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" Gazogène "
Depuis de longues années, on a cherché à réaliser des gazogènes portatifs destinés à. la production du gaz pauvre en vue de l'alimentation desmoteurs, et applicables notamment aux moteurs des véhicules, camions, automobiles, automotrices, bateaux, etc.., sans qu'une solution définitive réunissant à la fois lesqualités de souplesse et la rapidité d'allumage nécessaire ait pu être réalisée.
Les solutions qui ont été présentées concernant surtout la gazéification du charbon de bois, du bois sec ou d'un mélange de certains anthracites et de charbon de bois etc... tous produits plus faciles à gazéifier que le charbon seul, mais d'un rendement inférieur. La solution préconisa dans le cas desanthracites est celle du gazogène à fusion de cendres à tirage inversé utilisant l'action de l'oxygène de l'air sur le carbone au rouge pour produire directement le gaz pauvre.
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Divers dispositifs d'alimentation ont été préconisés, tels notamment qu'un tube plongeant dans la masse du combustible et amenant l'air au sein de celle-ci; dans d'autres cas, l'air est introduit par des orifices situés sur le pourtour du foyer etc... Chacun de ces dispositifs donne de bons résultata avec le charbon de bois dont la grande porosité et la nature des cendres ne sont pas des obstacles, au contraire, maisdans le cas du charbon, et plus particulièrement du charbon anthraciteux français, il n'en est pas de même.
Les difficultés rencontréesavec cesgazogènes, lorsqu'on les alimente en charbon (mâchefers, eau, goudrons, composés du carbone etc...) proviennent toutes de ce que l'on conduit les opérations de façon telle qu'il se produit, chaque fois que l'on s'écarte d'un certain régime bien déterminé dans chaque cas, une combustion partielle du charbon en contact direct avec l'air.
L'existence de cette combustion interne est décelée par les hautestempératures (supérieuresà 20000) mises en jeu à l'endroit où l'air rencontre le combustible, températures que l'on peut mesurer, ou qui résultent de la nature descendresrecueillies, notamment descendrespulvérulentes entraînées dans le gaz, de certains composés du carbone qui ne se forment qu'à haute température, d'eau en quantité importante dans le gaz, inconvénients qui ne sont pas tous dus au charbon, mais à la façon dont il est traité, et qui rendent l'épuration du gaz difficile.
0'est la présence d'une zone de combustion à température élevée qui conduit à prévoir une paroi intérieure conductrice assurant un refroidissement du foyer, pour la même raison, lorsque l'admission 'd'air est assurée par un tube plongé dans la masse du combustible, l'extrémité de ce tube se trouve dans la zone de combustion, et particulièrement exposée à la double action de la chaleur et descendresfondues;
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elle fondrait rapidement et l'alimentation en air serait compromise si l'on ne refroidissait pas ce tube, par une circula- tion d'eau par exemple ;
dans le cas du charbon de bois dont la nature descendres n'est pas dangereuse, ceci a moins d'importance, cette obligation devient gênante dans le cas du charbon dont les cendres sont en général acides et se collent sur les parties froides du tube d'arrivée d'air, l'obstruent rapidement après avoir créé une masse importante de mâchefers dans laquelle, l'air étant en excès par rapport à la quantité de charbon restant en contact, la combustion se développe, et avec elle, tous les inconvénients cités ci-dessus. Ce fait se vérifie par le rougissement de la paroi intérieure du foyer que certains constructeurs cherchent même à refroidir.
La présente invention a pour objet un gazogène spécia-' lement conçu pour la gazéification de certains charbons anthraciteux français, des anthracites en général, en évitant le phénomène de combustion dont les inconvénients viennent d'être indiqués, et ce, quelle que soit l'allure demandée au gazogène, ce résultat, obtenu grâce à un dosage très strict de l'air, assure la production d'un gaz pauvre à pouvoir ca- lorifique très 'régulier et de plus, particulièrement propre, ce qui rend'son épuration très simple.
Ce gazogène à tirage inversé est essentiellement constitué par une chambre de gazéification soigneusement calorifugée comportant : d'un cêté, à la partie supérieure, le ou les orifices d'admission d'air rigoureusement profilés qui débouchent au ras de la chambre, et du côté opposé, à la partie inférieure, des passages de sortie de gaz qui sont disposés devant un convergent-divergent.
Les orifices d'admission laissent passer l'air aspiré par la dépression créée à l'intérieur du gazogène soit directement par le moteur, soit par l'intermédiaire d'un surpresseur
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alimentant les appareils d'utilisation (brûleurs, etc... ). cet (ou ces) orifice e st muni d'une botte à clape ts s'ouvrant lorsque la dépression à l'intérieur de la chambre atteint une certaine valeur; cette obturation permet d'éviter les excès d'air au moment de la mise en route et des variations brusques d'allure; elle évite également la formation de la mince couche. de mâchefers qui peut se produire à l'arrêt de l'appareil venant de servir.
