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Perfectionnements aux gazogènes.
La présente invention se rapporte aux gazogènes.
Son but est de fournir un dispositif perfectionné pour assu- rer une meilleure distribution, dans la partie supérieure de la colonne de combustible du gazogène, des gaz qui tra- versent cette colonne.
Elle s'applique particulièrement aux gazogènes pour gaz à l'eau utilisant comme combustible du charbon bi- tumineux. Quand on emploie un combustible bitumineux, il est désirable que le charbon soit transformé en coke aussi
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complètement que possible dans la partie supérieure du gazogène, avant de descendre dans la zone de réaction où se forme le gaz à l'eau.
Cette carbonisation s'accomplit généralement par le passage à travers le charbon de gaz chauds, les gaz de soufflage et le gaz bleu ascendant, dans certains cas le gaz bleu ascendant seul, ou avec des gaz remis en circula-
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tion.On ljeuL ,.a;.l cüH:ll]'r('r 1:'1 VDPC)111' G11l'n]-fl1ff,'n r:r>11ff'l/0 de haut en bas à travers le charbon comme aidant à la car- bonisation.
Une difficulté qu'on rencontre communément avec le charbon bitumineux, surtout dans les gazogènes d'assez grandes dimensions, résulte de ce que le charbon qui est dans la partie centrale de la. colonne descend dans la zone de gazéification sans avoir' été carbonisé. En fait, il arrive dans certains cas qu'une grande partie du charbon descend non gazéifié jusqu'à'la grille.
Ce défaut de carbonisation paraît dû principale- ment à la difficulté qu'il y a à faire passer les gaz car- bonisants chauds à travers la partie intérieure du haut de la colonne de combustible bitumineux.
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Dans ,tout gazogène, les gaz ont t 1.,E::l1db.lWe t.t <#iie>i>Liic=i< le long de la paroi, du fait que la résistance opposée à leur passage-y est moindre qu'à l'intérieur de la masse de combustible. Dans le cas où le combustible utilisé.est bi- tumineux, la résistance dans la zone centrale est aggravée par la présence d'une zone plastique, dont la position et le contour sont plus ou moins irréguliers, et qui se cons- titue par suite de la fusion du combustible au cours de la carbonisation.
I résulte finalement que la grande masse des
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gaz carbonisants monte le long de la proi ou à la périphé- rie de la colonne et que la carbonisation n'avance que len- tement vers l'intérieur sous l'action de la chaleur rayonnée par la paroi chaude et l'étroite zone de combustible chaud, et de celle transmise lentement par conduction à la zone intérieure. Le combustible non carbonisé de la zone inté- rieure descend. Au lieu que ce soit uniquement du coke qui parvient à la zone de réaction, ce qui est la condition d'une bonne gazéification, c'est un anneau de coke entourant un noyau de combustible non carbonisé qui y parvient, d'où un abaissement du rendement et de la capacité de production de l'appareil.
La faible épaisseur de l'anneau de combustible à travers lequel les gaz cheminent, jointe à la conductibili- té assez faible du combustible, ne sont pas favorables à une bonne extraction de la chaleur des gaz, et il peut arri- ver que ceux-ci quittent la surface supérieure du lit de combustible en ayant conserve un(, grande partit? de leur chaleur sensible.
Le but de la présente invention est d'établir des diaphragmes, métalliques de préférence, qui descendent dans la partie supérieure de la colonne de combustible et qui offrent ainsi, à l'intérieur de celle-ci une grande étendue de surface le long de laquelle les gaz chauds puissent che- miner.
Une caractéristique de l'invention est que contrai- rement aux cloisons dont l'emploi avait été préconisé an- térieurement pour subdiviser la partie supérieure de la couche de combustible, ces diaphragmes ne s'étendent pas d'une paroi à l'autre et ne partagent donc pas la couche de combustible en secteurs complètement séparés. de fait que
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les diaphragmes ne vont pas d'une paroi à l'autre permet le passage des gaz latéralement' d'un secteur à l'autre de la partie supérieure de la colonne et tend à uniformiser la pression latéralement dans celle-ci. Cette pression unifor- me tend à produire un flux de gaz uniforme à braver:.; les di- verses parties du lit de combustible et empêche la concen- tration du flux dans un seul secteur.
