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PROCEDE ET APPAREIL POUR LA GAZEIFICATION DE SUSPENSIONS
DE COMBUSTIBLES SOLIDES FINEMENT DIVISES a présente invention est relative à un procédé et à un appareil pour la gazéification de suspensions de combustible solide finement pulvérisé avec de l'oxygène. ou de l'air enrichi en oxygène,et un fluide préchauffé, à réac- tion endothermique, tel que de la vapeur d'eau ou du gaz car- bonique ;
elle vise, particulièrement., un procédé et un appa- reil dans lesquels les suspensions de combustibles solides finement pulvérisés se meuvent sensiblement dans le même sens que les agents de réaction gazeux ou sous forme de va- peur, contrairement aux procédés de gazéification de combus- tibles solides suivant lesquels un lit fixe d'un tel combua-
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tible est traité par des courants insufflés d'agents de ré- action.
Tout combustible solide peut être gazéifié en sus- pension avec succès au moyen d'agents de réaction réagissant exothermiquement et endothermiquement avec le combustible so- lide, par exemple de l'oxygène et de la vapeur d'eau, res- pectivement, si ce combustible solide est divisé suffisam- ment finement avant sa gazéification. On utilise,de préfé- rence, de l'oxygène pur ou de l'air enrichi en oxygène pour provoquer la réaction exothermique. L'expression "fluide à réaction endothermique" utilisée dans la présente descrip- tion s'applique non seulement à la vapeur d'eau et au gaz carbonique., mais ussi à tout autre fluide approprié, ou à un mélange de ces fluides, capable de réagir sur du carbone chaud avec absorption de chaleur.
La progression de la réaction entre le combusti- ble solide et les agents de réaction fluides mentionnés, ain- si que la qualité du gaz combustible produiteet, notamment, la teneur de ce gaz en oxyde de carbone ou en oxyde de car- bone et en hydrogène, dépendent largement de l'introduction, dans la chambre de réaction, d'un agent fluide à réaction en- dothermique fortement chauffé jusqu'à une température suffi- samment élevée pour provoquer la réaction de gazéification.
L'un des objets de la présente invention est de créer un procédé et un appareil nouveaux et perfectionnés pour chauffer, jusqutà des températures préférées, un agent fluide à réaction endothermique utilisé dans le procédé de gazéification pour du combustible pulvérisé.
L'invention a aussppur but d'assurer d'autres per- fectionnements et d'autres avantages ou résultats de fonction nement pouvant être obtenus avec les procédés ou appareils qui seront décrits plus loin.
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Suivant la présente invention* le préchauffage d'un fluide utilisé pour réagir endothermiquement sur le carbone chaud d'un combustible solide en suspension dans un agent fluide, de façon à gazéifier ce combustible* est ef- fectué en brûlant un combustible approprié quelconque avec de l'oxygène ou de l'air enrichi en oxygène, les produits de combustion ainsi obtenus et fortement chauffés éant mé- langés avec le fluide à réaction endothermique, qui est, par exemple, de la vapeur d'eau ou du gaz carbonique, pour en é- lever la température le mélange résultant étant ensuite in- troduit dans la chambre de gazéification pour provoquer l'o- pération de gazéification.
N'importe quel combustible peut être utilisé, pour le but envisagé, de la manière décrite ci-dessus. Il est a- vantageux, toutefois, d'utiliser un combustible gazeux et, de préférence, une partie du gaz combustible produit dans le procédé de gazéification lui-même. Le carbone contenu dans le combustible peut être oxydé, selon ce qu'on préfère, com- plètement ou seulement partiellement au cours de la formation des produits de la combustion,. c'est-à-dire qu'il peut être brûlé complètement pour ne donner que dm gaz carbonique, ou brûlé incomplètement pour ne donner que de l'oxyde de carbone, ou bien il peut être brûlé de façon à donner un mélange de ces gaz.
