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Générateur de gaz d'huile combustible.
On sait que le chauffage de combustible liquide four- nit des vapeurs. Pour autant que le point d'ébullition final du combustible soit inférieur à 300-350 c cette vaporisation peut s'effectuer sans entraîner des modifications chimiques dans le combustible. Cependant, si le point d'ébullition final dépasse la limite spécifiée, il se produit en général des résidus. De longues molécules se transforment en molécules plus courtes mais il se forme en même temps un résidu solide.
L'emploi du gaz d'huile extrait d'un combustible à point d'ébul- lition final supérieur à 300-3500C nécessite donc le nettoyage des appareils utilisés pour la vaporisation. Ces appareils présentent encore un autre inconvénient': le refroidissement des vapeurs d'huile formées est toujours accompagné de conden- sation ; en d'autres termes le gaz d'huile obtenu n'est pas permanent. Aussi,dans les appareils connus (générateurs de gaz) pour la fabrication de gaz d'huile permanents ajoute-t-on de
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l'air pendant la vaporisation; ceci provoque entre autres une oxydation partielle du gaz d'huile qui entrave la libéra- tion de l'énergie calorique du gaz. On obtient ainsi un gaz permanent.
Les appareils connus présentent cependant tous le même inconvénient: ils n'empêchent pas la formation de résidus ou bien, ils ne comportent pas de dispositifs pour annihiler l'eflflet néfaste des résidus.
La présente invention constitue un perfectionnement des générateurs de gaz d'huile; en effet les générateurs conformes à l'invention sont exempts de l'inconvénient préci- té ou bien cet inconvénient est réduit au point qu'il ne gène plus le fonctionnement.
Dans le générateur conforme à l'invention utilisé pour la fabrication d'un gaz d'huile permanent combustible, l'huile ét'l'air, circulant en sens inverses,sont amenés en contact intime, tandis que les parties du générateur dans lesquelles se trouvent essentiellement les fractions lourdes de l'huile sont maintenues, par de la chaleur fournie de l'extérieur, à une température si élevée qu'au moins la majeure partie des particules de combustible solide formé ou restant soit transformée, par oxydation, en combinaisons gazeuses.
En faisant en sorte que dans le générateur conforme à l'invention le combustible et l'air de combustion circu- lent en sens inverses, les fractions volatiles sont entrai- nées d'abord par l'air dans une direction opposée à leur di- rection initiale et s'oxydent localement. Les fractions plus lourdes du combustible, encore liquides, poursuivent leur course dans le générateur, à l'encontre de l'air, et rencon- trent alors constamment de l'air plus riche en oxygène que celui avec lequel elles étaient en contact précédemment.
Dans le générateur conforme à l'invention, les fractions lourdes
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qui ne se vaporisent pas à l'air et qui, dans les générateurs de construction usuelle,'occasionneraient des résidus soli- des non brûles, parviennent finalement dans une partie du générateur'où, par suite de la chaleur amenée de l'extérieur règne une température si élevée que ces résidus s'y trans- forment par oxydation en combinaisons gazeuses.
L'avanta- ge de cette combustion par une chaleur amenée de l'exté- rieur comparativement à l'exécution dans laquelle la chaleur nécessaire à cette combustion se prélève du processus qui se déroule dans le générateur réside dans le fait que, dans le @ générateur conforme à l'invention, on peut se contenter d'un déficit d'air de combustion de sorte que le gaz formé dans le générateur est un gaz riche. Des essais effectués par la Demanderesse ont prouvé que, dans le générateur conforme à l'invention, il suffit d'amener au générateur une quantité d'air égale par exemple à 5-10% de la quantité d'air néces- saire pour assurer la combustion complète du gaz formé dans le générateur.
