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Procédé et générateur pour l'obtention d'un gaz combustible très Eriche, par exemple pour l'alimentation des moteurs à explosions ou combustion interne
La présente invention a pour objet un procédé de fabrica - tion en continu d'un gaz (mélange) très riche par exemple, mais non limitativement pour l'alimentation des moteurs à combustion interne ou à explosions, dans des installations fixes ou mobiles (véhicules automoteurs). Elle concerne également un générateur pour la mise en oeuvre de ce procédé.
On connaît un procédé de fabrication d'hydrogène suivant lequel, sur une masse de coke portée à haute température (envi- ron 1300 C) on projette des hydrocarbures lourds, pour déter - miner un cracking, une décomposition complète de ces hydrocar - bures, dont l'hydrogène est ainsi libéré et recueilli. Dans ce procédé, il faut prévoir un moyen de chauffage interne et alter- natif maintenant le coke à la température voulus.
On a, d'autre part, déjà proposé divers générateurs, par - ticulièrement pour les véhicules'automobiles, dans lesquels,
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par la combustion d'un combustible solide (coke, charbon de bois, lignite, houille), avec insufflation d'air, on forme un mélange de gaz (gaz pauvre) pour l'alimentation des moteurs.
La pratique a cependant démontré que, dans ces générateurs ou gazogènes, le pouvoir calorifique du gaz produit est fré - quemment insuffisant, particulièrement - pour les lourds camions- dans la marche au ralenti et dans les côtes. De plus, la mise en marche de ces gazogènes est assez longue.
L'invention a pour but principal d'obtenir un gaz (mélange) très riche, à tous les régimes du moteur, gaz dont le pouvoir calorifique peut atteindre jusque 4000 calories, de façon à permettre la marche du moteur à tous les régimes et en pleine charge, sans à-coups ni ratés, et à assurer une mise en marche du moteur froid en quelques instants (moins de 60 secondes).
Elle a aussi pour but d'obtenir un tel gaz sous un rende - ment maximum et, d'une façon générale, d'atteindre, par un gazo- gène à combustible solide, des caractéristiques de fonctionne - ment du moteur tout-'3-fait semblables à celles obtenues pour 1'essence.
Un autre but est de fabriquer un mélange ne contenant pas de carbone en excès, et qui, par conséquent, n'encrasse pas les cylindres du moteur.
Un dernier but de l'invention est de créer un gazogène pour la mise en oeuvre de ce procédé, gazogène qui soit d'un encombrement réduit, d'un accès facile, résistant aux hautes températures et aux chocs, et assurant, pour tous les régimes du moteur, une production largement suffisante.
Le procédé consiste à projeter, au travers de la masse de combustible en ignition (anthracite, charbon de bois, ou tout nutre combustible solide industriel) un mélange intime d'air et d'huile minérale, végétale ou animale finement pulvé - risée. Ce mélange, dont la composition est constante ou .sens! - blement telle, est introduit dans le générateur sous la forme d'une nappe mince. L'huile (gazoil par exemple) est entièrement
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décomposée par la chaleur, la température de réaction étant maintenue par l'air d'apport qui, en réagissant sur le charbon incandescent, donne naissance à un gaz pauvre ; celui-ci se trouve enrichi par les produits gazeux de décomposition de l'huile.
Il est à remarquer que le carbone pur provenant de la décomposition de l'huile constitue lui-même un combustible de première qualité, avec lequel réagit également l'air d'apport, de sorte que la quantité d'air nécessaire pour obtenir le ren - dement complet doit comporter, outre la quantité voulue pour réagir avec le combustible solide utilisé et maintenir la tem - pérature, une quantité supplémentaire en vue de réagir avec le carbone résidu de la décomposition de l'huile. Par une pro - portion convenable entre les trois éléments employés : air, huile et combustible solide, on arrive, pour une température optima, à produire un gaz dont le pouvoir calorifique peut dépasser 4.000 calories.
Il est essentiel de remarquer que le procédé ne consiste pas à décomposer une huile lourde par sa projection sur du coke incandescent, en vue de produire de l'hydrogène ; en fait, à côté de l'hydrogène, du CO, du C02 et du méthane, le gaz produit pourra renfermer des hydrocarbures, ou plus exactement de l'air carburé, ceci dépendant de la quantité d'air admise, de la température au gazogène et de la durée de réaction.
On pourra, par exemple, assurer l'existence d'une certaine proportion de carburants dans le gaz formé, en réduisant l'épaisseur de la couche de combustible à traverser par l'air et l'huile et, pour empêcher le passage de goudrons aux cylindres du moteur, pré - voir, à la sortie du gazogène, un catalyseur porté à haute tem - pérature, pour brûler les goudrons, toutes autres impuretés étant éliminées, après refroidissement du mélange, dans des filtres appropriés.
Le procédé peut être mis en oeuvre par exemple nu moyen du gazogène décrit ci-après en se référant au dessin schématique annexé , dans lequel :
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Fig.l est une coupe verticale axiale du gazogène complet.
Fig. 2 est une coupe suivant la ligne 11-11 de la fig.l, à plus grande échelle.
Fig.3 est une coupe verticale, a plus grande échelle enco - re, du bec d'alimentation en air et huile.
