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On connaît des procédés pour la dégazéification de certains combus- tibles où le combustible est pulvérisé et est envoyé dans cet état à la chambre de dégazéification. La gazéification se fait dans ce procédé à l'état de suspen- sion, le combustible étant porté par un gaz porteur à travers la chambre de dégazéification et chauffé au-delà de sa température de cokéfaction. Pour éviter une agglutination aux parois, le combustible est injecté au centre, tandis que le gaz porteur pénètre tangentiellement à proximité de la tuyère d'injection dans la cheminée ou colonne de gazéification établie sous forme cylindrique.
Par un choix approprié du guidage et de la pression du gaz véhiculeur, on peut arriver à ce qu'il se forme dans le voisinage de la zone de cokéfaction un voile proté- geant la paroi contre les particules de combustible et à empêcher ainsi une agglutination des particules de combustible sur la paroi.
On a découvert que pour empêcher une cokéfaction il suffit d'oxyder légèrement les particules de combustible dans la zone de cokéfaction sur leur surface seulement. L'agent d'oxydation - de l'air, ou de l'air enrichi par de l'oxygène, ou de l'oxygène - était introduit jusqu'à présent conjointement avec le gaz porteur dans la chambre de dégazéification.
L'addition de l'agent oxydant au gaz porteur a toutefois pour effet de réduire le pouvoir calorifique du gaz produit dans la chambre de dégazéifica- tion, parce que l'agent oxydant avant de rencontrer les particules de combustible brûle une partie du gaz porteur.
De ce fait, la portion du mélange de gaz qui quitte l'appareil de dégazéification - et qui d'ailleurs est déjà dilué par l'anhydride carbonique formé par l'oxydation à la surface des particules de combustible - accuse une augmentation de gaz intertes. La présente invention a pour effet de réduire, sinon d'empêcher, la participation du gaz porteur à la combustion.
D'après l'invention, le combustible pulvérisé est injecté, conjointe- ment avec l'agent oxydant nécessaire à l'oxydation superficielle du pulvérisé, sous forme de jet libre de bas en haut dans la direction de l'axe longitudinal de la cheminée, tandis que le gaz porteur est injecté séparément à la même ex- trémité dans la cheminée ou colonne de dégazéification.
De préférence, le gaz porteur est, suivant l'invention, chauffé préalablement à une très haute température, de 1000 C environ, sans précombustion partielle et introduit alors dans la cheminée de dégazéification. On arrive ainsi à limiter la quantité d'agent oxydant à celle qui est indispensable à l'oxydation superficielle des particules de combustible et à réduire par conséquent à un minimum la teneur en gaz inerte du gaz frais quittant la cheminée de dégazéifica- tion. Le pouvoir calorifique du gaz produit peut être considérablement augmenté par ce procédé.
On peut aussi, suivant l'invention, chauffer l'agent oxydant à une haute température, dépassant par exemple 1000 C avant son entrée dans la chambre de dégazéification. Si l'agent oxydant est envoyé conjointement avec le combusti- ble pulvérisé dans la chambre de dégazéification, on peut assurer simultanément un chauffage préalable du combustible pulvérisé jusqu'à son entrée dans la che- minée, à une température d'environ 300 C. Le combustible pulvérisé et l'agent oxydant peuvent aussi, suivant l'invention, être préalablement chauffés séparé- ment, éventuellement par les gaz de fumée de la chaudière raccordée à l'instal- lation de dégazéification, ce qui permet de réduire davantage la durée de la réaction.
Comme agent véhiculeur-c'est-à-dire assurant le refoulement - du combustible pulvérisé on emploie de préférence la vapeur fortement surchauffée.
En outre, la vapeur fortement surchauffée peut être utilisée comme gaz porteur.
Deux formes d'exécution sont représentées à titre d'exemple sur le dessin annexé, dont les deux figures montrent en coupe la partie inférieure de la
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cheminée de dégazéification. L'intérieur de celle-ci est désigné par 1. Dans la périphérie de l'enveloppe à proximité du fond sont ménagées plusieurs fentes ou ouvertures d'entrée 2 convenablement réparties sur le pourtour de la cheminée ou de la colonne, pour l'entrée du gaz porteur dans une direction tangentielle à 1' intérieur de la cheminée de dégazéification. Le gaz porteur se meut alors en tourbillon de bas en haut.
