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APPAREIL POUR LA TRANSFORMATION D'UN COMBUSTIBLE CARBONE
SOLIDE FINEMENT DIVISE EN GAZ COMBUSTIBLES
La présente invention est relative, d'une façon générale, à un appareil servant à transformer un combusti- ble carboné solide en gaz combustibles par un procédé com- prenant l'oxydation partielle du carbone de ce combustible par de l'oxygène;
elle vise plus spécialement la création d'un appareil pouvant être utilisé pour la mise en prati- que de ce procédé et pour recueillir le gaz produit, appa- reil avec lequel les risques d'explosion sont considérable- ment réduits, notamment dans celles de ses applications dans lesquelles le combustible solide finement divisé est d'abord mis en suspension dans de l'oxygène, de l'air en- richi en oxygène ou dans l'air lui-même, après quoi la sus- pension ainsi formée est introduite continuellement dans
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l'appareil de gazéification préchauffé, cette introduction ayant lieu sous la forme d'un courant ou d'un jet,
afin de provoquer continuellement la réaction
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Le présent perfectionnement apporté aux appareils de gazéification est également utile pour la mise en prati- que d'un procédé suivant lequel le combustible solide fine- ment divisé est non seulement mis en réaction avec de l'oxy gène gazeux dans lequel il est en suspension, mais aussi mi. en réaction avec des oxydes fluides tels que de la vapeur d'eau et du gaz carbonique, capables de réagir endothermi- quement avec du carbone chaud pour le gazéifier et le tran former en gaz combustible.
Dans une demande connexe déposée ce jour par la Demanderesse et ayant pour titre "Appareil pour la produc- tion continue de gaz combustibles", on a décrit un procédé perfectionné pour la gazéification continue d'un combusti- ble carboné solide, finement divisé, en introduisant d'une façon continue dans une chambre de gazéification préalable- ment chauffée, un jet du combustible solide finement divisé en suspension dans de l'oxygène, ou dans de l'air enrichi e oxygène, ce jet étant entouré complètement par une envelopp constituée par un oxyde fluide tel que du gaz carbonique, o.
de la vapeur d'eau, capable de réagir endothermiquement sur le carbone chaud de ce jet, afin de produire un gaz combusti ble, cette enveloppe d'oxyde fluide s'écoulant sensiblement concurrement avec les composants du jet entre celui-ci et les parois de la chambre de gazéification. L'utilisation de ce procédé permet de transformer un combustible carboné so- lide quelconque, par exemple du charbon, du lignite, de la tourbe, etc... en mélange combustible gazeux, à condition qu'il soit suffisamment finement divisé, c'est-à-dire qu'une
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moitié eu moins du combustible solide soit réduite en grains d'une grosseur inférieure à 0,05 mm, la plus grande grosseur de grain ne devant pas dépasser 0,8 mm.
L'un des objets de la présente invention est d'ap- porter des perfectionnements grâce auxquels, dans des appa- reils de gazéification fonctionnant suivant un procédé con- sistant à prendre une suspension de combustible solide fine- ment divisé dans de l'oxygène, ou dans de l'air enrichi en oxygène, et à l'introduire dans un appareil de réaction et de gazéification chaud, tout en extrayant simultanément le mélange gazeux combustible formé par la réaction de ces élé- ments dans le même appareil de réaction, ce procédé puisse être mis en pratique sûrement et sans risque d'explosion s'il arrive que, pour une raison quelconque, l'oxygène cons- tituant un élément de la suspension continue à être intro- duit dans l'appareil de réaction et de gazéification en l'ab sence de combustible solide,
ou lorsque le combustible soli- de ne convient pas pour réagir sur l'oxygène en vue de for- mer un gaz combustible, de sorte qu'il passe à l'état de mé- lange dans des appareils auxiliaires tels que des épurateurs ou des gazomètres, par exemple, avec du gaz combustible for- mé auparavant, et donne ainsi naissance à des risques d'ex- plosion.
L'invention a aussi pour objet d'assurer d'autres avantages et de créer d'autres perfectionnements ou de pro- duire d'autres résultats pouvant être obtenus par les procé- dés ou avec les appareils qui seront décrits plus loin.