Avec des cloisons qui vont d'une paroi à l'autre et qui compartimentent complète- ment le combustible, on court le risque continuel d'une tel- le concentration du flux dans un seul secteur et par suite d'un défaut de carbonisation dans les autres.
Le fait que les diaphragmes ne s'étendent pas d'une paroi à l'autre permet aussi de les rendre mobiles, ce qui dans. bien des cas est très avantageux. Ce mouvement n'a pas besoin d'être de grande amplitude, une légère oscilla- tion du diaphragme par exemple pourra suffire à ouvrir une fissure suffisante pour fournir au gaz un passage supplé- mentaire en plus du passage le long du diaphragme au'il emprunte quand le diaphragme est immobile. Au lieu de le faire osciller, on peut légèrement soulever puis abaisser le diaphragme ou encore le soulever un peu et le laisser redescendre lentement avec le combustible.
Dans ce dernier cas, le diaphragme peut avoir un profil légèrement -cunéiforme de sorte qu'un très faible relèvement du diaphragme ouvre une fissure suffisante au passage d'une grande quantité de gaz
L'emploi de ces diaphragmes assure une distribution beaucoup plus uniforme du flux de gaz à travers toute la partie supérieure du lit de combustible et met en contact le charbon qui est à l'intérieur du lit avec les gaz car- bonisants.
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Le trajet que la chaleur est obligée de parcourir par conduction à travers le charbon se trouve considérable- ment réduit, et le charbon de l'intérieur de la colonne peut être carbonisé avant d'atteindre la zone de gazéifi- cati.on.
Les gaz carbonisants chauds sont mis en contact avec une quantité plus grande de combustible et leur cha- leur sensible peut leur être en grande partie enlevée et récupérée dans le haut de la colonne de combustible.
Les diaphragmes sont faits de préférence d'un mé- tal résistent bien à la chaleur, ceci pour la solidité et parce qu'en employant du métal on n'est pas obligé de les faire épais et encombrants. Un peut cependant, si l'on veut, les constituer en matière réfractair, ce qui leur donne l'avantage de pouvoir emmagasiner plus de chaleur empruntée aux gaz et de la rayonner pendant les périodes où le gaz carbonisant ne passe pas ou ne passe qu'en quantité réduite à travers le charbon, comme cela se produit dans certains
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modes de IOY1C:,¯I.UYlitC:W Uttl, du j<;i:;,o;,Ù.fi<:.
L'invention est décrite plus complètement ci-après avec référence aux dessins ci-joints, qui la représentent à titre d'exemple dans son application à un gazogène pour gaz à l'eau.
La fig. 1 est une coupe verticale d'un gazogène pour gaz à l'eau pourvu de diaphragmes dans la partie supé-
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rimiiip dp If co1o1111e de cowbii;:tilJl,e.
La fig. 2 est une coupe horizontale suivant la ligne 2 - 2 de la fig. L.
La fig. 3 est une coupe, à une échelle plus grande, d'un diaphragme à profil cunéiforme.
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Les figs. 4 et 5 représentent en coupe horizontale d'autres formes de diaphragmes.
Sur les figs. 1 et 2, 1 désigne l'ensemble du ga- zogène pour gaz à l'eau choisi comme exemple, 2 le tuyau de soufflage d'air, 3 la conduite d'arrivée de vapeur: pour la marche ou circulation ascendante et 4 les deux conduites d'arrivée de vapeur pour la marche ou circulation descendan- te. @ désigne l'ennemble de la colonne de combustible, qui comprend la zone de gazéification 6 et la zone de carboni- sation 7.8 désigne un conduit d'évacuation des gaz de souf- flage s'amorçant en-dessous de la zone de carbonisation. 9 désigne un conduit supérieur d'évacuation s'amorçant au- dessus de la zone de carbonisation, pour le gaz à l'eau pro- duit pendant la marche ascendante, ainsi que pour le gaz de houille.
10 désigne un conduit inférieur d'évacuation pour le gaz à l'eau formé pendant la marche descendante.
Il désigne les diaphragmes placés à peu près ver- ticalement dans la partie supérieure du'gazogène, ou zone' de carbonisation. Tels qu'ils sont représentés, ce sont des plaques faites d'un métal résistant à la chaleur, dont l'é- paisseur décroit de haut en bas, suspendues à un châssis portant des barres 12 qui passent dans des presse-étoupe 13 disposés au haut du gazogène. Les diaphragmes peuvent être animés d'un mouvement de monte et baisse de petite amplitude à l'aide des engrenages 14, commandés de toute façon appro- priée, qui engrènent avec les crémaillères formées sur les barres 12.
