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"Procédé de récupération et de réutilisation des éléments contenus dans les gaz produits par les gazogènes,après leur combustion"
La présente invention concerne un procédé pour la récupération et la transformation des produits brûlés contenus dans les gaz de combustion des moteurs à explosion, alimentes par gazogènes.
Pour la simplicité de l'exposé qui va suivre du procédé sui- vant l'invention,, on ne considèrera, que le cas d'un moteur à explo- sion alimenté par gaz de gazogène, étant donné que les réactions thermo-chimiques dans ces derniers moteurs sont sensiblement iden- tiques à celles qui se produisent dans les moteurs alimentés par un gaz, combustible quelconque.
Dans les gaz d'échappement des moteurs alimentéspar gazogène, outre l'azote, gaz inerte, on trouve de l'anhydride carbonique, de la vapeur d'eau et des traces non brûlées de méthane, d'oxyde de carbone et d'autres produits hydrogénés, oxygénés ou carbonés.
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Le gazogène qui emploie soit un ou plusieurs corps carbones seuls ou associés (charbon, bois, charbon de bois, tourbe, etc....), soit un ou plusieurs de ces produits et de la vapeur d'eau ou d'autres produits composés partiellement ou totalement d'hydrogène, 'le carbone et d'oxygène, réalise les réactions bien connues:
1 ) transformation primitive par combustion par l'oxygène de l'air du carbone en CO2, puis la réduction de CO2 sur le carbone pour obtenir du CC, un des gaz combustibles,.
2 ) transformation de H20 par contact avec la carbone et l'air en H2, en CO et souvent CH4 et d'autres hydrocarbures
Ce sont ces gaz combustibles qui, brûlés plus ou moins complè- tement dans les moteurs, sont transformés à l'échappement en C02 et H20, produits de combustion, tandis qu'il reste des traces de CO, de CH4 et d'autres hydrocarbures non brûlés.
La, présente invention a pour but de récupérer le carbone et l'hyurogéne contenus dans les gaz d'échappement sous leurs diffé- rents aspects, en tout ou en partie, en les soumettant à des réac- tions qui les transforment en produits aptes à servir à nouveau de gaz combustibles.
L'invention consiste à diriger une plus ou moins grande partie des gaz d'échappement au sein du foyer du gazogène ou dans sa zone ,le réduction, conjointement avec ou séparément de l'air d'oxydation habituel .
En effet, sion analyse les réactions qui se produisent entre chacun des composants utiles des gaz d'échappement, le produit carboné combustible habituel et l'air introduit, on constate que les gaz d'échappement se trouvant, dès la. zone de réduction, dans les marnes conditions que le CO2 produit par le premier contact de l'air avec le combustible et le H20 introduit dans les gazogènes à hydrogénation, ou contenu dans lescombustibles possédant une cer- taine humidité..
Il s'ensuit que le C02 et la H20 des gaz d'échappement subis-'
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sent la même réaction que le CO@ et le H20 de la première phase de travail du gazogène; ils produisent, par conséquent, par combi- naison avec C, les mêmes gaz combustibles., soit CO, H2, CH4, etc..
Les gaz combustibles non brûlés fournis par l'échappement traversent le foyer sans modification ou sont ..'reconstitués par des réactions successives*
Les gaz d'échappement transformée s'ajoutent aux gaz obtenus suivant les réactions habituelles et sont sensiblement identiques à ceux-ci..
Il s'ensuit une économie de combustible très sensible et pro- portionnelle à la quantité de gaz d'échappement que l'expérience et le calcul recèlent admissible sans nuire au maintien de la température nécessaire pour la réduction et à la proportion d'air indispensable pour entretenir la combustion.
En fait, la proportion-de gaz neutre (azote) peut. être négli- gée dans l'exposé, puisqu'elle ne réagit pas chimiquement et qu'elle demeure constante.
Cette manière d'opérer permet de schématiser les réactions suivantes dans lesquelles est négligée 1''intervention éventuelle de l'eau, qui suit d'ailleurs le morne cycle de réactions.
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1 - MARCHE C.1AIQUill DU GAZOGENE.. a) uise en route du gazolena - 2 0 + C = 002 + C = 2 00 + 52,2 calories (94,3- - 4,1) b) Oowbustio11 dans.le.moteur ou. 1'appar ejl. pLuti1isat i on (après refroidissement et épuration du gaz) : 2 CO + 2 0 = 2 CO2 + 136,4 calories (échappement)..
La détente des gaz et le travail fourni au moteur provoquent une perte de calories; néanmoins, une grande partie de-la chaleur s'en va avec les gaz d'échappement qui sont trèschauds.