Suivant la présente invention, un système d'appa- reil pour la gazéification d'un combustible carboné solide finement divisé et mis en suspension dans de l'oxygène, ou dans de l'air enrichi en oxygène, comprend plusieurs appa- reils de réaction et de gazéification espacés les uns des at
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tres et communiquant avec une chambre commune dans laquelle le résidu non gazéifié du combustible solide utilisé peut se déposer en se séparant du gaz produit, et dans laquelle la réaction de gazéification elle-même peut être prolongée, ch cun de ces appareils de réaction étant pourvu d'un disposit' ou d'un groupe de dispositifs permettant d'injecter contins- lament et simultanément dans ces appareils de réaction et de gazéification plusieurs courants ou jets de la suspension de combustible solide et d'oxygène,
afin de gazéifier le comble. tible solide au moyen d'oxygène lorsque l'espace de réaction est chaud, chacun de ces dispositifs étant combiné avec son propre mécanisme mélangeur pour former préalablement une su- pension de combustible solide dans de l'oxygène, et chacun de ces dispositifs mélangeurs étant aussi muni de ses pro- pres moyens d'alimentation fonctionnant indépendamment pour l'introduction, dans ce dispositif, de combustible solide fi nement divisé.
En faisant en sorte que les gaz combustibles arrivant à plusieurs appareils de réaction et de gazéifica- tion soient mélangés dans la chambre commune de ces appa- reils, pendant qu'ils sont à une température élevée, on ob- tient ce résultat que tout oxygène des jets en question pouvant avoir échappé à la réaction avec du combustible so- lide finement divisé est brûlé par du gaz combustible pro- duit par d'autres jets, ce qui supprime tout risque de for- mation de mélanges explosifs dans des appareils ou équipe- ments auxiliaires, tels que des épurateurs ou des gazogènes, servant à traiter ou à conserver le gaz combustible, après que celui-ci est sorti de la chambre collectrice commune aux divers appareils de réaction.
Le dessin ci-joint, qui fait partie intégrante de la présente description, représente, à titre d'exemple, un appareil et un procédé préférés pour la mise en pratique de
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l'invention, mais il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée au seul exemple représenté.
En se référant au dessin, le système d'appareil vent pour la gazéification de suspensions de combustible so- lide finement divisé dans une atmosphère oxydante comprend quatre appareils tronconiques de réaction et de gazéifica- tion 1, 2, 3, 4 disposés symétriquement par rapport à l'axe vertical de la chambre avec laquelle ils communiquent; la chambre 1 sert à effectuer le mélange du gaz combustible pre duit dans ces quatre appareils de réaction, et elle peut sel vir aussi à permettre à une partie du résidu non gazéifié d combustible solide utilisé de s'y déposer. Le gaz combusti- ble produit sort de la chambre 5 par l'orifice de sortie 6 de cette chambre. La partie inférieure de la chambre 1 est pourvue, de préférence, de moyens de sortie (non représen- tés), pour l'extraction du résidu solide de la réaction de gazéification.
Comme le montre le dessin, chacun de ces appareil de réaction et de gazéification est pourvu, à son extrémité extérieure, d'un ou de plusieurs ajutages 5a communiquant chacun individuellement avec un tuyau 7a; ces ajutages et ces tuyaux servent à délivrer et à introduire dans les ap- pareils individuels de réaction et de gazéification 1, 2, 3 4 la suspension préalablement formée de combustible solide dans de l'oxygène, ou dans de l'air enrichi en oxygène. Le nombre d'ajutages dont chaque appareil de réaction et de gazéification est pourvu est facultatif ; dans l'appareil re présenté dans le dessin l'appareil de réaction et de gazéi- fication 1 est pourvu de deux ajutages ; appareils de réaction ± et ont chacun trois ajutages, tandis que l'ap- pareil de réaction .4 n'a qu'un seul ejutage de ce genre.
Chaque ajutage 5a communique par un tuyau 7a avec
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un dispositif de mélange ou d'injection 2 dans lequel de 1'. xygène ou de l'air enrichi en oxygène qui est délivré dans ce dispositif de mélange sous une pression relative, à par- tir d'un réservoir et par un tuyau de raccordement 8, vient se mélanger avec du combustible solide finement divisé dis- tribué positivement dans le dispositif mélangeur 7, au mo- yen d'un transporteur ± qui est, de préférence, du type à vis d'Archimède.