Le générateur conforme à l'intention se prête aussi à l'utilisation en combinaison avec un brûleur,
La chaleur extérieure peut se fournir au générateur de diverses manières. C'est ainsi que l'air fourni-4u géné- rateur peut être chauffé avant qu'il ne pénètre dans le ré- chauffeur, ce qui s'effectue de préférence à l'aide des gaz brûlés du brûleur alimenté par le gaz du générateur. On peut aussi chauffer le générateur lui-même à l'endroit où se trouvent les fractions d'huile les plus lourdes. Suivant une autre formé d'exécution de l'invention, on peut donner au générateur, à l'endroit où se trouvent les fractions d'huile les plus lourdes, une grande épaisseur de paroi ou bien réa- liser cette partie en une matière très bonne conductrice de la chaleur.
Lorsque la partie du générateur a des parois très épaisses à l'endroit où se trouvent les fractions d'huile les plus lourdes, il est recommandable d'amener l'air au générateur à travers un certain nombre d'étroites ouvertures
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ménagées dans cette,partie épaisse ce qui permet à l'air, éventuellement froid, de se réchauffer d'une manière notable.
En générale conformément à l'invention, il est avantageux que la partie du générateur dans laquelle le com- bustible et l'air circulent en sens inverses soit verticale; dans ce cas, la conduite d'alimentation en combustible débou- che dans la partie supérieure du générateur et y est refroi- die pour empêcher le dépôt de carbone.
La description du dessin annexée donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'in- vention.
Le dessin montre schématiquement quelques formes d'exécution du dispositif conforme à l'invention.
La fig.l représente un générateur essentiellement constitué par une cuve 1, à col assez étroit 2, une condui- te d'alimentation en air 3, une conduite d'évacuation 5 du gaz produit. Dans cette forme d'exécution, le fond 6 de la cuve 1 a une paroi très épaisse. Ce générateur fonctionne de la manière suivante. Le combustible sort de la conduite d'alimentation 4 de la manière indiquée par des pointillés.
Dans le col 2, ce combustible liquide vient en contact avec . l'air qui pénètre dans le générateur par la conduite 3 et à travers les étroites ouvertures 7 ménagées dans la paroi du générateur. Cet air est préchauffé, par exemple par les gaz de combustion du brûleur, non représenté sur le dessin, qui est alimenté par le gaz du générateur. Par suite de la présence de cet air préchauffé, les fractions volatiles du combustible se vaporisent dans le col 2, sont éventuellement oxydées par l'air et sont évacuées à travers la conduite 5.
Par contre, les fractions plus lourdes ne se
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vaporisent pas immédiatement; elles pénètrent plus profon- dément dans le générateur et ne se vaporisent que lorsqu'elles ont atteint la température nécessaire à cet effet, éventuel- lement elles-aussi seront partiellement oxydées, montent dans le générateur avec l'air et sont évacuées par la con- duite 5. Les fractions plus lourdes parviennent sur le fond 6, qui comme l'indiquent les flèches 8, est chauffé de l'extérieur.
Les gouttes de combustible liquide qui se trou- vent dans la partie inférieure du générateur et qui, en géné- ral, sont donc constituées par les fractions les plus lour- des, flottent sphéroldalement au-dessus du fond et, par sui- te de la présence d'air très riche en oxygène, les vapeurs formées à ce moment, en général des résidus, sont entière- ment ou partiellement oxydées dans de l'air très riche en oxygène. Finalement il ne subsiste sur le fond 6 qu'un rési- du,essentiellement constitué par du carbone qui, au bout d'un certain temps, se transforme par oxydation en un produit gazeux sous l'effet de l'air circulant dans cette partie du générateur. Ces résidus solides disparaissent donc entièrement par oxydation.
Il est désirable de diriger l'air de combustion de manière qu'il lèche le générateur ce qui favorise apparem- ment le bon mélange de l'air de combustion et des hydrocar- bures.