Le combustible utilisé peut être brûlé avec l'oxygè. ne une phase distincte, après quoi on mélange les pro- duits chauds résultant de la combustion avec le fluide à ré- action endothermique! ou bien, si le combustible utilisé est un gaz ou une vapeur, on peut produire la réaction de combus- tion dans le fluide à réaction endothermique lui-même en mé- langeant l'oxygène ou le combustible avec ce fluide à réac- tion endothermique, puis en mettant en contact le combusti- ble gazeux, ou sous forne de vapeur, ou l'oxygène, respectif
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vement, dans des conditions propres à provoquer la combus- tion.
Par exemple si le fluide à réaction endothermique un tilisé est de la vapeur d'eau, la réaction de combustion peut être effectuée en présence de la valeur d'eau introduite dans l'appareil de combustion et mélangée soit avec l'oxygène soit avec le gaz combustible utilisée
Sur le dessin annexé qui fait partie intégrante de la présente description et qui illustre, à titre d'exem- ple, un appareil et un procédé préféras pour la mise en par- tique de 1* invention sans que celle-ci soit limitée, toute- fois à 1* exemple spécifique représenté :
La fig. 1 est une vue en coupe longitudinale de la tête de brûleur de l'appareil de gazéification destiné à effectuer des réactions suivant le présent perfec- tionnement.
La fig. 2 est une vue en coupe suivant II-II de la fig, 1.
La fig. 3 est une vue en coupe semblable à la fig.2, nais représentant une variante de l'appareil.
La fig. 1 du dessin représente une coupe longitudi- nale de la- tête de brûleur et d'unie partie de la chambre de gazéification combinée 1 de l'appareil destiné à la gazéifia cation d'un combustible pulvérisé suivant les principes qui font l'objet du présent perfectionnement suivant lequel le combustible solide finement pulvérisé est introduit sous forme de jet, pendant quil est en suspension sensiblement homogène dans de l'oxygène ou de l'air enrichi en oxygène, dans la chambre de gazéification préalablement chauffée puis enflammé,
une partie notable de son carbone étant ain- si oxydée et transformée principalement en oxyde de carbone tandis que le jet de combustible est entouré par une envelop- pe constituée par un fluide précharfé capable de réagir en- nothermiquement sar la partie non oxydés du carbone du jet
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de combustible, de façon à compléter sa gazéification en gaz combustible;
l'enveloppe constituée par un fluide à réaction endothermique se trouve donc entre les parois 2 en matière réfractaire de la chambre degazéification etle jet oxydant de combustible solide en suspension et elle sert à protéger les matières réfractaires de ces parois des très hautes températures développées dans le jet de mélange d'o- xygène et de combustible solide.
Le corps principal de le. chambre de gazéification peut avoir, toute forme préférée, mais dans sa partie voisine de la tête de brûleur, il a, de préférence, une section transversale circulaire et il se ré- trécit vers les orifices d'admission des agents de réaction, orifices qui sont disposés les uns près des autres come le contre la fig. 1.
12 chambre de gazéification peut aussi être sise en communication avec un collecteur de poussière un épurateur on un appareil analogue utilisé pour un trai- tement complémentaire du gaz produite
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présenté dans le dessin le façon c. forcer t..Le ,¯. G;S aussi homogène qe possible t6.im est iCCu8 O3 une pres- ",';oa..., """"'-"'''''' .,.'\-.;, ¯I>, J.'1 '"1:: ". 7t.l\..-:- '-=1 ('"""1 -i...;..',; ,....U+..., sion appropriée iàns la W am; r.é i e 'de 0",>Zt;;* .,."',,ox: 1 par des tUYQTIZ ffiÓt11icUs 3 qui 20nt fits. 7:' ::.':t.'G'"nP GD ci- tuyaux fliôtiilliçtioe ± qui sont faits, préférence, en cui- vre et disposés daE &lT.er,icc &e h'E.''1'vm.û.'.:j3W;te v 4. Cet- 1i....v et disposés dans -ne ûlieciso ren-oiaisseruent jb.