Débouchant au ras de la chambre de gazéification, aucune partie du dispositif d'alimentation n'est en contact avec le combustible en cours d'oxydation, etpar suite, n'est portée à une température élevée. Aucun refroidissement par circulation d'eau n'est nécessaire, le seul passage de l'air dans la tuyère suffit amplement à maintenir cet organe à une température inférieure à 1200 , ce qui permet d'utiliser pour la confection de ces tuyères de la fonte réfractaire ou même de la fonte de qualité courante.
Le dosage rigoureux de l'air admisdans la chambre de gazéification est réalisé à tous les instants grâce au profilage de cet (ou de ces) orifice établi d'après les formules en usage pour le calcul des tuyères antiremous qui, suivant les cas, sont soit convergentes, soit convergentes-divergentes.
De plus, pour éviter que le refroidissement de la chambre, sous l'action de l'air extérieur, ne favorise la combustion, et par conséquent, n'abaisse le pouvoir calorifique du gaz, il est indispensable d'éviter lespertesde chaleur par radiation. pour cette raison, les parois du foyer sont isolées calorifiquement au moyen d'un matelas d'air entourant le foyer, puis d'un isolant épais (amiante, "alfol" etc...) venant doubler intérieurement l'enveloppe extérieure du foyer.
Le gaz produit doit être éjecté rapidement et aussi froid que possible :c'est le but dans lequel une buse convergente-divergente est placée dans l'orifice d'évacuation du gaz à la partie inférieure de la chambre de gazéification.
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Les dimensions de la chambre de gazéification sont prévues de telle sorte que la distance qui sépare l'axe du ou des orifices d'entrée d'air de celui de la.sortie du gaz soit environ égal au diamètre de la chambre. Ce diamètre est tel que le volume de la, chambre soit comprisentre la moitié et les trois-quarts de volume de charbon gazéifié à' l'heure. L'agencement du gazogène suivant l'invention, les dimensions relatives de la chambre de gazéification et des orifices d'entrée d'air à débit limité, permettent de ne produire qu'une oxydation partielle du charbon correspondant à la réaction.
C + 0 (+ Azote) @ CO (+ Azote) on réalise ainsi la gazéification directe du combus- tible.
Dans cesconditions, la température au lieu dtattein- dre les valeurs élevées obtenues en combustion, ne s'élève qu'à 1350-1400 . Avec une telle température au sein de la masse en cours de gazéification, les parois du gazogène ne peuvent atteindre de températures dangereuses: elles peuvent donc être en matière réfractaire ou simplement en métal réfrac- tai re,
La sortie du gaz est facilitée par la forme convergente divergente de l'orifice d'évacuation. Ses dimensions sont déterminées de telle sorte que la section au col soit d'environ 3 à 4 fois celle de la section d'entrée d'air. La partie convergente est largement évasée du côté où elle reçoit le gaz.
Au surplus, il a été constaté qu'il y avait intérêt à faire déboucher directement le divergent dans un détendeur.
Cette disposition a pour avantage d'accentuer l'effet de refroidissement du gaz amorcé par le passage dans le convergent-divergent, et de faciliter l'épuration ultérieure du gaz, tout en jouant le rôle de régulateur du débit. Elle permet d*assurer au gazogène une souplesse très grande.
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La circulation de l'air et du gaz forme dans le gazogène, en raison de la disposition des orifices et des dimensions de la chambre de gazéification, est très rapide.
Elle n'est contrariée en aucun point. Le gaz est rapidement évacué hors du gazogène, dès sa sortie de la chambre de gazéification, à travers le convergent-divergent. Ce tte circulation rapide ne laisse pas à la réaction le temps de devenir complète et ne permet d'atteindre en aucun point l'allure de combustion. on obtient ainsi un gaz composé, outre l'azote, d'oxyde de carbone et d'hydrogène, Il contient une quantité négligeable d'acide carbonique (moins de 1% de CO2) et seulement la quantité d'eau correspondant à l'eau de constitution du charbon, on recueille par conséquent l'hydrogène du charbon qui ne s'estpas combiné avec l'oxygène de l'air. Cette compoaméliore le pouvoir calorifique du gaz obtenu.
Le gazogène suivant l'invention permet de traiter une variété très grande de combustiblesminéraux, de préférence sous forme de grains d'un calibre inférieur à 10 mm. et exempts de poussières. L'utilisation descharbons maigresou anthraciteux est particulièrement avantageuse en raison de leur réactivité relativement faible et de leur densité.
Lescendres sont fondueset tombent au fond de la chambre de gazéification; ellesne sontjamaispulvérulentes, de sorte que le gaz produit n'est pas chargé de poussières gênantes.
La partie inférieure de la chambre de gazéification est légèrement tronconique, de façon à dégager la sortie de gaz.
Lespassagesde gaz sont prévus sur la moitié de cette partie tronconique faisant face à l'orifice de sortie. Ils ont une section totale d'environ cinq fois la section de cet orifice au col du convergent-divergent de sortie.