On observera que les plaques sont disposées ra- dialement qu'elles ne se rejoignent pas au centre et qu'elles ne se prolongent pas jusqu'à la paroi du gazogène, de sorte que les compartiments qu'elles forment dans la zone de car- bonisation sont ouverts et communiquent entre eux à leurs extrémités extérieures et intérieures.
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La fig. 3 représente dans sa position haute un diaphragme à. profil cunéiforme,11 désigne le diaphra.gme, 16 le combustible en voie de carbonisation, 17 les fissures produites par le relèvement du diaphragme. Les flèches in- diquent le chemin suivi par le flux ascendant de gaz car- bonisants chauds. Le diaphragme cunéiforme ]-'avantage
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Les diaphragmes peuvent être chanfreines dans l'autre sens horizontal pour la même raison.
Le diaphragme représenté sur la fig. 4 est on- dulé, ce qui lui donne une plus grande surface que s'il était plat et ouvre plus d'espace au passage du gaz du fait que le charbon ne remplit jamais complètement les creux.
La fig. 5 représente un diaphragme cannelé. Les cannelures ne se remplissent pas complètement de charbon et offrent de petits conduits pour le passage des gaz chauds.
Comme il a été dit plus hauts ces diaphragmes sont de préférence en un métal résistant à la chaleur, mais ils peuvent aussi être en matière réfractaire. La disposition rad.iale des diaphragmes, telle qu'elle est représentée sur la. fig. 2, est facultative. D'autres dispositions peuvent être avantageuses, qui dépendent de la manière dont le com- bustible est chargé et d'autres conditions.
Les figs. 1 et 2 représentent un gazogène d'un type particulier, mais les diaphragmes peuvent aussi être utilisas dans un gazogno pour gaz à l'eau du modèle cou- rant actuel, dans lequel le conduit d'évacuation des gaz de soufflage 8 de la fig. 1, qui part du milieu de la colonne de combustible, n'existe pas, et dans lequel les gaz de
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soufflage traversant la partie supérieure de la colonne, où le combustible bitumineux esten voie de carboulaation, et sont évacués par un conduit supérieur tel que 9 sur la fi'g. 1.
Il existe différentes manières de faire fonctionner le gazogène de la fig. 1. L'une d'elles est exposée ci-après à titre d'exemple.
Le coke qui se trouve dans la zone de réaction 6 est porté l'incandescence par un soufflage à travers le conduit 2, tandis que les gaz provenant de ce soufflage sont évacués en 8 vers des accumulateurs de chaleur (non représentés). Puis le soufflage est coupé et la vapeur est admise au pied de la colonne de combustible par l'orifice 3. Le gaz à l'eau ainsi formé monte de la zone de réaction 6 dans la masse de charbon bitumineux en voie de carbonisa- tion dans la zone 7, qu'il traverse en cheminant le long des diaphragmes 11, qui peuvent être lentement levés et abais- sés à l'aide des pignons 14. Une autre partie du gaz à l'eau formé suit la paroi du gazogène. La direction de l'ensemble du flux est indiquée par des flèches.
Au lieu d'évacuer les gaz de soufflage en 8, on peut les diriger en tout ou en partie au travers de la zone de carbonisation, afin d'avoir
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un volume) P;L\1.r-1 ccm:i.dr5;t:'r.),b1.8 de f!.R.7., chauds pour la c71rboni- sation.
Ce qui vient d'être exposé n'est qu'un des nombreux modes de fonctionnement dans lesquels les diaphragmes peu- vent être utilisés. Ils conviennent partout où des gaz chauds traversent la colonne de combustible d'un gazogène, et ils
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r)':A.nt.1.-b >ano ntninouro rHnl.,r:\,l1niï!,nJ1 00fJ gaz clan.; ln colonne.
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Improvements to gasifiers.
The present invention relates to gasifiers.
Its object is to provide an improved device for ensuring better distribution, in the upper part of the gasifier fuel column, of the gases which pass through this column.
It is particularly applicable to gasifiers for water gases using bituminous coal as fuel. When using bituminous fuel, it is desirable that the coal be made into coke as well.
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completely as possible in the upper part of the gasifier, before descending into the reaction zone where the water gas is formed.