De préférence, on agence le générateur de manière que le tourbillon d'air qui se forme dans la partie infé- rieure du générateur soit excentré par rapport à l'endroit de chute du liquide sur le fond. De cette manière, les gouttes de liquide sont maintenues en mouvement. En général, la température du fond 6 dépassera 450 C, de préférence 600 C, pour assurer l'effet désiré. Le choix de cette température dépend évidemment du genre de combustible.
Le générateur montré sur la fig. 2 est analogue à
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celui représenté sur la fig.l avec cette différence cependant qu'à la partie inférieure de la cuve 10 à col rétréci Il se trouve un fond conique 12. Pour favoriser le tourbillon- nement de l'air les ouvertures d'amenée d'air 13 sont ména- gées tangentiellement et sont dirigées vers la partie incli- née du fond conique. Le bord 14 constitue à la partie infé- rieure de la cuve 10 une espèce de chambre de tourbillonnement et assure un bon mélange de l'air et du combustible. En outre, comme le montre la figure,dans cette forme d'exécution, les ouvertures ou canaux d'amenée d'air 13 sont ménagés dans la partie à paroi épaisse de la cuve 10.
L'air qui se trouve à la température ambiante et qui est amené par la canalisation 15, est chauffé pendant son passage dans les canaux 13, jusqu'à 500 c par exemple. L'air prélevé de la chaleur de la paroi de la cuve 10. Le fond 12 de cette cuve est en effet maintenu à une température élevée de la manière indiquée schématiquement par les flèches 16. La capacité de ce géné- rateur est plus grande que celle du générateur représenté sur la fig.l. Aussi la conduite d'alimentation en combus- tible 17 est elle réalisée de manière que le combustible liquide soit projeté en plusieurs filets.
Un autre avantage du fond à paroi épaisse de ces générateurs est que le fond fortement chauffé n'est guère refroidi par les gouttes de combustible froid qui tombent sur le fond. En donnant au générateur la forme d'une cuve à col étroit ou rétréci,on empêche les gouttes de combusti- ble de pénétrer dans la conduite d'évacuation du gaz.
La fig. 3 montre une autre forme d'exécution du dis- positif conforme à l'invention; le principe est analogue à celui des formes d'exécution montrées sur les figures 1 et 2 mais elle en diffère cependant par le fait que ce générateur est hermétique et convient à la gazéification d'huiles conte-
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nant des cendres. Le générateur est constitué par le bottier
20 en forme de sablier, la conduite d'alimentation en air
21, la conduite d'évacuation de gaz 22, la conduite d'alimen- tation en combustible 23 et le fond à paroi épaisse 24. A sa partie inférieure, le bottier 20 se raccorde à une cuve 25.
Entre la face intérieure de la paroi droitier 20 et la cuve 25 d'une part, et le bord extérieur du fond à paroi épaisse 24 d'autre part, est ménagée une étroite fente 27. Lorsqu'on brûle dans le générateur un combustible qui laisse un résidu cendreux, l'air qui de la conduite d'alimentation pénètre dans le bottier 20 par les ouvertures d'amenée d'air 26 et qui forme des tourbillons dans ce bottier, souffle le rési- du précité du fond 24 sur le bord légèrement descendu de ce bottier et, par la fente annulaire 27, ce résidu parvient dans la cuve 25. De temps en temps il faut vidanger cette cuve.
Dans l'enceinte 28 formée sous le fond à paroi épaisse 24 se trouve un dispositif, non représenté sur le dessin, pour main- tenir ce fond à la température requise.
La fig. 4 montre une autre forme d'exécution du géné- rateur conforme à l'invention. Le générateur 30 affecte la forme d'un entonnoir dans lequel une conduite 32 amène de l'air et une conduite 33, du,combustible. Comme le montrent les flèches et les pointillés, dans le générateur, le combus- tible et l'air se déplacent en sens inverses. Le gaz combusti- ble sort du générateur par la conduite 34. La partie en forme d'entonnoir du générateur est chauffée extérieurement de la manière indiquée par les flèches 35. On obtient ainsi les conditions requises pour assurer une gazéification sans résidu des combustibles.