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II - }IARCHE ¯DU G1UÇyT.. AVEC 1-E C Urr"', ION. a) uti ll.sa:.:ti on .l? t iellit....c.le.ê.....g.Ej.¯z¯¯d.:.é.Ql.0.LiW)'@.t.l.
4 0 + 2 C + C02 = 3 002 + 3 C = 6 CO + 62,3 calories + calories de l'échappement introduites avec CO2.
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b) .Combustion Y..ftUJL1-'L;,toJ,-1L-¯Ql-L...!.3;J1?prAil d'utilisation (après épuration et rofroi'J-isseMent du àoe.z) : 5 CO + 6 a j C02 + 409,2 calories (échappement)..
On constate que u.ans les cas 1 et II, les gaz combustions (a) et 18d :,;-.,Z d'échappement (b) ont une composition identique: ils sont r(ülec ,iv eneilt des multiples de CO et de é10fi-. La proportion d'azote reste aussi constante, comme on le voit quand on fait irlter- venir ce gaz dans les réa.ctionsa.
¯3Y1S le cas II qui caractérise l'invention, la rénution est encore largement 8xotnen.!ÍllLJe". La proportion de t"8.z d'échappement à adjtiettre ext fonction de l'équilibre tnenuique entra les réactions endo- et exothermiques, équilibre qui dépond non seulement ,JB;;) réactions c 11 oi s -..,ôr<ie s , mais s 1>a, rt i e à l eme nt aussi des cc:.lorie8 appor- tes par les gaz d'échappement 8.dnis et d'un réchauffée éventuel de l'air EJ.'1ené au foyer par le passage des gaz abandonnés.. Cela peut conduire beauco .a> plus loin que l' exemple...type et se con±1:iie a.'oà s s 1 , par exemple, avec : 002 + 2 0 + C = 2 C02 + 2 é z CO + 10,1 calories + calories apportées par les r.-Z d'échappement ramenéa s (C0li , H20, azote, etc..).
1.ïlS ce dernier cas, par exemple, il n'est demandé au c oi;!'bu s t 1 ii,1 e , pour constituer la, i;iêine quantité -1a gaz que celle qui serait fournie par 12 marche classique du gazogène, que 5 parties de
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carbone combustible au lieu de 4, ce qui constitue une économie
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de 25% à laquelle il y a lieu d'ajouter l'économie de chaleur de
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réaction due aux gaz introduits chauds dans le gazogène..
On constate
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auseii que les gaz combustibles sortent du gazogène sensiblement
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plus froids que lors de la réaction classique, ce qui présente
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plusieurs avantages (dimensions moindres des canalisations, c Qi;1=1 en- sa,tion des matières nocives, augmentation de la durée et de l'effi- cacité des filtres, renpiissago plus effectif des cylindres du
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moteur et amélioration de la puissance et du rendement, etc.*).
En utilisant la pression des gaz d'échappement pour introduire
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des gaz seuls ou avec l'air dans le foyer, on diminue la dépression à l'aspiration du moteur et on améliore encore le remplissage des cylindres de ce dernier.
Il y a lieu de remarquer que la substitution partielle des gaz d'échappement à. l'air et au combustible habituels amena dans les réactions des produits purs (C de 002 et H2 de H20) exempta de cendres, de goudrons, etc... et à haute température, ce qui facilite les réactions et diminue l'encrassement, la fréquence de l'entre- tien et l'usure des différents appareils et accessoires et des engins d'utilisation.
Un des inconvénients reprochés aux gazogènes, c'est leur rayon d'action relativement faible sans recharge.. Or, une économie de combustible de 25% obtenue lors du cas-type, que nous avons pré- senté, augmente ce rayon d'action de 33 1/3 % pour une Même charge de combustible ou permet pour des résultats identiques, de cons- truire des appareils moins lourds, moins encombrants et moins coû- teux, malgré l'appareillage que demande l'alimentation par les gaz d'échappement. Souvent, le refroidisseur pourra même être sup- primé ou simplifié.
Dans les réalisations, ces gaz d'échappement peuvent tra- verser tout ou partie du combustible avant d'arriver à la zone de réduction et, à cause de leur température, ils vaporisent sur leur passage l'eau que ces combustibles pourraient encore contenir, eau qui rentre dans le cycle en se décomposant ou en se combinant en H2, CH4, 00, etc.., mais disparaît du combustible là où il y a avantage à ce que ce dernier soit sec.