This carbonization is generally accomplished by passing through the coal of hot gases, the blast gases and the rising blue gas, in some cases the rising blue gas alone, or with recirculated gases.
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tion.On ljeuL, .a; .l cüH: ll] 'r (' r 1: '1 VDPC) 111' G11l'n] -fl1ff, 'nr: r> 11ff'l / 0 from top to bottom across charcoal as an aid to carbonization.
A difficulty that is commonly encountered with bituminous coal, especially in gasifiers of fairly large dimensions, results from the fact that the coal which is in the central part of the. column descends into the gasification zone without having been carbonized. In fact, it happens in some cases that a large part of the coal travels un-gasified to the grate.
This lack of carbonization appears to be due mainly to the difficulty of passing the hot carbonating gases through the inner part of the top of the bituminous fuel column.
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In any gasifier, the gases have t 1., E :: l1db.lWe tt <#iie> i> Liic = i <along the wall, because the resistance to their passage-y is less than inside the fuel mass. In the case where the fuel used is bi-tuminous, the resistance in the central zone is worsened by the presence of a plastic zone, the position and the contour of which are more or less irregular, and which is consequently constituted of the fuel smelting during carbonization.
It turns out that the great mass of
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carbonizing gas rises along the prey or at the periphery of the column and that the carbonization advances only slowly inward under the action of the heat radiated by the hot wall and the narrow zone of hot fuel, and that transmitted slowly by conduction to the interior zone. The uncarbonized fuel from the interior zone descends. Instead of only coke reaching the reaction zone, which is a prerequisite for good gasification, it is a coke ring surrounding a core of uncarbonized fuel that gets there, resulting in lowering the efficiency and production capacity of the device.
The small thickness of the fuel ring through which the gases travel, together with the rather low conductivity of the fuel, are not favorable to a good extraction of the heat from the gases, and it can happen that these these leave the upper surface of the fuel bed having retained a large part of their sensible heat.
The aim of the present invention is to establish diaphragms, preferably metallic, which descend into the upper part of the fuel column and which thus provide, inside the latter, a large area of surface along which hot gases can flow.
One characteristic of the invention is that, unlike the partitions the use of which had been recommended previously to subdivide the upper part of the fuel layer, these diaphragms do not extend from one wall to the other and therefore do not divide the fuel layer into completely separate sectors. in fact
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the diaphragms do not go from one wall to the other allows the passage of gases laterally from one sector to the other of the upper part of the column and tends to even out the pressure laterally therein. This uniform pressure tends to produce a uniform gas flow to be braved:.; the various parts of the fuel bed and prevents the concentration of the flux in a single sector.
With partitions which run from one wall to the other and which completely compartmentalize the fuel, there is the continual risk of such a concentration of the flux in a single sector and as a result of a lack of carbonization in the area. others.
The fact that the diaphragms do not extend from one wall to the other also makes it possible to make them mobile, which in. many cases is very beneficial. This movement does not need to be of great amplitude, a slight oscillation of the diaphragm, for example, may be sufficient to open a crack sufficient to provide the gas with an additional passage in addition to the passage along the diaphragm to it. borrows when the diaphragm is stationary. Instead of making it oscillate, you can slightly raise and then lower the diaphragm or even lift it a little and let it go down slowly with the fuel.
In the latter case, the diaphragm may have a slightly -cuneiform profile so that a very small rise in the diaphragm opens a crack sufficient for the passage of a large quantity of gas.
The use of these diaphragms ensures a much more uniform distribution of the gas flow through the entire upper part of the fuel bed and contacts the coal which is inside the bed with the carbonating gases.
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The path which heat is forced to travel by conduction through the carbon is considerably reduced, and the carbon inside the column can be carbonized before reaching the gasification zone.
The hot carbonizing gases are brought into contact with a greater quantity of fuel and their sensible heat can be largely removed from them and recovered at the top of the fuel column.
The diaphragms are preferably made of a heat resistant metal, this for strength and because by using metal one does not have to make them thick and bulky. One can, however, if one wishes, constitute them in refractory material, which gives them the advantage of being able to store more heat borrowed from the gases and of radiating it during the periods when the carbonizing gas does not pass or only passes 'in reduced quantity through charcoal, as occurs in some
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modes of IOY1C:, ¯I.UYlitC: W Uttl, du j <; i:;, o;, Ù.fi <:.