A la partie inférieure de l'entonnoir 30 se trouve une certaine quantité de petites particules 31 (billes, cendres etc. ) que l'air qui pénètre par la canalisation 32
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remue sans cesse. Si des résidus nota. brûlés se déposent sur ces particules,qui par suite du brassage par l'air, parviennent à la partie inférieure de l'entonnoir 31, ils viennent en contact avec de l'air frais préchauffé à une température d'en- viron 500 C et se transforment en combinaisons gazeuses.
Tout comme dans le générateur montré sur la fig.3, les parti- cules de liquide et les particules d'air circulent en sens inverses dans l'entonnoir.
Dans la forme d'exécution montrée sur les figs. 5 et 6 le générateur comporte, entre l'éjecteur de la conduite d'amenée de combustible 41 et la conduite d'amenée d'air 42, un organe rotatif 43 Les résidus solides du combustible se déposent sur cet organe. Celui-ci tourne dans le sens de la flèche; sa rotation est assurée par le fait que les résidus de combustible liquide se déposent d'un côté de cet organe de sor- te que la partie de droite de l'organe 43 devient plus lourde que la partie de gauche ou bien, par une force extérieure.
Les résidus solides du combustible passent aussi automatique- ment d'une atmosphère pauvre en oxygène dans une atmosphère riche en oxygène., et brûlent Dans la forme d'exédution montrée sur la figure 6, le creux 44 ménagé dans le boîtier du générateur et dans lequel tourne la partie de gauche de l'organe 43 comporte un racleur 45 qui enlève les particules solides du combustible qui pourraient subsister sur l'organe 43. Ces particules tombent et parviennent dans la partie in- férieure du générateur où, par suite de la température élevée qui y règne et de l'air frais, elles brûlent sans formation de résidus, ou du moins se transforment en combinaisons gazeuses.
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Fuel oil gas generator.
Heating of liquid fuel is known to provide vapors. As long as the final boiling point of the fuel is below 300-350 c, this vaporization can take place without causing chemical changes in the fuel. However, if the final boiling point exceeds the specified limit, there is usually residue. Long molecules turn into shorter molecules, but at the same time a solid residue is formed.
The use of oil gas extracted from a fuel with a final boiling point above 300-3500C therefore requires cleaning of the devices used for vaporization. These devices have yet another drawback: the cooling of the oil vapors formed is always accompanied by condensation; in other words, the oil gas obtained is not permanent. Also, in the known apparatuses (gas generators) for the production of permanent oil gas is added
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air during vaporization; this causes, among other things, a partial oxidation of the oil gas which hinders the release of heat energy from the gas. A permanent gas is thus obtained.
The known devices, however, all have the same drawback: they do not prevent the formation of residues or else they do not include devices for eliminating the harmful effect of the residues.
The present invention constitutes an improvement in oil gas generators; in fact, the generators in accordance with the invention are free from the aforementioned drawback or else this drawback is reduced to the point that it no longer hinders operation.
In the generator according to the invention used for the manufacture of a permanent fuel oil gas, the oil and the air, flowing in reverse directions, are brought into intimate contact, while the parts of the generator in which Essentially, the heavy fractions of the oil are kept, by heat supplied from the outside, at a temperature so high that at least most of the solid fuel particles formed or remaining are transformed, by oxidation, into gas combinations.
By ensuring that in the generator according to the invention the fuel and the combustion air flow in opposite directions, the volatile fractions are first entrained by the air in a direction opposite to their di- initial rection and oxidize locally. The heavier fractions of the fuel, which are still liquid, continue their course in the generator, against the air, and then constantly encounter air richer in oxygen than that with which they were in contact previously.
In the generator according to the invention, the heavy fractions
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which do not vaporize in the air and which, in generators of usual construction, 'would cause unburned solid residues, finally reach a part of the generator' where, as a result of the heat supplied from the outside, prevails a temperature so high that these residues are transformed by oxidation into gas combinations.
