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" Procédé et appareillage pour la gazéification de combus- tibles pulvérulents ou fins ".
La présente invention coneerne un procèdent une installation pour la gazéification de combustibles pulvérulents ou fins par l'insufflation de ceux-ci à l'aide de vapeur dans une chambre de gazéification, en particulier en vue de la fabrication de gaz destinés à la synthèse.
Si l'on s'abstient d'un chauffage spécial de la chambre de gazéification où s'effectue la réaction nécessaire pour la gazéification du combustible, la température et la quantité de la vapeur insufflée avec le charbon, c'est-à-dire la ohaleurintroduite par celle-là doivent suffire pour couvrir la chaleur de formation du gaz produit, pour couvrir les pertes de chaleur de la chambre de réaction et pour porter le charbon à la température de réaction. On peut également produire une partie de la chaleur requise dans la chambre de réaction même en ajoutant à la vapeur insufflée avec le combustible de l'air ou de l'oxygène en quantités appropriées.
De cette façon, une partie du charbon où des gaz
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formas est brûlée en dégageant de la chaleur qui sert à maintenir le procédé de gazéification, conjointement avec les quantités de chaleur introduites avec la vapeur.
Dans certaines conditions de sections transversales de la chambre de réaction, le charbon insufflé, tant qu'il n'a pas encore été gazéifié en cendres et par conséquent est devenu trèsléger spécifiquement, aura tendance de tomber plus ou moins rapidement, de sorte qu'il est diffi- cile d'obtenir une période de réaction d'une durée suffisante. On a essayé d'aplanir cette difficulté par exemple par la disposition de canaux sinueux par lesquels le charbon devait passer ou par l'arrangement et la forme spéciaux des gicleurs à combustible pour retarder la chute du charbon et pour prolonger de ce fait la période de réaction.
Abstraction faite de l'impossibilité d'obtenir par ces moyens une prolongation suffisante du temps de réaction, il arrive que des particules de charbon seulement partiellement gazéifiées etdevenues de ce fait spécifiquement plus légères, prennent le chemin des gaz sortants et arrivent ainsi dans des zones plus froides où leur ;gazéification inté- grale n'est plus possible. En outre, dans les zones marginales plus froides également il y a formation d'hydrocarbures dans la direction de l'évacuation des cendres et du gaz, lesdits Hydrocarbures étant cependant indésirables pour la fabrication de Caz synthétique.
Le but de la présente invention est la gazéification intégrale du charbon insufflé et une décomposition complète des hydrocarbures qui pourraient se former. L'invention consiste en ce que une partie plus ou moins grande du gaz produit dans la chambre de gazéification, ci-après dit gaz de barrage, est reconduite, de préférence après avoir passé un surchauffeur, dans la chambre de gazéification de manière à ce que la chambre de réaction proprement dite est délimitée aux alentours du point d'entrée du combustible
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par la formation d'une ou plusieurs couches de gaz de barrage contre le reste de la chambre de combustion. Au besoin,, de la vapeur peut être ajoutée au gaz de barrage.
Une par- . tie de la chaleur requise pour la surchauffe du gaz de barrage peut naturellement être produite en ajoutant de l'air ou de l'oxygène au gaz de barrage, soit dans le surchauffeur, soit après celui-ci, d'où il résulte une combustion partielle du gaz et une chauffe du mélange gazeux restant par la chaleur dégagée. Les couches de barrage composées de gaz de température suffisante ont double effet.
Elles forment un obstacle non seulement mécanique mais aussi thermique s'opposant à la sortie de charbon non gazéifié ou d'hydrocarbures non décomposés en ce sens que le charbon descendant dans la chambre de réaction est arrêté ou tout au moins retardé dans sa chute. En outre, ce charbon étant de nouveau porté à une température élevée en présence de la vapeur d'eau toujours mélangée au gaz de barrage, il est ainsi gazéifié de façon efficace. Il en est de même pour les particules de charbon à moitié gazéifiées entrainées par le gaz de production sortant, tandis que les hydrocarbures évacués non décomposés sont retardés au passage de la couche de barrage et chauffés et de ce fait complètement décomposés.
