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Perfectionnement au fonctionnement des appareils de production de gaz à l'eau La présente invention constitue un perfectionnement aux installations de production du gaz à l'eau, et, d'une manière plus générale, de toutes installations de gazéification fonctionnant dans les mêmes conditions .
Dans ces exploitations,chaque cycle de fabrication se compose de deux phases, l'une de soufflage d'air assurant,par combustion, le réchauffage du combustible et dégageant des gaz de combustion, l'autre d'injection de vapeur dans la masse en combustion donnant, par décomposition de la vapeur d'eau par le carbone, à la température convenable obtenus durant la phase de soufflage, le gaz à l'eau.
Les gaz decombustion, envoyés dans une chaudière de récupération, assurent la production de tout ou partie de la vapeur consommée dans la phase injection. Le soufflage est assuré par un groupe turboventilateur, généralement alimenté par la chaudière de récupération. Durant la période soufflage, le, vapeur d'échappement n'est pas utilisable, au moins sur l'installation elle-même; en outre, la quantité de vapeur disponible
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à la chaudière de récupération à l'origine de la phase injection est nécessairement réduite de la consommation de la phase soufflage et peut ainsi devenir inférieure aux besoins de le, phase injection. Ses conditions mêmes de fonctionnement introduisent donc, dans l'exploitation d'un tel système, des causes de pertes.
Pour éviter la perte dela vapeur d'échappement de la. turbine durent la périodede soufflage, il a été proposé de la récupérer dans un accumulateur de vapeur, fournissant, durant la phase injection, la vapeur d'injection en parallèle avec la chaudière de récupération.
Néanmoins, la consommation devapeur du groupe turboventila- teur durant la marche sans débit (injection) limite les possibilités de détente de vapeur dans cette phase soufflage, par conséquent, la contr epression maximum pouvant ètre admise à l'échappement de la turbine et de ce fait, la marge de variation de pression à considérer pour la détermination des dimensions de l'accumulateur devapeur, ces dimensions étant d'autant plus importante s que cette marge de pression est plus réduite.
L'invention considère une répartition différente de la quantité totale de vapeur mise en oeuvre dans l'ensemble du cycle et consommée dans la seule phase injection de ce cycle, entre les deux phases soufflage et injection, ramenant à la valeur la plus réduite la quantité de vapeur détendue par le groupe turboventilateur dans la phase injection et permettant ainsi deporter à la valeur la plus élevée la quantité de vapeur détendue dans la phase soufflage.
Une telle répartition, attribuant au groupe turboventilateur, la consommation maximum dans a phase soufflage, soit dans la périodede mise en charge del'accumulateur de vapeur , permettra ainsi une augmentation de la contrepression admissible à l'échappement de la turbine durant cette phase soufflage et, par conséquent, une réduction des dimensions de cet accumulât eux . Dans
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cette période de soufflage correspondant à la mise en charge de l'accumulateur, le groupe et l'accumulateur fonctionneront ainsi à pression variable et croissante, de la pression minimum normale de la phase injection à la pression maximum ainsi permise.
Cette répartition de la consommation totale du cycle pourra être obtenue de la manière la plus simple, par le réglage de vites- se du groupe turboventilateur, ramenant la vitesse de rotation du groupe durant la phase injection à la valeur minimum nécessaire pour assurer la remise en marche rapide lors du commencement de la phase soufflage et les servitudes mécaniques diverses telles que gr aissage des paliers.
Dam les dispositions de l'invention, la régulation de la tur- bine pourra donc être asservie aux dispositifs réglant l'admis- sion de l'air ou l'injection de vapeur au gazogène.
La fig. 1 donne à titre d'exemple le schéma de réalisation d'un dispositif approprié d'après l'invention.
La fig. 2 est une coupe verticale partie lle d'un gazogène avec chemise d'eau.
Dans le schéma (Fig. 1) 1 représente l'obturateur d'admission de vapeur à la turbine, 2 le régulateur' centrifuge normal réglé pour la vitesse de régime du groupe dans la phase soufflage, 3 un relais de pression, 2 et 3 étant réalisés de manière à cons- tituer alternativement point fixe de la régulation de la turbine du seul fait de l'alimentation en fluide moteur de 3 ou de sa mise en décharge.