L'emploi des gaz d'échappement ou de leurs succédanés, comme il est prévu plus loin, permet de faire produire par le cycle des quantités de gaz combustible supérieures. à celles qu'exige l'alimentation du moteur ou de l'appareil d'utilisation intervenant dans le cycle et de destiner ces gaz supplémentaires à d'autres usages (cantines, cuisines, chauffage industriel, réactions chimi- ques, etc...).
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On peut aussi envoyer dans le foyer ou dans la zone de ré- duction des gazogènes de l'anhydride carbonique provenant d'autres
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sources que l'échappernent, ou des produits générateurs de ce p.z ou le contenant.
Dans ce cas, la quantité de gaz inerte (azote, par exemple), accompagnant l'anhydride carbonique étant minime ou nulle, le pouvoir calorifique des gaz combustibles obtenus sera plus élevé et la, consolation de carbone combustible sera moindre.
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E 'I ".i .l E D I 0 A T 1 0 11 S 1 - Procédé consistant à envoyer directenent ou indirecte- ment dans le foyer des gazogènes ou dans la zone de réduction de leurs générateurs, plus ou Moins de produits de combustion des gaz produits par ce gazogène.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Process for recovering and reusing the elements contained in the gases produced by gasifiers, after their combustion"
The present invention relates to a process for the recovery and transformation of the burnt products contained in the combustion gases of internal combustion engines, supplied by gasifiers.
For the simplicity of the description which will follow of the process according to the invention, only the case of an explosion engine supplied by gasifier gas will be considered, given that the thermochemical reactions in these latter engines are substantially identical to those which occur in engines supplied by any gas, any fuel.
In the exhaust gases of engines powered by gasifier, besides nitrogen, an inert gas, we find carbon dioxide, water vapor and unburned traces of methane, carbon monoxide and others. hydrogenated, oxygenated or carbonated products.
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The gasifier which uses either one or more carbon bodies alone or associated (coal, wood, charcoal, peat, etc.), or one or more of these products and water vapor or other products partially or totally composed of hydrogen, 'carbon and oxygen, carries out the well-known reactions:
1) primitive transformation by combustion by oxygen of the air of carbon into CO2, then the reduction of CO2 on the carbon to obtain CC, one of the combustible gases.
2) transformation of H20 by contact with carbon and air into H2, CO and often CH4 and other hydrocarbons
It is these combustible gases which, more or less completely burnt in engines, are transformed in the exhaust into C02 and H20, products of combustion, while traces of CO, CH4 and other hydrocarbons remain. unburned.
The object of the present invention is to recover the carbon and the hyurogen contained in the exhaust gases in their various aspects, in whole or in part, by subjecting them to reactions which transform them into products suitable for use. serve again as fuel gases.
The invention consists in directing a greater or lesser part of the exhaust gases within the hearth of the gasifier or in its zone, the reduction, together with or separately from the usual oxidation air.
Indeed, sion analyzes the reactions which occur between each of the useful components of the exhaust gases, the usual carbonaceous fuel product and the air introduced, it is found that the exhaust gases are found, from the. reduction zone, in marl conditions where the CO2 produced by the first contact of the air with the fuel and the H20 introduced into the hydrogenation gasifiers, or contained in the fuels having a certain humidity.
It follows that the CO 2 and H 2 O in the exhaust gases undergo
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feels the same reaction as the CO @ and the H20 of the first working phase of the gasifier; they consequently produce, by combination with C, the same combustible gases, namely CO, H2, CH4, etc.
The unburned combustible gases supplied by the exhaust pass through the hearth without modification or are ... 'reconstituted by successive reactions *
The transformed exhaust gases are added to the gases obtained according to the usual reactions and are substantially identical to them.
This results in a very significant saving in fuel proportional to the quantity of exhaust gas that the experiment and the calculation contain admissible without adversely affecting the maintenance of the temperature necessary for the reduction and the essential proportion of air. to maintain combustion.
In fact, the proportion-of neutral gas (nitrogen) can. be neglected in the presentation, since it does not react chemically and remains constant.
This way of operating makes it possible to schematize the following reactions in which the possible intervention of water is neglected, which moreover follows the dismal cycle of reactions.
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1 - START C.1AIQUill DU GAZOGENE .. a) use gasoline en route - 2 0 + C = 002 + C = 2 00 + 52.2 calories (94.3- - 4.1) b) Oowbustio11 in.le .motor or. 1'appar ejl. use (after cooling and gas purification): 2 CO + 2 0 = 2 CO2 + 136.4 calories (exhaust).
