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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.
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