La pression et le guidage sont choisis de telle manière que le tourbillon de gaz s'établit dans le voisinage de la zone de cokéfaction sur la paroi de la cheminée de dégazéification et protège celle-ci avant le con- tact avec les particules de combustible injectées par soufflage. Le combustible est insufflé verticalement de bas en haut par un ajutage 3 dans la cheminée de dégazéification. On emploie dans ce but un gaz porteur qui peut être emprunté au gaz frais produit dans la cheminée de dégazéification. La forme de l'ajutage et la vitesse du mélange de gaz et de combustible sont déterminées de préférence de telle façon qu'il se forme à l'entrée dans la chambre de dégazéification un jet fermé qui ne se décompose qu'après avoir quitté la zone de cokéfaction.
Dans la forme d'exécution suivant la fig. 1, l'ajutage à combustible est entouré d'un tube 4 disposé concentriquement. L'agent oxydant est refoulé par ce tube dans la chambre de dégazéification. L'agent oxydant entoure donc le jet de combustible extérieurement, traverse celui-ci en partie et provoque ainsi l'oxydation superficielle des particules de combustible.
Dans l'exemple d'exécution suivant la fig. 2 une chambre de mélange 6 est intercalée dans la conduite 3. Aucun gaz porteur n'est amené ici, mais seulement un agent oxydant, qui pénètre dans la chambre de mélange par la con- duite 13. Le combustible pulvérisé est également amené par la conduite 5 dans la chambre de mélange, où il se mélange à l'agent oxydant introduit pour se rendre ensuite à une température d'environ 300 C par l'ajutage 3 dans la cheminée de dégazéification. Dans ce procédé, l'agent oxydant est de préférence rechauffé préalablement à environ 600 C avant de pénétrer dans la chambre de mélange. Comme agent oxydant on emploie en général de l'air on peut toutefois enrichir l'air par de l'oxygène ou employer de l'oxygène pur. Eventuellement, on peut aussi utiliser comme agent véhiculant de la vapeur d'eau fortement surchauffée.
Cette vapeur d'eau se décompose en présence des particules de coke incandescentes dans la chambre de dégazéification et provoque une oxydation de la surface des parti- cules de combustible.
Par le contact direct et immédiat entre l'agent oxydant et les grains de combustible on obtient une réduction considérable de la durée de la réaction et des pertes de chaleur. En même temps, le pouvoir calorifique du produit final est augmenté et le débit de combustible pour la même quantité d'agent oxydant est accru.
Il existe également dans le cadre de l'invention un procédé d'après lequel le combustible pulvérisé est préalablement traité dans une zone de la cheminée de dégazéification par combustion partielle du gaz porteur et est en- suite complètement dégazéifié.
Dans les procédés de dégazéification connus, jusqu'ici, de la chaleur était transmise au moyen de gaz de fumée ou par mélange avec du coke pulvérisé de haute température. La transmission élevée de chaleur par l'emploi d'une couche tourbillonnante est connue en soi et est employée très fréquemment dans l'indus- trie chimique. Il est aussi connu d'augmenter la gazéification de combustible par l'emploi de couches tourbilonnantes.
Comme la zone où se produit dans une couche tourbillonnante une température élevée, ne présente toutefois qu'une faible hauteur et qu'au-delà de cette zone le gaz traversant cette couche tourbillonnan- te s'est déjà refroidi jusqu'à une température modérée, alors que d'autre part le processus total de la dégazéification à l'état de suspension s'étend sur un long parcours, il n'est pas possible d'utiliser la couche tourbillonnante pen- dant toute la durée de dégazéification comme couche susceptible de céder de la chaleur.
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Le procédé perfectionné suivant l'invention par de l'idée de traiter préalablement le combustible à l'état pulvérisé dans une zone de la colonne de dégazéification par une combustion partielle du gaz porteur et ensuite de procé- der à une dégazéification complète, et il consiste en ce que ce procédé est combiné avec un procédé à couches de tourbillonnement qui s'exécute séparément du premier, de telle façon que les quantités'de chaleur engendrées dans la couche de tourbillonnement sont cédées à la zone de réaction de l'appareil de dégazéifi- cation.
Une autre caractéristique de l'invention consiste en ce que le procédé de dégazéification est également réalisé dans la partie inférieure comme procédé à couche de tourbillonnement. En outre, une caractéristique de l'invention réside dans le fait que le gaz porteur pour l'installation de dégazéification circule avant son entrée dans la chambre de dégazéification, autour de la paroi extérieure de la chambre de gazéification et est chauffé de ce fait.
Le dispositif suivant l'invention pour l'exécution du procédé ci-dessus mentionné consiste en ce que la cheminée ou colonne de dégazéification cylindrique est entourée d'une cheminée de gazéification annulaire et que les deux cheminées sont séparées l'une de l'autre par une paroi bonne conductrice de la chaleur.