The expansion of the gas and the work done on the engine cause a loss of calories; however, much of the heat goes with the exhaust gases which are very hot.
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II -} IARK ¯DU G1UÇyT .. WITH 1-EC Urr "', ION. A) uti ll.sa:.:ti on .l? T iellit .... c.le.ê ..... g .Ej.¯z¯¯d.:. É.Ql.0.LiW) '@. Tl
4 0 + 2 C + C02 = 3,002 + 3 C = 6 CO + 62.3 calories + calories from the exhaust introduced with CO2.
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b) .Combustion Y..ftUJL1-'L;, toJ, -1L-¯Ql-L ...!. 3; J1? prAil of use (after purification and refilling of the àoe.z): 5 CO + 6 aj C02 + 409.2 calories (exhaust).
It can be seen that u. In cases 1 and II, the combustion gases (a) and 18d:,; -., Z of exhaust (b) have an identical composition: they are r (ülec, iv eneilt of the multiples of CO The proportion of nitrogen also remains constant, as can be seen when this gas is interfered with in the reactionsa.
¯3Y1S case II which characterizes the invention, the renution is still largely 8xotnen.! ÍllLJe ". The proportion of exhaust t" 8.z to be added depending on the tnenuic equilibrium between the endo- and exothermic reactions, equilibrium which not only depends on, JB ;;) reactions c 11 oi s - .., ôr <ie s, but s 1> a, rt ie also from the cc: .lorie8 supplied by the gases of exhaust 8.dnis and a possible reheating of the air EJ.'1ené to the hearth by the passage of abandoned gases .. This can lead much .a> further than the example ... type and con ± 1 : iie a.'oà ss 1, for example, with: 002 + 2 0 + C = 2 C02 + 2 é z CO + 10.1 calories + calories brought by the exhaust r.-Z brought back (C0li, H20, nitrogen, etc.).
1.IlS the latter case, for example, the c oi;! 'Bu st 1 ii, 1 e, to constitute the, i; thine quantity -1a gas, is only that which would be supplied by the conventional market of the gas. gasifier, that 5 parts of
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combustible carbon instead of 4, which constitutes a
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25% to which should be added the heat saving of
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reaction due to the hot gases introduced into the gasifier.
We aknowledge
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also that the combustible gases exit the gasifier substantially
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cooler than during the classic reaction, which presents
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several advantages (smaller dimensions of the pipes, c Qi; 1 = 1 in- sa, reduction of noxious matter, increase in the duration and efficiency of the filters, more effective cooling of the cylinders of the
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engine and improved power and efficiency, etc. *).
Using exhaust gas pressure to introduce
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with gases alone or with air in the combustion chamber, the vacuum at the suction of the engine is reduced and the filling of the cylinders of the latter is further improved.
It should be noted that the partial substitution of exhaust gases at. the usual air and fuel brought in the reactions pure products (C of 002 and H2 of H20) free of ash, tar, etc ... and at high temperature, which facilitates the reactions and decreases fouling, the frequency of maintenance and the wear and tear of the various devices and accessories and of the equipment used.
One of the drawbacks reproached with gasifiers is their relatively small radius of action without recharging. However, a fuel saving of 25% obtained during the typical case, which we have presented, increases this radius of action. of 33 1/3% for the same fuel load or allows, for identical results, the construction of less heavy, less bulky and less expensive apparatuses, in spite of the apparatus required for the gas supply of exhaust. Often the cooler can even be eliminated or simplified.
In the embodiments, these exhaust gases can pass through all or part of the fuel before reaching the reduction zone and, because of their temperature, they vaporize on their passage the water that these fuels could still contain, water which enters the cycle by decomposing or by combining into H2, CH4, 00, etc., but disappears from the fuel where it is advantageous for the latter to be dry.
The use of exhaust gases or their substitutes, as is provided for below, allows the cycle to produce larger quantities of fuel gas. to those required for the supply of the motor or of the operating device involved in the cycle and to use these additional gases for other uses (canteens, kitchens, industrial heating, chemical reactions, etc.) ).
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It is also possible to send carbon dioxide from other gases into the fireplace or into the reduction zone.
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sources that escape it, or products generating this p.z or the container.
In this case, the quantity of inert gas (nitrogen, for example), accompanying the carbon dioxide being minimal or zero, the calorific value of the combustible gases obtained will be higher and the consolation of combustible carbon will be less.
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E 'I ".i .l EDI 0 A T 1 0 11 S 1 - Process consisting in sending directly or indirectly into the hearth of the gasifiers or in the reduction zone of their generators, more or less of the combustion products of the gases produced by this gasifier.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.