The advantage of this combustion by heat supplied from the outside compared to the execution in which the heat necessary for this combustion is taken from the process which takes place in the generator lies in the fact that, in the @ generator according to the invention, one can be satisfied with a deficit of combustion air so that the gas formed in the generator is a rich gas. Tests carried out by the Applicant have proved that, in the generator according to the invention, it suffices to supply the generator with a quantity of air equal for example to 5-10% of the quantity of air necessary to ensure the complete combustion of the gas formed in the generator.
The intended generator is also suitable for use in combination with a burner,
Outside heat can be supplied to the generator in various ways. Thus, the air supplied by the generator can be heated before it enters the heater, which is preferably carried out with the aid of the burnt gases from the burner supplied by the gas from the heater. generator. It is also possible to heat the generator itself where the heaviest oil fractions are located. According to another embodiment of the invention, it is possible to give the generator, at the place where the heaviest oil fractions are found, a large wall thickness or else to make this part of a very thick material. good conductor of heat.
When the generator part has very thick walls where the heaviest oil fractions are located, it is advisable to bring air to the generator through a number of narrow openings.
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formed in this, thick part which allows the air, possibly cold, to warm up in a notable way.
In general according to the invention, it is advantageous for the part of the generator in which the fuel and the air circulate in opposite directions is vertical; in this case, the fuel supply line opens into the upper part of the generator and is cooled there to prevent carbon deposition.
The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the particularities which emerge both from the text and from the drawing, of course, forming part of the invention.
The drawing shows schematically some embodiments of the device according to the invention.
FIG. 1 shows a generator essentially consisting of a vessel 1, with a fairly narrow neck 2, an air supply pipe 3, and an evacuation pipe 5 for the gas produced. In this embodiment, the bottom 6 of the tank 1 has a very thick wall. This generator works as follows. The fuel leaves the supply line 4 as indicated by dotted lines.
In the neck 2, this liquid fuel comes into contact with. the air which enters the generator through line 3 and through the narrow openings 7 made in the wall of the generator. This air is preheated, for example by the combustion gases from the burner, not shown in the drawing, which is supplied by the gas from the generator. As a result of the presence of this preheated air, the volatile fractions of the fuel vaporize in the neck 2, are optionally oxidized by the air and are discharged through the pipe 5.
On the other hand, the heavier fractions do not
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not spray immediately; they penetrate deeper into the generator and only vaporize when they have reached the temperature necessary for this purpose, eventually they too will be partially oxidized, rise in the generator with air and are evacuated by the con - pick 5. The heavier fractions reach the bottom 6, which, as shown by the arrows 8, is heated from the outside.
The drops of liquid fuel which are found in the lower part of the generator and which, in general, are therefore made up of the heaviest fractions, float spheroldally above the bottom and, as a result of the presence of air very rich in oxygen, the vapors formed at this time, generally residues, are fully or partially oxidized in air very rich in oxygen. Finally, there remains on the bottom 6 only a residue, essentially consisting of carbon which, after a certain time, is transformed by oxidation into a gaseous product under the effect of the air circulating in this part. generator. These solid residues therefore disappear entirely by oxidation.
It is desirable to direct the combustion air so that it licks the generator which apparently promotes good mixing of combustion air and hydrocarbons.
Preferably, the generator is arranged so that the air vortex which forms in the lower part of the generator is eccentric with respect to the place where the liquid falls on the bottom. In this way, the drops of liquid are kept in motion. In general, the temperature of the bottom 6 will exceed 450 C, preferably 600 C, to ensure the desired effect. The choice of this temperature obviously depends on the type of fuel.