La chambre de gazéification possède suivant l'invention à la partie inférieure une fente annulaire pour l'entrée de l'air de gazéification. Dans son essence, la dégazéification à l'état de suspension ne peut être d'une réalisation écono- mique que si elle est effectuée d'une façon continue. Ce n'est qu'alors qu'on peut obtenir les quantités de gaz suffisantes pour justifier la dépense de pre- mier établissement. Par conséquent, suivant la présente invention, le procédé de gazéification est également exécuté d'une façon continue, ce qui est assuré par l'insufflation de l'air de gazéification par le bas dans la couche de com- bustible.
On connait un procédé où le tube qui sert à la dégazéification est entouré d'une couche de coke dans laquelle est insufflé, par le bas, de l'oxygène et de la vapeur, et éventuellement aussi des gaz. Il se produit donc ici également une gazéification continue et la masse disposée dans le cylindre extérieur est alors animée d'un mouvement semblable à celui d'un liquide. La chaleur engendrée dans ces conditions ne suffit toutefois qu'à expulser une partie des matières volatiles du gazo Elle ne suffit pas à assurer une dégazéification complète car le tuyau dans lequel la dégazéification doit avoir lieu devrait alors avoir une longueur multiple de celle qui est représentée.
En outre, il y a lieu de faire remarquer que des combustibles cokéfiants ne peuvent de toutes façons pas'être dégazéifiés au moyen de ce dispositif, car aucune disposition n'est prise pour enlever la propriété cokéfiante des combustibles cokéfiantso Dans ce but, il faudrait, comme dans la présente invention9 qu'une combustion partielle du gaz porteur ait lieu, ce dont il n'est question en aucun endroit de l'exposé de ce procédé.
Il existe par conséquent entre le procédé connu auparavant et celui qui fait l'objet de l'invention des différences essentielles dont l'action se fait sentir au point de vue économique, du fait que le procédé suivant l'inven- tion est réalisable avec un bon rendement économique, tandis que le procédé connu jusqu'ici ne présente que de faibles qualités au point de vue économique et n'est réalisable pratiquement que pour des combustibles de nature déterminée et notamment pour des combustibles non aokéfiants.
Pour la combinaison proposée et le fonctionnement de l'installation de gazéification comme installation opérant par couche turbulente on assure une transmission très élevée de chaleur du combustible soumis à la gazéification à la paroi extérieure de la chambre de dégazéification et par conséquent à cette chambre proprement diteo Cette haute transmission de chaleur pourrait encore être renforcée en isolant convenablement la paroi extérieure du gazéificateur ou en
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établissant la paroi extérieure sous forme de double paroi et en y faisant par- courir avant son entrée dans la chambre de dégazéification le gaz porteur néces- saire à la dégazéification.
Comme la dégazéification bénéficie de la priorité, la quantité de poussier de coke à gazéifier et la température initiale de la gazéification devraientdans ce cas, être réglées d'après les quantités de chaleur à transmettre à la dégazéification. L'air de gazéification peut être amené à l'extrémité inférieure de la chambre de gazéification soit par les inter- valles de la grille, soit aussi par une fente annulaire ménagée à la partie in- férieure de la chambre de gazéification. Par le choix de la pression de l'air de gazéification ou de la vitesse de circulation qui en résulte, on peut mainte- nir dans des limites déterminées la vitesse en suspension du poussier de coke ruisselant de haut en bas.
On peut naturellement aussi conduire le procédé de dégazéification de telle façon qu'il ne s'exécute pas comme pure dégazéification à l'état de suspension, mais aussi comme dégazéification partielle d'après le procédé de la couche tourbillonnante. Dans ce cas, il faut prévoir des deux côtés de la paroi séparatrice des couches tourbillonnantes et la haute transmission de chaleur sera encore renforcéeo
Par la dégazéification, on peut obtenir aussi bien du gaz pauvre que du gaz à l'eau. Le gaz ainsi engendré peut être employé pour le chauffage de l'installation propre aussi bien que pour le chauffage de chaudières, d'échan- geurs de chaleur, etc. ou pour le chauffage préalable des gaz et de l'air (gaz porteurs pour la dégazéification) ou pour des usages analogues.
Par l'addition du gaz à l'eau produit au gaz engendré par la dégazéification on peut en outre adapter le pouvoir calorifique du gaz de dégazéification au pouvoir calorifique exigé.
Par la combinaison proposée d'une installation de dégazéification avec une installation de gazéification, les quantités de chaleur libérées dans une installation de gazéification opérant par le procédé de couches de tourbil- lonnement sont complètement utilisées.