Dans la forme de réalisation définie par la figure 1, le relais 3 reçoit le fluide moteur à l'origine de la phase injection et se met en décharge à l'origine de la phase soufflage* Le mode d'action du relais de pression pourrait d'ailleurs être inversé sous condition d'adaptation conforme de son alimentation ou de sa mise en décharge suivant la phase du cycle, ce qui ne constituerait qu'une variante au précédent,
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à définir suivant les opportunités de construction.
Chacune des phases du cycle soufflage/injection comportant manoeuvre des vannes d'air ou de vapeur, il suffit de régler l'admission du fluide moteur au relais ou sa mise en décharge, à partir de la manoeuvre même de l'une ou l'autre de ces vannes ou de leur poste central de commande à distance.
Dans le forme d'exécution définie par le fig. l, le passage de la phase soufflage à le phase injection entraînera admission de fluide moteur à 3, soit fermeture de l'obturateur, la course de 3 étant réglée à la valeur convenable pour ramener, par ce régl&ge del'obturateur, le quantité de vapeur admise à la turbine à la valeur nécessaire pour le régime réduit.
Le régulateur oen- trifuge 2 constitue alorspoint fixe du système*
A l'inverse, le passage de la phase injection à la phase souf- flge entraîne mise en décharge du relais de pression, ramené à fond de course, la régulation se trouvant ainsi ramenée sous la seule action du régulateur centrifuge réglé pour la vitesse nor male soufflage et contrôlant la pression del'obturateur, de manière à porter la quantité de vapeur admise à la, turbine à le valeur nécessaire pour ce régime.
Dans la généralité des cas, cette augmentation de la contrepression maximum à l'échappement de la turbine, soit de la variation de pression à l'accumulateur, permettra d'utiliser, comme accumulateur devapeur, le water jacket même du gazogène, dont la capacité normale sera généralement suffisante, en complétant ce water jecket par les dispositifs habituels de répartition de la vapeur dans l'eau, et plus généralement, par les dispositifs habituels d'équipement des accumulateurs de vapeur, entre autres, détendeur de vapeur vive couplé en parallèle, prélevant à la chaudière de récupération l'appoint nécessaire,
lorsque les dispositions de l'invention permettront de ramener la quantité de
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vapeur détendue par le groupe durant un cycle à une valeur in- férieure à la consommation de la phase injection de cecycle.
Cette injection de vapeur dans la masse d'eau, du water racket, 'qui se produira pendant la phase soufflage, pourra, par des dis- positions opportunes, assurer une circulation del'eau le long de la paroi intérieure côté gazogène, en contribuant ainsi, par la création d'une vitesse de circulation de l'eau le long de cette paroi, à l'augmentation des échanges entre foyer du gazogène et masse d'eau.
La fig. 2 définit une telle forme d'aménagement du water jaoket. Dans cette figure, 4 représente le foyer, '5 la chemise d'eau, 6 l'un des éjecteurs d'amenée de la vapeur d'échappement dans la masse d'eau, montée sur un collecteur 7 ; 8 schématise le chioanage de la chambre d'eau, sous forme d'une tôle c oncentri que aux parois,9 la prisede vapeur, phase in je cti on. Par l'ef- fet même del'injection devapeur, ce dispositif, ou toutes dis- positions analogues, orée à l'intérieur de la chemise d'eau, et plus particulièrement le long dela paroi côté foyer, une cir- culation méthodique de l'eau,
Cette circulation aura non seule- ment pour effet de rendre homogène la masse d'eau et de la faire participer dans son ensemble à l'action d'accumulation suivant dispositions normalement recherchées dans l'aménagement des ac- cumulateurs de vapeur, mais elle aura, en outre, pour effet, par la vitesse de circulation créée le long de la paroi foyer/wa- ter jaoket, d'améliorer les coefficients d'échange foyer/masse d'eau , soit la protection des parois du gazogène contre l'échauf' fement excessif au cours de la phase soufflage, objet même de ce water jacket.
Au besoin, ce water jacket pourra être adapté de manière à réaliser la capacité convenable dans une installation à créer, ou complété par un accumulateur séparé , mais de volume réduit, les
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deux cape.cités, water jacket et accumulateur, étant alors cou- plées en parallèle à l'échappement du moteur à vapeur d'entraîne- ment du ventilateur.
Résumé 1 ) Perfectionnement au fonctionnement des appareils de fabrication degaz à l'eau et, d'une manière plus générale, de toutes installations de gazéification fonctionnant dans des con- ditions comparables, se caractérisant par une répartition de la consommation totale de vapeur d'un cycle entre les deux phases soufflage/injection de ce cycle, ramenant à la valeur la plus réduite la quantité de vapeur détendue par le groupe turboventi- lateur durant la phase injection.