Get- te t .' . ¯ . , : i'"rcidi.5sc,iieb s±t ,., .. ¯ r ..a - , ':l!"e - ':ttiè- cho#icu i-c-rTrcidiâSGieb est i-esc"ver-te c'.'ire.rr.y.tiè- re réfractaire calorifuge 3 doi.t la forme est telle qu'elle ménage un canal annulaire 6 qui débouche dans la chambre de gazéification 1 sous la forme d'un. ajutage annulaire ¯7. Gel- le des extrémités de ladite matière réfractaire 5, qui est adjacente à la chambre de gazéification présente une surfa-
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saillie. .".' '1è'1"''"' et ,,)-"""e':' Ta on for-se le >UF''Ci.l':3 qui divisent le su-al . '-1--;'1;' -'-<,,,,, :::. en plusieurs ouvertures plus petites ou n'-,'''' l' 'tJ" plus petits cc. r,,--1-1 t toutes ou tons h. tl:êl11e force et 1c aeae 0''Y'''V'I:'1e,'''''' ces : .",a ..V .... tra.-4J.6i.Lv.'ti su Tome ae nervures sont 4 ß .-.. r ' sur la s..-;..r1:ce trOZ:::(1r..lC cis telle -.n4. jr que leurs prolongements ne sou.per.1 '1' .q..', au. treno c'e sons ':1,.'L4 v1" non soûl point, ce qui \oIIIW .k.-,vu.- rcc-altat que Isa e--n:u; i..-si fos?.± iuns le 3uaal -nnnlire ¯6 sont âouoIeri3Bt.ir.3lini8 3 l'u::o ¯.y:.¯7wr .G :i:NSa##.I., .r.'rË.i:..'c",'.1"'r EJ ûldi141 ;i"1:2â.v;.v.0i^. 1.
Les suillies en fome -le c'S.".FE'.:: 7a se terminent,comme on peut le voir dans le essin, à une petite distance du soviet du trache de cône de la têtière ré-
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f;('¯ct<-i:.::'8 .. lo sorte que les filets de fluide à réaction er.tlotb.erf!.iq:,"1,e (-..:;.1 pussent 4 .>>-.1... les canaux se Îtw. i.v:.viU en- tre e'.'.' se réélis cent s.v>:.¯ t ;;qw<.;e ,f'",'1<:i-r'c>? avant a.f t!'er .;"1Q 1". ",,1""-",b-"''''' ''¯E - ..'r.iJ.';, , en formant une enveloppe tourbillonnante en epirale qui ne s'écoule pensif
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Le wr3c.'..4 anuluire ¯6 est or cor:...uni cation uvae série d'espaces -le :3{btî.st:..o;:;.- o-:.!. de "brûleurs ± .-rú.n'!i des pa- r-ois trF'I""::;'1ia;"':":<: en matière r,"",:""",""",-4 '>"6 -'-'-'-"-""""'1' f:.e r>e rois cr'.s'!.,.^rts.li;Law en matière 1W-':D- ..v U""""...L.- ,.y... y¯s >i,"e ce Gill nal 6 étant relié à ces brûleurs aux points ou leur section transversale est la. plus grnde. Si on 'le préfère, ces brû- leurs peuvent être corstitués par des proirngements de ra- yens du canul annualare 6, commele contre nettement la fig.
2, ou bien ils peuventêtre constituas par des prolongements de cordes de ce canal annulaire, comme le contre la fig. 3, de façon que les' produits de la combustion sortantde ces
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brûleurs soient introduits tangentiellement clans le canal 6, afin de leur imprimer un mouvement tourbillemeaire dans ce
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can.1 Les brûleurs sont 3 üvec des jtages din- euruila.
