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La présente invention est relative à la gazéification de combus- tibles finement divisés et en suspension, avec de l'oxygène et éventuelle- ment avec des agents de gazéification réagissant de façon endothermique, par insufflation d'un mélange homogène de combustible et d'oxygène dans une chambre de réaction portée à température élevée, et gazéification dans cet- te chambre avec formation d'un gaz riche en hydrogène et oxyde de carbone.
La présente invention est relative en particulier à un dispositif avec lequel on peut assurer la préparation de la suspension de combustible dans l'oxygène en vue ce la gazéification, et cela d'une manière particuliè- rement efficaceo
Dans le brevet allemand n 8460432 du 26 Février 1942 est décrit un gazogène pour ce qu'on appelle la gazéification en suspension dans l'oxy- gène, dans lequel le combustible pulvérulent vient, depuis l'extérieur, au contact de l'oxygène à la suite du passage dans une vis sans fin de trans- port lors de la pénétration dans un tube de transport,
à la suite de quoi ce combustible est conduit par l'oxygène sur une distance relativement lon- gue jusqu'à ce qu'on appelle les têtes de gazéification dans lesquelles s'effectue la réaction du combustible avec l'oxygénée Bien que le dispo- sitif connu résolve en soi, ainsi que les applications pratiques l'ont mon- tré, le problème du transport d'un mélange formé d'une poussière de combus- tible et d'oxygène à forte concentration, ce dispositif est tout de même encore susceptible d'amélioration dans une certaine mesure. Normalement, il n'est pas possible, pratiquement, d'exécuter sans des coudes le long chemin de transport pour la suspension entre l'emplacement proprement dit de mélange et la chambre de gazéification.
Or, dans les coudes il se pro- duit nécessairement un frottement plus intense entre les particules de com- bustible et les parois intérieures des tubes, de sorte que les tubes sont usés par frottement à l'intérieur de façon relativement intense et irrégu- lièreo Il s'y ajoute encore que le transport d'une suspension de poussière de combustible et d'oxygène fortement concentrée n'est possible, à travers un tube relativement long,
sans difficultés d'exploitation que dans la me- sure où il ne se produit pas ou bien il n existe pas dans le tube de trans- port des endroits où la concentration du combustible est plus forteo C'est en particulier toujours lorsque des particules de combustible se fixent en quantités appréciables sur les parois et ne participent alors plus au mouvement général qu'il se produit déjà dans le tube de transport une réac- tion entre l'oxygène et la poussière de combustible.
Une telle fixation du combustible sur les parois intérieures du tube de transport peut se pro- duire éventuellement lorsque, par suite d'un défaut d'attention du person- nel de conduite; la température de 1 oxygène qui est normalement saturé de vapeur d'eau n'est pas suffisamment élevée, en sorte qu'il peut se produi- re une condensation partielle de la vapeur d'eau sur le chemin de transport.
Aux endroits humides du tube de transport, une partie du combustible pulvé- risé se colle contre ce tube, et alors il a une plus grande tendance à réa- gir avec l'oxygène alors qu'il est encore à l'intérieur du tube.
Une autre difficulté qui résulte des tubes de transport relative- ment longs consiste en ce qu'il faut adopter une pression relativement éle- vée pour l'oxygène lors de l'introduction dans le dispositif mélangeur, de manière à avoir dans la tête de gazéification une vitesse d'écoulement en- core suffisamment élevée pour la suspension, et pour surmonter la perte de' charge dans le tube de transport.
Ainsi que cela a déjà été exposé ci-dessus, le dispositif connu est parfaitement en mesure d'assurer un guidage sûr sur une longue distan- ce-, du mélange composé de combustible pulvérisé et d'oxygène fortement con- centré. Il est vrai que le personnel de conduite et les dispositifs auto-
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matiques de surveillance doivent alors remplir certaines conditions.
La présente invention a pour but de supprimer les imperfections précitées du dispositif connuo
D'après la présente invention, le dispositif de gazéification des combustibles finement divisés et en suspension dans l'oxygène est exé- cuté de telle sorte que le combustible soit transporté au moyen d'une vis sans fin de transport,disposée au voisinage immédiat de la chambre de ga- zéification, dans une enceinte de compression qui se termine par une fen- te annulaire, tandis que l'oxygène est conduit à travers l'arbre creux de la vis sans fin de transport jusqu'au bord intérieur de la fente annulaire à une vitesse telle que le bouchon de fermeture formé par le combustible dans la fente annulaire soit enlevé par érosion continue par l'intérieur,
et qu'entre la fente annulaire et la chambre de gazéification il soit pré- vu un trajet de mélange relativement court dans lequel s'achève l'homogé- néisation de la suspension du combustible dans 1'oxygène.
