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Générateur pour produire du gaz à l'eau en service continu.
On a déjà proposé, pour la préparation du gaz à l'eau en procédé continu, dinsuffler de la vapeur surchauffée ou des gaz de combustion en contenant dans des générateurs de section ronde ou carrée, les gaz traversant de bas en haut la chambre du générateur. Lor.squ'on augmente la puissance de cet élément, la surface de base sur laquelle doit être réalisée une répartition de l'agent de gazéification ne cesse d'augmenter si l'on tient à obtenir une combustion aussi complète que possible de la cendre. De plus, pour parvenir à ce but, il faut évacuer la cendre aussi uniformément que possible dans 1-'ensable de la section du générateur.
Dans les appareils proposés jusqu'à ce jour il n'est pas possible, pour les éléments
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de grandes dimensions, d'obtenir cette répartition uniforme de l'agent de gazéification ni'de l'évacuation de la cendre.
Dans le cas d'une mauvaise répartition de l'agent de gazéification il se produit, avec les éiéments de grandes dimen- sions, un autre inconvénient important qui réside dans la formation de "chemineess" dont l'effet est qu' en certaines régions d'élection du générateur il passe par unité de temps des quantités d'agent de gazéification plus considérables qu'en d'autres. Il s'ensuit non seulement une mauvaise utilisation de l'agent de gazéification (médiocre degré de décomposition de la vapeur d'eau) mais aussi une combustion insuffisamment complète.
On peut supprimer ces difficultés suivant l'invention en effectuant la gazéification dans des chambres dont la partie inférieure est subdivisée par des cloisons en plusieurs compartiments étroits et allongés munis de dispositifs pour l'évacuation des cendres et dans lesquelles on introduit les agents de gazéification de préférence par des passages prévus à l'intérieur de ces cloisons à travers des ouvertures de communication, tandis que le gaz formé dans la zone de gazéification traverse au-dessus des cloisons la charge de la chambre et est évacué de celle-ci en des points convenables.
En conséquence, le combustible arrive par l'ouverture de chargement tout d'abord dans une chambre de gazéification ou de réchauffage large et non subdivisée puis, à mesure qu'elle descend dans le générateur, dans les compartiments de gazéification compris entre les cloisons. Là l'agent de gazéification affluant des deux côtés agit dès lors de façon très intense sur le combustible et ce dernier se trouve ainsi gazéifié dans une très large mesure.
Les cloisons non seulement assurent une répartition favorable et
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uniforme des agents de gazéification mais ont en m'ente temps pour effet d'éviter que le combustible soit transporté, par suite de la vitesse du gaz, en des points où cette vitesse d'écoulement est moindre et où le degré de combustion ne pourrait d'ailleurs être que médiocre à cause d'une pénurie d'agent de gazéification. L'évacuation de la cendre s'effectue uniformément sur l'ensemble de la longueur.
Dans les cloisons on peut prévoir, en outre des canaux pour le passage de la vapeur d'eau surchauffée d'autres canaux servant au chauffage indirect des compartiments de gazéification. Ces canaux peuvent être parcourus par le gaz chauffant dans le sens vertical ou dans le sens horizontal.
La chaleur des gaz brûlés peut être utilisée pour le chauffage préparatoire de l'air et du gaz ou de la vapeur d'eau ou encore pour produire cette vapeur.
Le gaz formé dans la zone de gazéification arrive au-dessus des cloisons dans la couche de combustible occupant sans discontinuité l'ensemble de la section de la chambre, de sorte que la vitesse du gaz diminue fortement dans cette région. Cela permet de gazéifier des combustibles même en menus fragments sans que le gaz entraîne des quantités notables de poussière. L'évacuation du gaz peut s'effectuer du dessus ou du sein même de la couche de combustible ou à la fois ici et là. Cela dépend de la nature du combustible à gazéifier et des fins d'utilisation du gaz produit. Si l'on gazéifie par exemple des combustibles en morceaux, comme des briquettes de lignite, on peut évacuer le gaz au-dessus de la couche de combustible dans la mesure où on veut s'en servir comme combustible.
Si par contre on veut employer le gaz à des fins synthétiques, par exemple pour produire de l'hydrogène pour des opérations d'hydrogénation, on en dérive-
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ra une partie à ce dernier effet à peu près du milieu mais en tout cas au-dessous de la zone de distillation à basse température. Le reste, y compris le gaz résultant de la distillation à basse température, sera évacué de-la partie supérieure du générateur et l'on pourra employer ce gaz à des fins de chauffage, par exemple pour porter la vapeur d'eau à la température opératoire, ou bien on pourra le transformer en mélanges d'oxyde de carbone et d'hydrogène en le faisant passer sur une composition chauffée.
Dans le cas d'un combustible en menus morceaux, par exemple de lignite, on peut utilement dériver une partie du gaz du dessous de'la couche de combustible, afin d'éviter le soulèvement de tourbillons.
Comme agent de gazéification on emploiera principalement de la vapeur d'eau surchauffée. Mais on peut aussi en principe utiliser d'autres gaz aptes à réagir, par exemple des gaz de craquage, des gaz résiduels provenant de l'hydro- génation sous pression de charbons, de goudrons, etc., des gaz de cokerie, des gaz naturels auxquels on aura ajouté de la vapeur d'eau, ou des gaz résiduels provenant de la réaction d'hydrocarbures avec de la vapeur d'eau et renfermant encore un excès de vapeur d'eau demeurée intacte. De plus, on peut employer en outre de la vapeur d'eau de petites quantités d'oxygène ou de gaz en renfermant.