Le dessin montre à titre d'essai l'objet de l'invention , fig. 1 et 2 représentant schématiquement deux alternatives de construction de l'appareillage suivant l'invention.
Selon fig. 1 le charbon pulvérulent ou fin provenant de la soute 1 passe à travers la conduite 2 et la tuyère 3 dans la chambre de gazéification 4 dans laquelle il est insufflé à l'aide de la vapeur chaude introduite par la conduite 5. Le gaz à l'eau généré dans la chambre de gazéification 4 entre un dépoussiéreur 6, d'où la poussière éliminée tombe à travers la conduite 7 dans un collecteur
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8 qui sert à accueillir également les cendres et les scories provenant de la chambre de gazéification 4. Le gaz venant du dépoussiéreur traverse d'abord la conduite de gaz 9 et entre dans la chaudière de récupération 10 où sa chaleur sensible est utilisée pour la production de vapeur.Le gaz sortant -. 11 est envoyé à l'installation d'épuration.
L'injecteur 12 dévie une partie du #gaz l'eau par la conduite 13, ce gaz devant servir comme gaz de barrage.
Il est refoulé dans un surchauffeur 14 où il est fortement surchauffé. L'injecteur 12 est entraîne par un courant partiel du gaz de barrage aspiré à travers la conduite 13.
Après refroidissement, et épuration, le courant partiel susmentionné est fortement compri @@ dans le compresseur 15 et ensuite accueilli par l'accumulateur 16. Cependant, l'injecteur peut aussi être actionné par de la va eur ou par n'importe quel autre gaz comprimé que l'on désire mélanger au gaz de barrage. Dans le présent exemple, le surchauffeur 14 est muni d'un chauffage à gaz, le gaz de chauffage étant introduit à 17 tandis que l'air de combustion est aamis par 18. D'ailleurs, la façon dont on chauffe le surchauf- feur n'est pas d'importance essentielle.
Dans la partie su- périeure du sur chauffeur 14, la vapeur provenant de la chaudière à vapeur 10 à traversla conduite 24 estfortement surchauffée avant d'entrer dans la chambre de gazéification 4.
Le gaz de barrage fortement surchauffé traverse la conduite 19 et une chambre de distribution de forme annulaire 20 qui entour:: la chambre de gazéification 4; il traverse ensuite un système de tuyères 21, 21a et entre dans la chambra de gazéification. Le gaz insufflé sous pression par les tuyères supérieures 21 constitue une couche de barrage à peu près horizontale tandis que le gaz entrant à travers les tuyères inférieures 21-a constitue une seconde couche similaire (voir les flèches). La distribution
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des tuyères 21, 21a peut être radiale, tangentielle au à forme d'éventail.
Les dimensions de la section transversale de la chambre de gazéification 4 et par conséquent aussi la vitesse du courant de gaz dans cette dernière sont telles que le charbon insufflé à 3 - c'est-à-dire en tant qu'il n'a pas encore été gazéifié et possède toujours son poids spécifique - descend pour la plupart lentement en dépit du courant de gaz montant. Arrivé à la couche de barrage inférieure, la descente ultérieure est empêchée ou au moins fortement retardée.
En même temps une gazéification intense du charbon pas encore ou seulement partiellement gazéifié a lieu dans la zone de la couche inférieure de barrage grâce à la forte chaleur que celle-ci fournit au gazogène.Les cendres pénétrant éventuellement la couche de barrage inférieure tombent dans la chambre 8 tandis que les particules de charbon entraînées par le courant de gaz montant sont retenues par la couche de barrage supérieure qui les empêche de quitter le gazogène avant qu'elles ne soient gazéifiées. Dans ce cas aussi l'action de la couche de barrage est mécanique autant que thermique, attendu que d'un coté elle oppose une certaine résistance au mouvement des particules de charbon et que de l'autre côte elle assure une gazéification supplémentaire très efficace en raison de l'admission de chaleur.