Si on exécute le dispositif de gazéification selon l'invention, on supprime les imperfections précitées du dispositif de gazéification connuo Le transport de la suspension du combustible dans l'oxygène ne se fait plus désormais que sur un trajet relativement court sur lequel, de plus, il n'y a pas de coudes, de sorte qu'il se produit déjà de ce seul fait une usure considérablement moindre de la matière de la paroi du trajet de mélangeo Il s'ajoute à cela que, par suite des dimensions relativement faibles de ce trajet de mélange, on peut exécuter ce dernier en un acier résistant à l'usure, ce qui a pour effet qu'on obtient pratiquement un tu- be capable de durer indéfiniment.
Le risque d'une condensation de la va- peur d'eau à partir de l'oxygène saturé n'existe plus dans ce court trajet de mélange, parce que la température des parois de ce trajet peut facile- ment être maintenue au-dessus de la température de saturation de l'oxygène laquelle, normalement, n'est pas supérieure à 50 , en particulier lorsque, conformément à une autre caractéristique de la présente invention, les pa, rois du trajet de mélange sont exécutées sous la forme d'une double paroi à refroidissement par eau et si on fait le nécessaire pour ne pas laisser la température de la paroi descendre au-dessous de 50 environ.
Par ce moyen, on supprime pratiquement de façon complète le risque des retours d'allumage L'amenée de l'oxygène à travers l'arbre creux de la vis sans fin peut se faire, si on donne des dimensions correspondantes à l'arbre ou à la cavité, de telle sorte que sur le trajet compris entre le compres- seur à oxygène et la fente annulaire, il ne se produise qu'une perte de pression négligeable de l'oxygène. Il est en même temps possible, suivant l'exécution de l'arbre de la vis sans fin, de se contenter éventuellement d'une pression moitié moindre de celle qu'on utilisait jusqu'à présent pour l'oxygène. Pour le calcul des dimensions et pour le fonctionnement du com- presseur à oxygène, ce fait est d'une importance essentielles
Quand on utilise le dispositif selon l'invention, on constate que,
par un fait surprenant, il se produit un autre effet avantageux inattendu de prime aborda En effet, si on souffle, comme cela était en usage jusqu'à présent, une suspension de combustible dans l'oxygène qui a déjà parcouru une portion relativement longue d'une conduite de transport, il s'établit dans la chambre de gazéification une flamme relativement longue qui est plus foncée au centre que sur les bords et qui comporte tout à fait à l'ex- térieur une enveloppe très lumineuse. Il se produit de toute évidence dans la région de cette enveloppe lumineuse, en dehors de la combustion du combustible avec l'oxygène, également une combustion d'une partie du gaz utile, déjà produit, avec l'oxygène.
Les réactions entre le combusti- ble pulvérisé et l'oxygène ne sont donc pas distribuées de toute évidence
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de façon uniforme sur la section de la flamme. Mais si on exécute le dis- positif de soufflage de la suspension selon l'invention, il se produit dans la chambre de réaction une flamme courte en panache qui ne présente pas les bords lumineux précités et dont le centre est aussi lumineux que les parties du borde Il semble donc que dans ce cas on soit en présence d'une distribution relativement régulière des réactions désirées sur toute la section de la flammeo En outre, la flamme plus courte détermine une plus forte concentration de la chaleur,
ce qui a de l'importance pour la forma- tion d'une quantité aussi grande que possible d'oxyde de carbone et d'une quantité aussi faible que possible de dioxyde de carbone. Ce phénomène doit s'expliquer par le fait que le dispositif de soufflage selon l'inven- tion conduit, en moyenne, à une suspension plus régulière, mais qu'en même temps il règne au centre de la flamme une concentration d'oxygène un peu plus grande que dans les parties du bord, de sorte qu'il ne reste pas d'oxy- gène disponible pour la combustion, non désirée, du gaz utile produite On a également pu constater que lorsqu'on utilise le dispositif selon l'inven- tion, l'allumage à coeur du mélange insufflé se fait plus facilement et de façon plus sûreo
Selon une autre caractéristique de 1 invention,
il est avantageux de rendre réglable la section libre de la fente annulaire, par exemple en disposant la vis sans fin de transport de façon qu'elle soit mobile par translation dans le sens longitudinale
Il est avantageux en outre d'introduire les agents de gazéifica- tion à réaction endothermique, par exemple la vapeur d'eau réchauffée au préalable, dans 1 enceinte de réaction de telle sorte qu'ils protègent com- me un écran le gaz utile, déjà formé dans cette enceinte,
contre la réac- tion avec l'oxygène. On obtient ce résultat de façon avantageuse en exécu= tant la buse d'insufflation de la vapeur d'eau également en lui donnant une forme annulaire et en communiquant à la vapeur d'eau un sens de circu= lation tel qu'elle enveloppe la flamme centraleo
Sur le dessin est représentée de façon schématique une forme d'exé- cution du dispositif selon l'invention.