Les tuyères d'admission d'air et de sortie de gaz sont amovibles. Elles peuvent être changées suivant le réglage à obtenir.
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En outre, la chambre de combustion peut être consti- tuée par une enveloppe en métal réfractaire amovible. Cette enveloppe interchangeable peut ainsi être remplacée facilement lorsqu'une usure totale ou partielle s'est pro dui te.
Le gazogène suivant l'invention présente une grande souplesse. Il permet de réaliser des variations d'allures de 1 à 5, ce qui permet d'assurer dans les meilleures conditions l'alimentation desmoteurs, spécialement desmoteurs d'automo- biles, camions, automotrices, navi re s. La gazéification suit exactement les variations de la demande de gaz sans que le pouvoir calorifique s'affaiblisse.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple, divers modesd'exécution du gazogène suivant l'invention.
La figure 1 est une vue en coupe d'un gazogène à axe ve rti cal.
Les figures 2, 3 et 4 représentent différentes formes de la tuyère d'admission d'air.
Le gazogène (figure' 1) se -compose d'une chambre de gazéification 1, à. parois réfractaires, 'en acier inoxydable ou en fonte réfractaire, ou encore en briques, carbure de sili- cium, graphite, amovible,,portant à sa partie supérieure une partie évasée 2 et munie, à sa partie inférieure, d'une partie légèrement tronconique 3. Cette chambre de gazéification 1 avec sesprolongements 2 et 3;est disposée à la partie inférieure d'une enveloppe en tôle4. Elle repose sur- le fond inférieur 5.
Un couvercle supérieur 6 ferme l'enveloppe 4, un fond inférieur 7 assure la fermeture de la partie inférieure.-
Autour de la chambre de gazéification 1 est prévu un matelas d'air 15 isolé de la tôle extérieure 4 par un garnis- sage isolant en amiante, magnésie, "alflo" etc...
Sur l'enveloppe 4 est assujettie la tuyère d'arrivée d'air 9, rigoureusement profilée, de -façon à présenter une résistance très faible au passage de l'air, et débouchant dans
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la chambre de gazéification 1 au ras de la paroi de celle-ci.
Cette tuyère peut être de toute forme convenable, soit en convergent (fig. 2) soit en convergent suivi d'une partie cylindrique ou légèrement évasée de petite longueur (fig. 3), soit encore en convergent-divergent (fig. 4).
Cette tuyère est pourvue d'un clapet 10 s'ouvrant sous l'effet de l'aspiration créée dans le gazogène. Ce clapet est par exemple rappelé par un ressort 11 : il peut être de toute autre forme appropriée. La tuyère 9 est amovible.
Du côté opposé à la tuyère 9 et à la partie inférieure de l'enveloppe 4, est disposée la sortie de gaz 12 constituée par un convergent-divergent amovible inséré dans la tuyauterie 13 d'évacuation de gaz.
La partie inférieure conique 3 de la chambre de gazéification 1 est percée de trous 14. Ces trous sont fraisés extérieurement, cette partie 3 constitue la grille du gazogène
Les différents organes qui viennent d'être décrits présentent des dimensions relatives qui, pour le bon fonctionnement du gazogène, et son adaptation aux moteurs notamment, doivent rester comprises entre certaines limites.
C'est ainsi que la distance H comprise entre l'axe de la tuyère 9 et celui de la tuyère 12 est approximativement égale au diamètre de la chambre 1. Celui-ci est déterminé de façon que le volume utile de la chambre de gazéification, c'est-à-dire compris entre le plan transversal passant par l'axe de la tuyère 9 et le fond 5, soit comprisentre 1/2 et 3/4 du volume de charbon gazéifié à l'heure.
Le fonctionnement du gazogène est le suivant :
Le combustible est introduit dans l'appareil par la partie supérieure, après ouverture du couvercle 5, jusqu'à ce qu'il remplisse la chambre de gazéification 1 et l'enveloppe 4 constituant trémie de réserve. Le couvercle 5 fermé, on procède à l'allumage devant la tuyère 9, après avoir mis
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l'appareil en dépression par aspiration sur la canalisation 13 qui provoque le décollage du clapet 11 et provoque l'entrée de l'air. L'allumage se produit rapidement et, en 50 secondes, le gazogène est en régime, L'air aspiré en 9 proportionnellement à l'aspiration des organes d'utilisation, parvenant au contact du combustible, se transforme en oxyde de carbone. Il passe rapidement dans la masse de charbon et parvient aux orifices 14.
A cet endroit, il sort de la chambre de gazéification 1 et se trouve aspire par l'orifice 12.
,Sur la canalisation 13 sont montés les organes usuels: détendeur, filtre, etc... de façon à assurer le refroidissement et l'épuration du gaz produit. De préférence, le détendeur est disposé immédiatement à la sortie du convergent-divergent 12.
Lescendres fonduesse rassemblent dans le fond de la chambre de gazéification et sont enlevées par ouverture du couvercle 7.
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