The invention is described more fully below with reference to the accompanying drawings, which illustrate it by way of example in its application to a gasifier for water gas.
Fig. 1 is a vertical section of a gasifier for water gas provided with diaphragms in the upper part.
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rimiiip dp If co1o1111e de cowbii;: tilJl, e.
Fig. 2 is a horizontal section taken along line 2 - 2 of FIG. L.
Fig. 3 is a section, on a larger scale, of a diaphragm with a wedge-shaped profile.
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Figs. 4 and 5 show in horizontal section other forms of diaphragms.
In figs. 1 and 2, 1 designates the whole of the gas generator for water gas chosen as an example, 2 the air blowing pipe, 3 the steam supply line: for running or upward circulation and 4 the two steam inlet pipes for walking or downward circulation. @ denotes the assembly of the fuel column, which comprises the gasification zone 6 and the carbonization zone 7.8 denotes a discharge pipe for the blowing gases priming below the carbonization zone. 9 designates an upper discharge duct starting above the carbonization zone, for the water gas produced during the upward movement, as well as for the coal gas.
10 designates a lower discharge duct for the water gas formed during the downward movement.
It refers to the diaphragms placed approximately vertically in the upper part of the 'gasifier, or zone' of carbonization. As they are represented, they are plates made of a heat-resistant metal, the thickness of which decreases from top to bottom, suspended from a frame carrying bars 12 which pass through cable glands 13 arranged at the top of the gasifier. The diaphragms can be driven in an up and down movement of small amplitude by means of the gears 14, controlled in any suitable way, which mesh with the racks formed on the bars 12.
It will be observed that the plates are arranged radially that they do not meet in the center and that they do not extend to the wall of the gasifier, so that the compartments which they form in the core zone bonus are open and communicate with each other at their outer and inner ends.
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Fig. 3 shows in its high position a diaphragm at. wedge-shaped profile, 11 designates the diaphram, 16 the fuel in the process of carbonization, 17 the cracks produced by the raising of the diaphragm. The arrows indicate the path followed by the upward flow of hot carbonating gases. The wedge-shaped diaphragm] - 'advantage
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Diaphragms can be chamfered in the other horizontal direction for the same reason.
The diaphragm shown in FIG. 4 is corrugated, which gives it a larger surface than if it were flat and opens more space for the passage of gas because the carbon never completely fills the hollows.
Fig. 5 shows a fluted diaphragm. The grooves do not fill completely with carbon and provide small conduits for the passage of hot gases.
As stated above, these diaphragms are preferably made of a heat resistant metal, but they can also be made of a refractory material. The rad.iale arrangement of the diaphragms, as shown in. fig. 2, is optional. Other arrangements may be advantageous, which depend on how the fuel is charged and other conditions.
Figs. 1 and 2 represent a gasifier of a particular type, but the diaphragms can also be used in a gazogno for water gas of the current current model, in which the blast gas discharge duct 8 in fig. . 1, which starts from the middle of the fuel column, does not exist, and in which the gases of
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blowing through the upper part of the column, where the bituminous fuel is in the process of carboulaation, and are discharged through an upper duct such as 9 on the fi'g. 1.
There are different ways of operating the gasifier of fig. 1. One of them is set out below by way of example.
The coke which is in the reaction zone 6 is carried the incandescence by a blowing through the duct 2, while the gases coming from this blowing are discharged at 8 towards heat accumulators (not shown). Then the blowing is cut off and the steam is admitted to the foot of the fuel column through orifice 3. The water gas thus formed rises from the reaction zone 6 into the mass of bituminous coal in the process of carbonization. in zone 7, which it crosses while traveling along the diaphragms 11, which can be slowly raised and lowered using the pinions 14. Another part of the water gas formed follows the wall of the gasifier. The direction of the whole flow is indicated by arrows.
Instead of evacuating the blowing gases in 8, they can be directed in whole or in part through the carbonization zone, in order to have
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a volume) P; L \ 1.r-1 ccm: i.dr5; t: 'r.), b1.8 of f! .R.7., hot for c71rboni- sation.
What has just been discussed is only one of the many modes of operation in which diaphragms can be used. They are suitable wherever hot gases pass through the fuel column of a gasifier, and they
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r) ': A.nt.1.-b> ano ntninouro rHnl., r: \, l1niï!, nJ1 00fJ gas clan .; ln column.