Les brûleurs sont - avec des atages dTin¯ jecteurs ou tuyères 6 communiquant chacun on chacune avec un canal distributeur métallique 10 commun à plusieurs aju- tages d'injecteurs et disposé à proximité de la périphérie circulaire, qu'il entoure, de la maçonnerie de la tête de brûleur de 1* appareil de gazéification. Chaque ajutage d'in- jecteur est dispose de manière à injecter de l'oxygène dans l'espace de combustin 8 le long de son axe;
les extrémités de sortie des ajutages d'injecteurs ont un diamètre exté- rieur suffisamment plus petit que le diamètre intérieur des parois adjacentes des espaces de combustion 5 pour forcer entre elles un espace intermédiaire annulaire servant à fai- re communiquer un des espaces de combustion avec le conduit annulaire 12 par lequel du gaz combustible distribué dans ce conduit et provenant de la conduite d'alimentation 11 peut être introduit dans tous les espaces de combustion à la fois.
Si on le préfère chaque espace de combustion peut être muni individuellement d'une conduite d'alimentation 11 et toutes ces conduites d'alimentation peuvent être reliées à un collecteur commun. Dans cette variante de l'invntion, le conduit annulaire 1: peut être divisé par des parois transversales métalliques en compartiments par lesquels le gaz d'alimentation qui arrive est envoyé aux espaces de com-. bustion individuellement.
L'oxygène utilisé pour la combustion du combustible gaseux dans les espaces de combustion 6 peut être envoyé dans ceux-ci, à partir du conduit annulaire 10, par les aju- tabes d'injecteur , méoangé, de préférence, avec le fluide à réaction endothermique utilisé,, tel que de la vapeur d'eau tandis que le gaz combustible qui doit être brûlé par cet
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oxygène entre dans l'espace de combustion 8 en sortant d'un conduit 12 et en passant par l'ouverture annulaire représen- tée entre un ajutage 6 et les parois de cet espace de combus tion 8.
Dans l'appareil représenté sur les figures du des- sin, les espaces de compbustion 8 servant à engendrer la cha- leur nécessaire pour le chauffage préalaole d'un fluide à réaction endothermique sont disposés de façon à former une partie intégrante de l'appareil de gazéification, ce qui as- sure une excellente utilisation de la chaleur lioérée par la réaction entre le combustiole gazeux et 1* oxygène. Il est possible toutefois sans sortir du cadre de l'invention. de monter l'appareil de combustion à une certaine distance de la chaabre de gazéification,
à condition que cet appareil de combustion,'ainsi que les moyens par lesquels il commuini- que avec la chambre de gazéification soient fortement isolés afin d'empêcher autant que possible toute perte de chaleur.
Il peut être avantageux, en outre, d'utiliser un appareil de combustion commun à plusieurs chambres de gazéification.
L'appareil qui vient d'être décrit est destiné spécialement à l'utilisation d'un combustble gazeux. Toute- fois, ainsi qu'on l'a dit plus hant, on peut utiliser un combustible quelconque pour servir de source de chaleur pour le chauffage préalable du fluice a réaction endothermique pour la gazéification du combustible solide en suspension, ainsi que tout appareil connu des spécialistes et permettant de brûler un combustible liquice ou un combustible solide fi- nement divisé, pour fournir la chaleur nécessaire pour ce chauffage préalable;
une caractéristique importante de la présente invention réside dans la préparation de produits de combustion fortement chauffés, qui sont mélangés avec le fluide à réaction endothermique, celui-ci levant être préa-
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lablement chauffa avant son introduction dans une chambre de gazéification en vue de la transformation d'une suspension de combustible solide finement divise en gaz combustibles con- trairement aux procédés de chauffage préalable utilisés jus- qu'ici et utilisant des récupérateurs et des appareils naa- logues.
L'invention décrite ci-dessus est appliquée sous une forme particulière et d'une façon particulière, niais el- le peut l'être aussi de différentes autres façons sans qu'on sorte pour cela de son domaine.
REVENDICATIONS
1 - Procédé pour la gazéification de combustibles finement divisés et en suspension dans de l'oxygène et des agents de gazéification réchauffés au préalable et à réaction endothermique caractérisé par le fait que la chaleur néces- saire au réchauffage préalable des agents de gazéification à réaction endothermique est produite par la combustion d'un comoustible avec de l'oxygène, tandis que les gaz de combus- tion qui se forment lors de cette combustion sont introduits dans l'enceinte de réaction* dans truelle a lieu la gazéifi-
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