L'invention décrite ci-après concerne également un procédé de dégazéification du combustible pulvérisé entrant dans le cadre de l'invention et basé sur le principe général de celui-ci. Ici également, le combustible est amené à l'état finement pulvérisé dans la cheminée ou colonne de dégazéifica- tion.
En outre, il peut être envoyé par soufflage de bas en haut dans la cheminée de dégazéification et être transporté au travers de la couche de dégazéification par le gaz porteur pénétrant également par le bas, ou bien il peut être envoyé par soufflage à la partie supérieure de la cheminée de dégazéification et se déplacer en sens opposé du gaz porteur entrant par le bas, qui freine uniquement la chute libre des particules de poussier dans une mesure désirée, de telle sorte que lors du parcours dans la cheminée de dégazéification la durée de la suspension nécessaire à la dégazéification est maintenue.
Les procédés de dégazéification connus n'ont permis que l'emploi de combustibles non cokéfiants ou ne cokéfiant que dans une très faible mesure et n'ont permis l'emploi de combustibles faiblement cokéfiants que lorsque des dis- positions spéciales étaient prises, par exemple l'installation de vis hélicoï- dales pour l'élimination des produits de la cokéfaction. Le problème de la suppression du pouvoir de cokéfaction pour les combustibles très cokéfiants n'a toutefois pas encore pu être résolu d'une manière satisfaisante par les procédés connus jusqu'ici.
L'invention procède d'un mode de dégazéification de combustible pulvérisé à l'état de suspension, en deux phases qui se succèdent, où l'élimina- tion du pouvoir de cokéfaction des particules de poussier par oxydation de leurs surfaces se fait dans la première phase, tandis que la dégazéification propre- ment dite se fait dans la seconde phase et où en outre une quantité supplémentaire
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de chaleur est amenée au combustible pendant la dégazéification par un agent gazeux circulant autour de l'enveloppe extérieure de la cheminée de dégazéifica- tion.
Dans le procédé à la base de la présente invention, il se forme au- tour d'un jet de combustible libre - le gaz porteur ne se réunit à celui-ci qu' après sa décomposition - une atmosphère oxydante qui s'étend au moins sur toute la longueur du jet et fournit l'oxygène nécessaire à l'oxydation superficielle des particules de combustible en détruisant ainsi le pouvoir de cokéfaction en même temps qu'il effectue un chauffage du combustible. Etant donné que le com- bustible pulvérisé ne doit pas brûler complètementmais que seule la surface des particules de combustible doit être oxydée, l'arrivée d'oxygène doit être réglée exactement sur l'oxydation désirée. Toutefois, le degré d'oxydation dé- pend de la nature du combustible.
Pour du combustible fortement cokéfiant, il doit être plus élevé que pour du combustible peu cokéfiant, et il est par consé- quent indispensable que pour du combustible très cokéfiant une combustion par- tielle très poussée doit avoir lieu.
Toutefois, la combustion partielle a pour effet de réduire la qualité du mélange de gaz et d'abaisser le pouvoir calorifique final qui pour le gaz d'éclairage ou gaz de la ville devrait atteindre 4000 cal/m3. La réduction du pouvoir calorifique final doit être compensée par une addition de gaz de qualité supérieure ou par une augmentation du débit de combustible. Un simple calcul montre que la charge de combustible et par conséquent la quantité de chaleur nécessaire à l'élimination du pouvoir de cokéfaction, augmentent plus rapidement que la quantité de chaleur dégagée par la combustion partielle.
Il faut par conséquent prendre des mesures spéciales qui ont pour fonctions d'amener sur un parcours déterminé, c'est-à-dire dans un intervalle de temps déterminé, très court, et notamment aussi longtemps que le jet de com- bustible pulvérisé reste fermé, une quantité de chaleur déterminée, pour 1' élimination du pouvoir de cokéfaction. Ceci peut se faire par l'addition de coke chaud au gaz porteur, c'est-à-dire dans la cheminée de dégazéification, ou par l'envoi de chaleur de l'extérieur. L'adjonction d'une quantité suffisante de coke chaud au gaz porteur exige un roulement et un réchauffage continuel d'une quantité notable de coke, ce qui constitue une charge supplémentaire pour le procédé.
Une admission de chaleur provenant d'une source extérieure, et qu'on obtient par exemple en faisant circuler des gaz de fumée autour de la cheminée de dégazéification, ne présente pas une efficacité assez grande pour faire passer sur un parcours relativement court une quantité de chaleur suffisante au travers de la paroi.
Une augmentation de la chaleur transmise peut se faire en augmentant la surface extérieure de la cheminée notamment par l'aménagement de nervures.
