pression s'élève notablement dans le générateur. Cet accroissement de vitesse qui dirige le vent soufflé vers la périphérie est précisément contraire au but de la présente invention.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans le profil donné à la grille, grâce auquel la résistance au passage des fluides destinés à la production du gaz est ren- due égale dans toutes les parties de la masse incandescente; ainsi au centre où la densité du combustible est maximum, 7.'épaisseur de la couche est minimum et par conséquent, le chemin à parcourir par les fluides y est le plus court.
La forme de la grille ou sole est telle que, la porosité du combustible augmentant vers la périphérie, le Chemin à parcourir par les fluides augmente proportionnelle- ment. Ce fait tend également à uniformiser la distribution des fluides et par conséquent à uniformiser l'allure de production du gaz dans l'ensemble du foyer.
Une autre caractéristique de l'invention consiste à combiner le dispositif pour l'introduction centrale d'air et de vapeur et pour 1?évacuation aisée du gaz à 1?eau pen-
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dant la période descendante avec un dispositif destiné à broyer la scorie et à rejeter les cendres consistant en un tronc de cône peu élevé s'étendant en dehors du dispositif mentionné en premier lieu, jusqu'à la périphérie du lit de combustible et pourvu de nervures coupantesdirigées vers le haut, ainsi qu'avec un dispositif donnant un mouvement de rotation au cône et à la tuyère.
Dans les dessins annexés:
La figure 1 représente une coupe verticale d'un gé- nérateur de gaz à l'eau suivant l'invention.
La figure 2 représente une vue en plan de la sole et de la tuyère.
En se reportant aux figures 1 et 2:
L'enveloppe métallique du générateur est représentée en 1; 2 désigne la garniture réfractaire; 3 la chemise d'eau disposée à la partie inférieure du générateur, 4 la caisse de vapeur reliée à la chemise de la manière représentée.
5 est la conduite d'arrivée d'air; 6 la conduite d'arrivée de vapeur pour la circulation ascendante ; 7la con- duite d'arrivée de vapeur pour la circulation descendante; 8 l'ouverture pour le chargement du charbon (représentée com- me étant disposée au centre de l'appareil) 9 est la conduite supérieure d'évacuation du gaz ; la conduite inférieure d'évacuation du gaz.
11 désigne l'ensemble de la sole, laquelle se com- pose du cône 12 pourvu de nervures coupantes 13 dirigées vers le haut qui peuvent être incurvées dans le sens opposé au sens de rotation. Les nervures sont de préférence, légère- ment penchées dans le sens de la rotation.
La sole porte la tuyère centrale 14, composée d'anneaux de diamètre décroissant superposés en gradins,
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pourvus d'orifices 15 conduisant au lit de combustible. Ces orifices sont répartis à la surface entière de la tuyère et leur section de passage totale est égale ou supérieure à la section de passage de la conduite d'arrivée d'air ce qui permet aux fluides destinés à la production du gaz de passer librement dans le lit de combustible et au gaz produit pen- dant la période de circulation descendante de sortir libre- ment vers la conduite inférieure d'évacuation 10.
Dans le générateur représenté à titre d'exemple, la sole est montée sur le cendrier 17 qui repose sur des rou- lements à billes 18 et tourne sur lui-même sous l'action d'un moteur 19, par l'intermédiaire d'engrenages appropriés.
Une pale 20 fait tomber les cendres du cendrier dans des ré- cipients à cendres tels que 21 Les cendres qui ont passé par la tuyère sont recueillies dans un récipient 22. Un dispositif d'étanchéité, tel que le joint hydraulique 23 peut être prévu en vue d'éviter que les fluides destinés à la production du gaz ne puissent pénétrer dans le lit de . combustible par ailleurs que par la tuyère.
Pour mettre le générateur en train, le lit de combustible (représenté dans son ensemble par 24), est d'abord soumis au soufflage, l'air passant par'la tuyère 14 et débouchant au milieu du lit de combustible; les gaz souf- flés s'échappant en 9.
Quand une quantité de chaleur suffisante s'est accumulée dans le lit de combustible, la soufflerie est fer- mée et la vapeur est admise, de la conduite d'arrivée 6, à la base du lit de combustible à travers la tuyère 14. La vapeur suit le même chemin que les gaz de soufflage à tra-
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vers le lit incandescent 24, réagissant avec le combustible pour produire le gaz à l'eau qui est évacué en 9. Une cir- culatio descendante peut alors être réalisée par l'admis- sion de vapeur en 7 et par sa descente à travers le lit de combustible; le gaz à l'eau résultant de cette opération passant par la tuyère 14 vers le chenal d'évacuation 10.