L'oxygène délivré à chaque dispositif mé- langeur 2 entraîne le combustible finement divisé distribué par le transporteur à vis de ce dispositif, et la suspen- sion qui en résulte sort du dispositif mélangeur et entre sous pression dans un tuyau 7a qui l'envoie dans un appa- reil de réaction et de gazéification combiné avec ce dispo- sitif. Chaque transporteur 2 est disposé de façon à fonctio. ner indépendamment et il est actionné par un mécanisme d'en- traînement individuel 10 auquel il est relié.
Le combustible solide finement divisé peut être emmagasiné dans des soutes (non représentées dans le dessin) communiquant avec les txe porteurs .2 par leurs trémies individuelles 11, par lesquel- les le combustible solide peut être distribué individuelle- ment et directement à un transporteur 9.
Il est également avantageux de prévoir des moyens adaptés à mettre en corrélation les mouvements d'une soupa- pe (non représentée) réglant le courant d'oxygène dans un tuyau de raccord 8, avec ceux du mécanisme d'entraînement 10 du transporteur correspondant 9, de telle manière que l'arrivée de l'oxygène dans le dispositif mélangeur 7 soit arrêtée lorsque ce mécanisme d'entraînement est lui-même ar rêté.
Les dispositifs mélangeurs 2 sont construits, de préférence, chacun de façon que, lorsque le combustible sol de finement divisé est distribué au sortir du transporteur
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correspondant 9, le courant d'oxygène sortant à l'extrémité de distribution des tuyaux de raccord 8 vienne directement en contact avec le combustible solide réduit en poudre fine et se mélange intimement avec ce combustible pour former une suspension homogène de ce combustible dans le courant d'oxy- gène, cette suspension étant ensuite injectée, par le tuyau 7a, par suite de la vitesse de l'oxygène, directement par l'ajutage 5a, dans un appareil de réaction et de gazéifica- tion.
Les tuyaux 7a, les dispositifs mélangeurs 2 et les aj tages 5a sont faits, de préférence, aussi courts que possi= ble, et leur diamètre est tel que la vitesse d'écoulement de la suspension de combustible solide dans ces tuyaux, dispo- sitifs et ajutages soit bien supérieure à la vitesse de pro- pagation de la flamme dans le mélange d'oxygène et de combu. tible, afin d'éviter tout "retour de flamme" dans les ajuta- ges 5a ou dans les tuyaux de distribution 7a
Au moyen du système d'appareil décrit ci-dessus e servant à produire du gaz combustible notamment à partir de combustible solide finement divisé et en suspension dans de l'oxygène, ou dans de l'air enrichi en oxygène,
on empêche effectivement toute possibilité de formation de mélanges ex plosifs d'oxygène et de gaz combustible dans l'appareil de gazéification lui-même ou dans des appareils auxiliaires u- tilisés pour un traitement subséquent du gaz combustible.
C'est ainsi, par exemple, que si la distribution de combusti ble finement divisé par un ou même plusieur,s transporteurs dans le dispositif mélangeur correspondant 2 est intercompr pour une raison quelconque, et si l'oxygène continue à en- trer dans le dispositif mélangeur, puis dans l'appareil de réaction et de gazéification, la suspension de combustible solide continue à être injectée par les autres ajutages 5a du système d'appareil et à être gazéifié, l'oxygène distri-
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bué dans l'appareil de réaction et de gazéification sans le combustible solide correspondant destiné à être mis en sus- pension réagissant soit avec du combustible solide sortant des autres dispositifs mélangeurs soit sur du gaz combusti- ble déjà produit,
pour former plus de gaz carbonique que ce- la ne serait le cas autrement. Ceci entrainera naturellement momentanément une modification considérable de la composi- tion du gaz combustible produit, une partie du combustible solide échappant aussi à la gazéification, et la valeur ca- lorifique du gaz produit peut même tomber jusqu'à zéro. Tou- tefois, toute modification importante de la valeur calorifi- que du gaz produit peut être rendue automatiquement visible à l'opérateur par un appareil de contrôle approprié, et des mesures do correction peuvent être prises rapidement.
L'invention décrite ci-dessus est appliquée sous une forme particulière et d'une façon particulière, mais el- le peut l'être aussi de différentes autres façons sans qu'on sorte pour cela de son domaine.
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