2 ) En conséquence de ce réglage, attribution à la phase souf- fle.ge d'une quantité de vapeur à détendre par ce groupe turbo- ventilateur la plus élevée, permettant une augmentation de la con- trepressi on à l'échappement de la turbine, soit de la, variation de pression charge/décharge de l'accumulateur de vapeur à monter à l'échappement de cette turbine, et, par conséquent, une réduc- tion des dimensions de cet accumulateur.
3 ) Réalisation de cette répartition particulière de la con- sommation totale de vapeur du cycle par réglage de la vitesse de rotation du groupe turboventilateur, ramenée, durant la phase injection, à la valeur la plus réduite permise par les différentes sujétions mécaniques telles que graissage et portée à nouveau à la valeur normale dans la phase soufflage de chaque cycle.
4 ) Réalisation automatique de cette adaptation du régime de marche du groupe turboventilateur par réglage de la quantité de à vapeur admise à la turbine/l'une ou l'autre des valeurs néces- saires suivant la phase du cycle, à partir du système même de
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conduite souf flagein je ct ion du gazogène .
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Improvement in the operation of water gas production apparatus The present invention constitutes an improvement in water gas production installations, and, more generally, all gasification installations operating under the same conditions.
In these operations, each manufacturing cycle is made up of two phases, one of blowing air ensuring, by combustion, the heating of the fuel and releasing combustion gases, the other of injecting steam into the mass in combustion giving, by decomposition of water vapor by carbon, at the suitable temperature obtained during the blowing phase, gas with water.
The combustion gases, sent to a recovery boiler, ensure the production of all or part of the steam consumed in the injection phase. Blowing is provided by a turbofan group, generally supplied by the recovery boiler. During the blowing period, the exhaust vapor cannot be used, at least on the installation itself; in addition, the amount of steam available
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to the recovery boiler at the origin of the injection phase is necessarily reduced by the consumption of the blowing phase and can thus become less than the needs of the injection phase. Its very operating conditions therefore introduce, in the operation of such a system, causes of losses.
To prevent the loss of exhaust steam from the. turbine last the blowing period, it has been proposed to recover it in a steam accumulator, supplying, during the injection phase, the injection steam in parallel with the recovery boiler.
Nevertheless, the steam consumption of the turboventilator group during operation without flow (injection) limits the possibilities of steam expansion in this blowing phase, consequently, the maximum backpressure that can be admitted at the exhaust of the turbine and of this. In fact, the pressure variation margin to be considered for determining the dimensions of the steam accumulator, these dimensions being all the greater as this pressure margin is reduced.
The invention considers a different distribution of the total quantity of steam used throughout the cycle and consumed in the injection phase only of this cycle, between the two blowing and injection phases, reducing the quantity to the smallest value. of vapor expanded by the turboventilator unit in the injection phase and thus allowing the quantity of vapor expanded in the blowing phase to be brought to the highest value.
Such a distribution, attributing to the turbofan unit, the maximum consumption in the blowing phase, or in the charging period of the steam accumulator, will thus allow an increase in the admissible backpressure at the exhaust of the turbine during this blowing phase and , therefore, a reduction in the dimensions of this accumulated them. In
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this blowing period corresponding to the charging of the accumulator, the group and the accumulator will thus operate at variable and increasing pressure, from the normal minimum pressure of the injection phase to the maximum pressure thus permitted.
This distribution of the total consumption of the cycle can be obtained in the simplest way, by adjusting the speed of the turboventilator assembly, bringing the rotation speed of the group during the injection phase to the minimum value necessary to ensure reset. rapid operation when the blowing phase begins and various mechanical constraints such as gr aissage of the bearings.
Under the provisions of the invention, the regulation of the turbine can therefore be slaved to devices regulating the admission of air or the injection of steam to the gasifier.
Fig. 1 gives by way of example the embodiment diagram of a suitable device according to the invention.
Fig. 2 is a vertical section through part lle of a gasifier with a water jacket.
In the diagram (Fig. 1) 1 represents the shutter for the admission of steam to the turbine, 2 the normal centrifugal regulator set for the engine speed of the group in the blowing phase, 3 a pressure relay, 2 and 3 being made in such a way as to constitute alternately a fixed point for the regulation of the turbine simply because of the supply of working fluid to 3 or its discharge.