The generator shown in fig. 2 is analogous to
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that shown in fig.l with this difference, however, that at the lower part of the vessel 10 with a narrow neck there is a conical bottom 12. To promote the swirling of the air, the air supply openings 13 are arranged tangentially and are directed towards the inclined part of the conical bottom. The edge 14 forms a kind of swirl chamber at the bottom of the vessel 10 and ensures a good mixing of the air and the fuel. In addition, as shown in the figure, in this embodiment, the openings or air supply channels 13 are formed in the thick-walled part of the tank 10.
The air which is at ambient temperature and which is supplied through the pipe 15, is heated during its passage through the channels 13, up to 500 ° C. for example. The air taken from the heat of the wall of the tank 10. The bottom 12 of this tank is in fact maintained at a high temperature in the manner indicated diagrammatically by the arrows 16. The capacity of this generator is greater than that of the generator shown in fig.l. Also the fuel supply line 17 is made so that the liquid fuel is sprayed in several streams.
Another advantage of the thick-walled bottom of these generators is that the strongly heated bottom is hardly cooled by the drops of cold fuel which fall on the bottom. By shaping the generator into a vessel with a narrow or narrow neck, drops of fuel are prevented from entering the gas discharge line.
Fig. 3 shows another embodiment of the device according to the invention; the principle is similar to that of the embodiments shown in Figures 1 and 2 but it differs however in that this generator is hermetic and suitable for the gasification of oils containing
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from the ashes. The generator is made up of the shoemaker
20 hourglass-shaped air supply line
21, the gas discharge pipe 22, the fuel supply pipe 23 and the thick-walled bottom 24. At its lower part, the casing 20 connects to a tank 25.
Between the inner face of the right-handed wall 20 and the vessel 25 on the one hand, and the outer edge of the thick-walled bottom 24 on the other hand, a narrow slot 27 is formed. When a fuel is burned in the generator which leaves an ashy residue, the air which from the supply pipe enters the casing 20 through the air supply openings 26 and which forms vortices in this casing, blows the aforementioned residue from the bottom 24 on the slightly lowered edge of this casing and, through the annular slit 27, this residue reaches the tank 25. From time to time it is necessary to empty this tank.
In the enclosure 28 formed under the thick-walled bottom 24 there is a device, not shown in the drawing, for maintaining this bottom at the required temperature.
Fig. 4 shows another embodiment of the generator according to the invention. The generator 30 takes the form of a funnel in which a pipe 32 brings air and a pipe 33, fuel. As the arrows and the dotted lines show, in the generator, fuel and air move in opposite directions. The combustible gas exits the generator through line 34. The funnel-shaped portion of the generator is heated externally as indicated by arrows 35. The conditions required to ensure residue-free gasification of the fuels are thus obtained.
At the lower part of the funnel 30 there is a certain quantity of small particles 31 (balls, ash etc.) which the air which enters through the pipe 32
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stirs constantly. If residues noted. burnt particles are deposited on these particles, which as a result of the air mixing, reach the lower part of the funnel 31, they come into contact with fresh air preheated to a temperature of about 500 C and transform into gas combinations.
Just like in the generator shown in fig. 3, the liquid particles and the air particles flow in opposite directions in the funnel.
In the embodiment shown in figs. 5 and 6 the generator comprises, between the ejector of the fuel supply line 41 and the air supply line 42, a rotating member 43 The solid residues of the fuel are deposited on this member. This rotates in the direction of the arrow; its rotation is ensured by the fact that the liquid fuel residues are deposited on one side of this member so that the right part of the member 43 becomes heavier than the left part or else, by a force exterior.
The solid residues of the fuel also automatically pass from an oxygen-poor atmosphere to an oxygen-rich atmosphere, and burn In the embodiment shown in Figure 6, the recess 44 in the generator housing and in the housing. which rotates the left part of the member 43 comprises a scraper 45 which removes the solid particles of the fuel which may remain on the member 43. These particles fall and reach the lower part of the generator where, as a result of the high temperature and fresh air, they burn without formation of residues, or at least transform into gas combinations.