Les cendres sortant éventuellement de la partie supérieure du gazogène sont éliminées dans le dépoussiéreur 6.
Il résulte de la fig. 1 que la partie supérieure 22 de la chambre de gazéification 4 est élargie, tandis que la partie inférieure 23 en est rétrécie . L'avantage qui en résulte consiste en ce que par suite du rétrécissement de la partie 23 la vitesse du gaz y est augmentée de façon que du charbon descendant est de nouveau entraîné en haut dans la zone de réaction entre les deux couches de bar rage.
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D'autre part, des particules de charbon encore incomplètement gazéifiées montant 1, travers la couche supérieure de barrage tombent, par suite de la réduction de vitesse du gaz dans cette zone, sur la couche supérieure de barrage ou bien à travers celle-ci, leur température et leur temps de réaction étant ainsi augmentes.
Pour augmenter davantage la température et pour intensi-fier la réaction, on peut -de manière connue - introduire de l'air ou de l'oxygène dans un endroitopportun. Ainsi, par ex., de l'air ou de l'oxygène :pourraient être ajoutés au gaz de barrage. Si la vapeur d'eau employée pour l'insufflation du combustible ne suffisait pas, on pourrait aussi ajouter de la vapeur d'eau au gaz de barrage.
La disposition svt. fig. 2 correspondant essentiellement à celle svt. fig. 1. En face des tuyères 21, 21a des conduites 25 partent de la chambre de gazéification 4. A travers ces conduites, le gaz parvient à une chambre 26 dans laquelle des particules de chsrbon et des hydrocarbures éventuellement entraînés par le courant de gaz nor gazéifiés trouvent le temps requis pour leur réaction ou décomposition. A cette chambre qu'on peut par conséquent considérer comme chambre supplémentaire de réaction on
.on- ne de préférence la forme de cyclone . Elle sert aussi à la séparation de la poussière et des cendres qui sont également envoyées au collecteur 8. On peut relever du dessin que la chambre 26 qui, au besoin, peut être munie d'un chauffée: spécial, est insérée . l'aide de la conduite 27 dans le cycle comportant l'injecteur 12, le surcha@ffeur 14, la conduite 19, la chambre de gazéification 4 et les conduites 25.
En ce cas l'injecteur 12 est actionné par un courant p@rtiel comprimé de gaz dévié après la chaudière de récupéra Mon 10 par la conduite 13. Comme le démontre fig. 1, l'injecteur peut être actionne soit à l'aide de vapeur, soit à l'aide d'un mélange de vapeur et d'air ou d'oxygène. Les quantités d'appoint de vapeur, d'air ou
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d'oxygène qu'on ajoute éventuellement au gaz des couches de barrage peuvent être introduites p. ex. à 28 ou 29.
Parfois, comme p. ex. en cas d'emploi de combustibles difficilement gazéifiables où-particulièrement bitumineux, l'emploi d'une chambre de réaction supplémentaire 26 serait opportun, mais dans la plupart des cas elle ne sera pas de rigueur. Il n'est pas nécessaire que les conduites 25 se trouvent exactement à la hauteur destuyères 21 et 21a.
Il est' préférable de déterminer la quantité de gaz insufflée par unité de temps dans la chambre de gazéification 4 en vue de la formation des couches de barrage de façon que oette quantité excède la quantité de gaz générée par unité de temps par la gazéification du charbon pulvérulent.
Ainsi on obtient qu'une partie du gaz de barrage qui entre à travers la tuyère supérieure 21 de même que tout le gaz et toutes les cendres et le charbon non gazéifié qui se trouvent au-dessous de cette couche affluent à la chambre supplémentaire de réaction 26. Les résidus du gaz de barrage admis par la tuyère 21 qui ne parviennent pas jusqu'à la ohambre de réaction 26, échappent à travers le dépoussiê- reur 6. Ainsi on assure la gazéification complète de toutes les particules de charbon non gazéifiées et des hydrocarbures non décomposés au cours de leur long voyage depuis la chambre de gazéification 4, à travers la chambre de réaction 26 et le surchauffeur 14.
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