Le surchauffage de la vapeur d'eau peut s'effectuer de manière connue au moyen de régénérateurs ou de récupérateurs en tirant parti de la chaleur résiduelle engendrée au cours même du fonctionnement du générateur de gaz, ou encore au moyen de chaleur de provenance autre, y compris le chauffage électrique.
Pour la gazéification on envisagera tous les combustibles qui se prêtent à la gazéification sans former aux
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températures employées des scories compactes ou liquéfiées, comme la houille, le lignite, la tourbe, les schistes pé- trolifères, les résidus de craquage, les résidus de l'hydro- génation du charbon, le bois ou ses résidus de distillation.
Ces combustibles peuvent s'employer sous forme de menus morceaux ou à l'état aggloméré. En tant que forme d'exécu- tion intéressante on envisagera une distillation à basse température combinée à une gazéification des combustibles bi- tumineux considérés, auquel cas on fera passer de manière connue à travers la couche distillée à basse température une fraction du gaz formé par la gazéification suffisante pour réaliser cette distillation à basse température tandis que le reste sera évacué en amont de la zone de distillation à basse température. Il va sans dire que cette façon de procé- der peut s'appliquer aussi à la dessiccation simultanée com- plète ou partielle du combustible.
S'il s'agit d'obtenir un gaz à l'eau aussi riche que possible en anhydride carbonique on peut effectuer au-dessus de la zone de gazéification proprement dite une réfrigéra- tion de la couche de combustible, par exemple par insuffla- tion de vapeur d'eau non surchauffée ou peu surchauffée.
L'adjonction du gaz réfrigérant peut avoir lieu par des ca- naux disposés à cet effet de préférence dans la cloison.
E X E M P L E 1 .
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Deux fours à chambre 1 construits suivant l'inven- tion sont représentés aux fig.1 et 2. La longueur du four suivant la fig. 1 est de 5 m. et la largeur de la zone de gazéification 2 de 0,6 m. Les cloisons 3 ont une hauteur d'environ 1 m. A ces cloisons 3 fait suite vers le haut une couche continue 11 d'environ 4 m. de largeur et d'environ 2 m @
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de hauteur. A environ 1 m. au-dessus des cloisons sont prévus des éléments intérieurs en forme de toit 4 par lesquels une partie du gaz est évacuée par le canal à gaz 5. Le reste du gaz continue sa route à travers la couche de combustible et s'échappe en même temps que les produits de la distillation à basse température par l'ouverture 6. Le chargement s'effectue par l'entonnoir 7 et les cylindres 8 servent à l'évacuation des cendres.
Dans la chambre on charge par heure 2,0 tonnes de lignite criblé. Par les canaux 9 on introduit par heure 3,0 tonnes de vapeur d'eau surchauffée dans un cowper. Cette vapeur arrive dans la chambre par les ouvertures de communication 10 et y subit un dédoublement partiel au cours de la gazéification. Le gaz arrive ensuite, au-dessus des cloisons, dans la chambre élargie 11 et la vitesse d'écoulement se trouve réduite à peu près au tiers. Par les ouvertures 12 suivant la fig. 2 on insuffle par heure 1,5 tonne de vapeur d'eau à une température d'environ 200 C., de sorte qu'à l'extrémité inférieure de la chambre de gazéification élargie 11 le gaz à l'eau formé s'y mélange.
La température au point d'entrée 9 de la vapeur surchauffée est d'environ 1.100 C. et à la partie inférieure de la chambre 11 environ 500 à 600 C. Il se produit ici une formation supplémentaire de gaz à l'eau, au total environ 4500 m3 à l'heure, après quoi environ la moitié du gaz est évacué par les canaux 4 et 5. Le reste du gaz traverse la couche supérieure de combustible qui se trouve alors soumise à une distillation à basse température. Les produits de distillation sont évacués par la conduite 6. Par les cylindres d'évacuation on élimine par heure environ 0,75 tonne de cendre.
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EXEMPLE 2.
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La fig. 3 représente un générateur de gaz à chauffage indirect. Le four contient dans la partie inférieure des cloisons des canaux 9 destinés à l'introduction de la vapeur d'eau surchauffée et au-dessus les canaux de chauffa- ge 13. Le gaz chauffant est introduit par les tuyaux 14 et les canaux 15 tandis que l'air comburant est introduit par le clapet 16 et après avoir traversé le générateur 17 il pénètre dans les canaux de chauffage 13. Ici le gaz chauffant rencontre l'air et sa combustion s'effectue dans les canaux de chauffage. Une partie de la chaleur de combustion est cédée par les parois aux chambres de gazéification. Les gaz de combustion sortent alors du four par le coté opposé à travers les canaux 18 et servent alors pour surchauffer la vapeur, ce qui s'effectue dans les faisceaux tubulaires 19.
Le reste de la chaleur des gaz brûlés est accumulé dans le treillis du régénérateur 17,. après quoi les gaz résiduels sont évacués par le carneau 20 dans la cheminée. Après qu'on a renversé la marche} le chauffage et l'évacuation des gaz brûlés s'opèrent du côté opposé. Grâce au chauffage direct des chambres une partie de la chaleur est introduite directement dans le processus de gazéification, de sorte que la vapeur n'a plus à apporter qu'une partie de la chaleur. On peut de ce fait diminuer la quantité de vapeur employée.
Suivant la quantité de vapeur introduite et le degré de la température dans les canaux de combustion on peut obtenir n'importe quel mélange de gaz à l'eau, par exemple des mélanges à forte ou faible teneur en anhydride carbonique ou en oxyde de carbone.