In the embodiment defined by FIG. 1, the relay 3 receives the motive fluid at the origin of the injection phase and is discharged at the origin of the blowing phase * The mode of action of the pressure relay could moreover be reversed under the condition of conforming its supply or its discharge according to the phase of the cycle, which would only constitute a variant of the previous one,
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to be defined according to construction opportunities.
Each of the phases of the blowing / injection cycle comprising the operation of the air or steam valves, it suffices to adjust the admission of the motor fluid to the relay or its discharge, from the operation of one or the same. other of these valves or their central remote control station.
In the embodiment defined by FIG. l, the passage from the blowing phase to the injection phase will cause the motor fluid to be admitted at 3, i.e. closure of the shutter, the stroke of 3 being adjusted to the appropriate value to reduce, by this adjustment of the shutter, the quantity of steam admitted to the turbine at the value required for reduced speed.
The oen- trifuge regulator 2 is then the fixed point of the system *
Conversely, switching from the injection phase to the blowing phase results in the pressure relay being discharged, brought back to full stroke, the regulation thus being brought back under the sole action of the centrifugal regulator set for normal speed. male blowing and controlling the shutter pressure, so as to bring the quantity of steam admitted to the turbine to the value necessary for this speed.
In most cases, this increase in the maximum backpressure at the exhaust of the turbine, i.e. the variation in pressure at the accumulator, will make it possible to use, as a vapor accumulator, the water jacket itself of the gasifier, whose capacity normal will generally be sufficient, by supplementing this water jecket with the usual devices for distributing the steam in the water, and more generally, by the usual devices for equipping steam accumulators, among others, a live steam regulator coupled in parallel , taking the necessary back-up from the recovery boiler,
when the provisions of the invention make it possible to reduce the quantity of
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steam expanded by the group during a cycle to a value lower than the consumption of the injection phase of this cycle.
This injection of steam into the body of water, a water racket, 'which will take place during the blowing phase, will be able, by appropriate arrangements, to ensure circulation of the water along the internal wall on the gasifier side, by contributing thus, by creating a water circulation speed along this wall, increasing the exchanges between the source of the gasifier and the body of water.
Fig. 2 defines such a form of water jaoket development. In this figure, 4 shows the hearth, '5 the water jacket, 6 one of the ejectors for supplying the exhaust steam into the body of water, mounted on a manifold 7; 8 shows schematically the chioanage of the water chamber, in the form of a sheet centered on the walls, 9 the vapor intake, in I cti on phase. By the very effect of the steam injection, this device, or any similar arrangement, provided inside the water jacket, and more particularly along the wall on the hearth side, a methodical circulation of the water,
This circulation will not only have the effect of making the mass of water homogeneous and of making it participate as a whole in the accumulation action according to the provisions normally sought in the arrangement of steam accumulators, but it will also have , moreover, for effect, by the speed of circulation created along the furnace wall / wa- ter jaoket, to improve the heat exchange coefficients / mass of water, that is to say the protection of the walls of the gasifier against the excessive heating during the blowing phase, the very object of this water jacket.
If necessary, this water jacket can be adapted so as to achieve the appropriate capacity in an installation to be created, or supplemented by a separate accumulator, but of reduced volume.
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two hoods, water jacket and accumulator, then being coupled in parallel to the exhaust of the fan drive steam engine.
Summary 1) Improvement in the operation of water gas production apparatus and, more generally, of all gasification installations operating under comparable conditions, characterized by a distribution of the total steam consumption of a cycle between the two blowing / injection phases of this cycle, reducing to the smallest value the quantity of steam released by the turbocharging unit during the injection phase.
2) As a consequence of this adjustment, attribution to the blowing phase of the highest quantity of steam to be expanded by this turbo-fan unit, allowing an increase in the backpressure at the exhaust of the turbine, or the variation in charge / discharge pressure of the steam accumulator to be mounted at the exhaust of this turbine, and, consequently, a reduction in the dimensions of this accumulator.
3) Realization of this particular distribution of the total steam consumption of the cycle by adjusting the speed of rotation of the turboventilator unit, brought, during the injection phase, to the lowest value allowed by the various mechanical constraints such as lubrication and brought back to the normal value in the blowing phase of each cycle.
4) Automatic realization of this adaptation of the operating speed of the turboventilator unit by adjusting the quantity of steam admitted to the turbine / one or the other of the necessary values according to the phase of the cycle, from the system itself of
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blowing pipe I ct ion of the gasifier.
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