Le générateur est formé d'un corps 1 en métal entouré d'une chemise de circulation d'eau 2. Ce corps est surmonté de la trémie 3 renfermant le combustible solide (par exemple de l'an- thracite). Cette trémie est fermée supérieurement par le cou - vercle 4 et, à sa partie inférieure, elle communique librement avec le corps de gazogène 1. La. tuyère d'amenée d'air est constituée par une pièce 6 de section conique (fig.2 et 3 ) dont le sommet est coupé en 5.,pour constituer une fente étroite (2 à 3 millimètres) d'entrée de l'air dans le corps du gazogène.
Cette fente s'étend sur toute ou à peu près toute la largeur du corps 1 (fig.2) et elle s'ouvre exactement devant une fente très peu plus large 7 pratiquée dans la paroi du corps 1. L'air est amené par aspiration du moteur, ou par insufflation, au travers de ces fentes.±. et 7.
Comme le montre plus particulièrement la fig. 3, le corps de tuyère 6,, qui fonctionne à la façon d'un Venturi, comporte un canal 8¯ dont la section va également en diminuant ; ce canal sert à l'arrivée de l'huile, et il s'ouvre peu en avant de la fente 5 , de sorte que l'air pénétrant au travers de cette fente crée une dépression dans le canal 8. et provoque ainsi une ad - mission d'huile correspondant au volume et à la vitesse de l'air , admis dans le générateur 1. Le canal 8 est en communication avec un réservoir (non représenté) par exemple à niveau constant. Des chicanes 9 sont disposées dans le canal 8. afin de diviser l'hui- le aussi finement que possible et réaliser dans l'espace 10 au- devant de la fente 5 , un mélange air et huile très intime.
Il est à remarquer (fig.l) que le corps de tuyère est logé dans la double paroi du'gazogène 1, et que le mélange en 10 est donc déjà à une certaine température. L'huile y subit par conséquent,
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du fait de son mélange intime à l'air, une pre-oxydation, ou,en d'autres termes, l'air introduit dans le gazogène est carburé à un certain degré.
Le mélange air et huile vient en contact, sur toute la largeur du gazogène, avec une masse de combustible (anthracite) porté à une température de 1300 à 1500 C. Il se produit, à côté de la réaction entre air et charbon, une décomposition de l'hui- le ; les produits gazeux de cette décomposition entrent à leur tour en réaction avec ceux provenant de la réaction entre air et carbone, pour donner finalement un gaz très riche, à très haut pouvoir calorifique.
Les dernières particules d'huile non décomposées, ou de goudron, sont brûlées dans la brique 11 en carborundum, qui fait immédiatement suite au gazogène 1. Cette brique est divisée en un grand nombre de canaux, pour assurer une division très forte du gaz formé. Elle est entourée d'une enveloppe calorifuge 12 et sa longueur est telle, comparativement à l'épaisseur de la couche de combustible à traverser par l'air et l'huile, que la température à la sortie de la brique soit encore aux environs de 900 C. Comme il est connu, cette brique joue le rôle de ca - talyseur, les gaz sortants étant en fait pratiquement libres de particules liquides ou solides.
Ces gaz sont ensuite refroidis dans le réfrigérateur à ailettes 13, puis passent au travers d'un filtre composite 14 agissant comme dépoussiéreur. Dans ce filtre, 15 sont des ta - mis, 16 du coke métallurgique, 17 des spires Brégeat et 18 des filtres Raschig, 19 (fig.1) désigne la porte de décrassage du gazogène.
Le refroidissement par eau a été, après expériences, recon- nu indispensable pour les installations mobiles ; pour celles - ci, en effet, à cause des chocs répétés auxquels est forcément soumis le gazogène, et des hautes températures de réaction, on est forcément amené à employer des parois métalliques. La circu- lation d'eau est obtenue par pompe ou par themmo-siphon; de
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toute façon, il faut prévoir un vase d'expansion pour la con- densation de la vapeur formée ± l'arrêt.
21 désigne une entrée pour de la vapeur d'eau ou de l'eau, au cas où, pour des raisons quelconques, on voudrait changer la composition du gaz, ou supprimer momentanément l'arrivée d'huils.
REVENDICATIONS.
1. Procédé d'obtention d'un gaz trèsriche par exemple mais non limitativement pour l'alimentation des moteurs fixes ou mobiles, à explosions ou à combustion interne, en partant de l'anthracite ou autres combustibles solides industriels,dans lequel le combustible solide est porté à haute température, dans un gazogène fermé, et est traversé par de l'air de réaction, caractérisé en ce que cet air est mélangé, au moment de son introduction dans le gazogène, à de l'huile minérale, végétale ou animale, de façon à obtenir, par la décomposition de cette huile, et l'action de l'air ainsi carburé, un gaz à très haute puissance calorifique, le carbone provenant de la décomposition de l'huile entrant lui-même en réaction au même titre que le carbone du combustible solide utilisé.
2. Gazogène pour la réalisation du procédé suivant reven- dication 1. caractérisé par un corps de gazogène, alimenté en continu par du combustible solide, et par une tuyère d'amenée de l'air et de l'huile, cette tuyère constituant Venturi et débouchant dans la paroi du gazogène, par une ouverture très étroite (2 à 3 millimètres) qui s'étend sur toute la largeur à peu prèsdu gazogène, l'air traversant la tuyère déterminant, par dépression, l'alimentation en huile.