Sur ce dessin, 10 désigne la chambre ou enceinte de réaction qui est entourée de parois réfractaires 12. Contre cette chambre de réaction est placé un dispositif de soufflage 14 qui peut, d'une manière avantageu- se, être monté contre ladite chambre et retiré de celle-ci sous la forme d'un ensemble uniqueo Le dispositif de soufflage se compose d'une vis sans fin de transport 16 qui comporte un arbre creux 18 à travers lequel on fait arriver l'oxygénée L'arbre creux de la vis sans fin se termine en direction de la chambre de réaction par une partie conique 20 qui forme en combinai- son avec la paroi 22, également terminée en cône -cet endroit, du boîtier de la vis sans fin une fente annulaire 24.
On règle la vitesse de trans- port de la vis sans fin 16 et la section libre de la fente annulaire 24 1 une par rapport à l'autre de telle sorte que, dans la fente annulaire, il se produise une certaine compression du combustible qui empêche le pas- sage en sens rétrograde de l'oxygène, mais on limite en même temps la com- pression de telle sorte que par l'oxygène qui s écoule vers 1 avant à tra- vers l'arbre creux de la vis sans fin, il puisse se produire une usure con- tinue du bouchon formé de combustible comprimé sur le bord intérieur 26 de la fente annulaireo Après formation du mélange,
le mélange de combus= tible et d'oxygène parvient dans le trajet de mélange 28 dans lequel il se produit encore une certaine amélioration de l'homogénéité de la suspension; mais en même temps il règne au voisinage de l'axe du trajet de mélange une concentration d'oxygène un peu plus grande que vers le bordo La sus- pension pénètre finalement dans la chambre de réaction 10, elle y est allu-
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mée par suite de la température élevée qui y règne et elle y forme une cour- te flamme 30 en panache,
qui n'est toutefois pas représentée dans toute sa longueur sur le dessine Les parois du trajet de mélange 28 sont formées par une chemise 32 refroidie par l'eau. L'eau pénètre dans cette chemise par la conduite 34 et l'abandonne par la conduite 36. Le côté du disposi- tif de soufflage qui est tourné vers 1 enceinte de gazéification est éga- lement constitué avantageusement d'une chemise 38 refroidie par 1 eau dans laquelle on fait arriver 1 eau par la conduite 40 et d'ou l'eau s écoule par la conduite 42.
Les chemises de refroidissement 32 et 38 sont exécutées sur les surfaces limites tournées 1 une vers l'autre de telle sorte qu'el- les forment une buse annulaire 44 à travers laquelle on insuffle la vapeur d'eau dans la chambre de réactiono L'inclinaison de la buse 44 par rapport à l'axe médian du dispositif de soufflage est calculée de façon que la va- peur d'eau entoure la flamme 30 d'une gaine fermée et empêche de cette fa- çon dans tous les cas une réaction entre l'oxygène et le gaz produit, dans la mesure où elle est seulement possible.
Le dispositif selon 1 invention convient d'une manière particu- lièrement avantageuse, en premier lieu, pour le soufflage d'un combustible pulvérulent avec de l'oxygène par exemple très concentrée Il convient cependant aussi au soufflage d'autres produits pulvérulents au moyen d'un gaz, par exemple pour enlever d'un cyclone, sans perdre de gaz utile, de la poussière chaude qui se produit lors de la gazéification d'un combusti- ble pulvérulent sur le fond d'un cyclone monté à la suiteo Dans ce cas, on peut par exemple prévoir sur le fond d'un tel cyclone à poussière chau- de un dispositif de soufflage exécuté selon l'invention en utilisant comme agent de soufflage naturellement non pas de l'oxygène, mais un gaz inerte,' comme par exemple du gaz carbonique,
de la vapeur d'eau ou de l'azote,
REVENDICATIONS.,
1.- Dispositif de gazéification de combustibles finement divisés en suspension avec de l'oxygène et éventuellement avec des agents de gazéi- fication à réaction endothermique, avec soufflage d'un mélange de combusti- ble et d'oxygène dans une chambre de réaction portée à une température éle- vée et gazéification, dans cette chambre, avec formation d'un gaz riche en hydrogène et en oxyde de carbone, caractérisé par le fait que le combus- tible est transporté à 1 aide d'une vis sans fin de transport, disposée à proximité immédiate de la chambre de gazéification, dans une chambre de compression se terminant par une fente annulaire,
et que l'oxygène est con- duit à travers l'arbre creux de la vis sans fin de transport sur le bord intérieur de la fente annulaire à une vitesse telle que le bouchon de ferme- ture en combustible qui se forme dans la fente annulaire soit constamment usé par 1 intérieur, et qu'entre la fente annulaire et la chambre de gazéi- fication il est prévu un trajet de mélange relativement court dans lequel l'homogénéisation de la suspension de combustible dans l'oxygène s'achève.