La grande section totale des orifices de la tuyère offre peu de résistance à ce passage.
La sole ou grille tourne lentement. Les lames cou- pantes 13 qu'elle porte coupent continuellement la scorie à la base du lit de combustible et la balayent ainsi que la cendrevers le cendrier 17 à la périphérie de la partie in- férieure du lit. La pale 20 rejette la scorie et les cendres vers les récipients à cendre 21 d'où elles peuvent être enlevées pour être utilisées.
La chemise d'eau empêche l'adhésion de la scorie aux parois à la périphérie de la zone du lit de combustible où la température est assez élevée pour former de la scorie; de sorte que toute la scorie formée descend pour être broyée uniformément par la sole.
La figure 1 montre la manière dont la combustion s'accomplit dans la moitié inférieure du lit de combustible du générateur. La zône 25 située au centre du lit de combus- tible,c'est-à-dire au voisinage de la tuyère, est à la tem- pérature la plus élevée; dans la zône 26, la. masse incandes- cente est à une température moyenne, tandis que dans la zône 27 elle est plus basse et que dans la zône 28 elle est encore plus basse.
Les positions de ces différentes zônes de température montrent que la tendance qu'avait l'air insufflé à s'acheminer
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plutôt le long des parois qu'au centre de 1-'appareil a été surmontée malgré le chargement du combustible au centre et sans dispositifs spéciaux pour sa répartition à la partie supérieure du lit.
En fait tout le combustible passera à un moment donné par une zone où la température est suffisamment éle- vée pour sa gazéification, puisque les zônes de température élevée s'étendent en tous sens à partir de la base du lit de combustible. '
Le parcours suivi par l'air soufflé est tel que la combustion est peu active le long de la surface réfrigérante et que la quantité de chaleur soustraite au lit de combusti- ble est réduite au minimum.
On voit que grâce à ce mode de répartition des fluides destinés à la production du gaz, la profondeur de la zone d'adhérence de la scorie est beaucoup moindre au voisi- nage de la périphérie que quand l'air soufflé est admis dans l'appareil de manière telle qu'une combustion intense s'y produise. Dans ce dernier cas, une zone d'adhérence de sco- rie relativement profonde se forme par suite de l'activité excessive de la combustion. Or on doit éviter pour restrein- dre la zône d'adhérence de la scorie, de recourir avec excès à la circulation descendante.
On doit établir une chemise d'eau jusqu'au delà de la région où le risque existe de voir adhérer la scorie.
Avec le présent mode de construction, l'appareil a pu fonctionner avec une chemise d'eau dont la hauteur dépas- sait à peine la moitié de celle requise dans les autres modes de construction dans les mêmes conditions de travail. On voit aisément qu'une chemise d'eau de faible hauteur réduit les
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pertes de chaleur et entretient mieux la production du gaz dans la masse incandescente.
La forme de la sole réserve un large espace pour l'accumulation de la scorie au-dessous du niveau d'admission de l'air, et comme la scorie n'a aucune tendance à s'accumu- ler contre la surface inclinée de la tuyère, on est assuré que les fluides débouchent par les ouvertures dans une masse incandescente libre de scorie, ce qui tend à activer la pro- duction du gaz.
La distribution'des zônes de combustion est figurée sur le dessin telle qu'elle est réalisée dans le fonctionne- ment de l'appareil et assure au générateur un rendement éle- vé et une grande capacité de production.
Le générateur choisi comme exemple peut subir de multiples modifications et variantes par exemple, en ce qui concerne le dispositif de refroidissement des parois, l'em- ploi d'un joint sec au lieu d'un joint hydraulique, le dis- positif utilisé pour faire tourner la sole, etc.
Beaucoup de semblables modifications peuvent être réalisées sans s'écarter de l'esprit de l'invention.
La tuyère, si elle affecte la forme d'un parabolol- de, comme sur la figure, présente cet avantage qu'une quan- tité suffisante d'air passe par les orifices de sa partie supérieure pour la refroidir sans qu'un excès d'air passe par les orifices de sa partie inférieure; en même temps la tuyère pénètre profondément dans le lit de combustible.
On peut encore faire remarquer que la partie péri- phérique de la sole ne doit pas nécessairement être toujours tronconique mais que dans certains cas elle peut être plate.