Néanmoins, cette mesure ne suffit pas. En outre, l'augmentation de la surface ne peut être réalisée qu'à l'extérieur mais pas sur la face intérieure de la cheminée car pour maintenir le rapport de circulation désiré il faut que la surface reste lisse en cet endroit. La mesure connue en soi, qui consiste à faire circuler en contre-courant les gaz de combustion servant à la surchauffe et le combustible pulvérisé ne donne pas non plus lieu à un degré suffisant de passage de la chaleur.
Le procédé suivant l'invention montre une autre voie pour atteindre le but visé. D'après ce procédé, l'augmentation du degré de transmission de la chaleur obtenue par le procédé de la couche de tourbillonnement est utilisée, notamment dans la région de la zone de cokéfaction, pour couvrir l'augmentation de la consommation de chaleur.
Dans ce but, des particules solides, par exemple du poussier de coke, chauffées à une température d'environ 1000 à 1200 C sont ajoutées aux gaz de fumée d'une source extérieure, prévue pour l'admission nor- male de chaleur, et une circulation semblable aux couches tourbillonnantes est produit dans la région de la zone de cokéfaction à l'intérieur du gaz de fumée
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mélangé au poussier de combustibleo
Ceci peut se faire soit en n'introduisant le poussier de coke forte- ment chauffé que dans la zone de cokéfaction avec une circulation par tourbil- lonnement, par exemple avec giration à l'intérieur du gaz de fumée ou encore en établissant dans la région de la zone de cokéfaction des obstacles qui provoquent le tourbillonnemento
De toutes façons,
la meilleure solution est obtenue lorsque dans la région de la zone de cokéfaction on établit une couche de tourbillonnement com- posée de particules solides (il peut être fait usage dans ce but aussi bien de particules granulaires en matières céramiques que de coke) et qu'on transmet à cette couche tourbillonnante un mouvement semblable à celui d'un liquide en y amenant par le bas le gaz de fumée fortement chauffé.
Il n'est pas nécessaire et d'ailleurs pas avantageux d'imposer à 1' agent gazeux transmetteur de chaleur un mouvement analogue à celui d'une couche tourbillonnante, sur toute la région de la dégazéification, c'est-à-dire sur toute la longueur de la cheminée ou colonne de dégazéification. La transmission de courte durée d'une grande quantité de chaleur n'est nécessaire que dans la région de la zone de cokéfaction. Pour la dégazéification proprement dite, 1' admission de chaleur peut se répartir sur un intervalle de temps plus grand c' est-à-dire sur un plus grand parcours et son intensité ne dépend que du degré désiré de dégazéification. Dans certaines circonstances, par exemple lorsqu'on doit effectuer un genre de dégazéification fractionnée, il peut même être néces- saire de ralentir la transmission de chaleur.
L'emploi limité à une zone déterminée du procédé à couche tourbillon- nante ci-dessus décrit avec sa haute transmission de chaleur de l'extérieur à l'intérieur ne permet pas seulement d'utiliser le procédé décrit précédemment de la dégazéification à l'état de suspension avec jet libre de combustible et éli- mination du pouvoir cokéfiant par oxydation superficielle de combustible forte- ment cokéfiant mais il résout aussi en combinaison avec ce procédé le problème de la dégazéification de combustibles fortement cokéfiants.
Un grand avantage du chargement des gaz de chauffe par du poussier chaud réside dans le fait que l'augmentation ou la réduction de l'admission de poussier permet de régler le degré de transfert.
Comme poussier on peut employer aussi bien des particules de matière céramique par exemple des boulets de très petit diamètre que des particules de coke. Lorsqu'on emploie des particules de matière céramique il est avantageux de les chauffer à environ 1200 C avant de les amener au gaz de fumée. L'introduc- tion des particules dans le gaz de fumée se fait de telle manière qu'il s'y produit déjà en cet endroit de la turbulence qui se propage plus loin dans le courant. Lorsque l'échange de chaleur est terminé les particules céramiques sont séparées de la manière usuelle et ramenées à l'installation de réchauffage.
Lorsqu'on emploie du poussier de coke le chauffage peut être effectué dans un échangeur de chaleur, où des températures de plus de 1000 C peuvent être obtenues. On peut cependant aussi effectuer le chauffage par combustion partielle du coke avant son amenée aux gaz de fumée ou dans la chambre de transmission même, ou en le faisant passer dans une chambre où une combustion a lieu. Après avoir cédé leur chaleur à la cheminée de dégazéification, les particules de coke sont séparées du gaz de fumée et envoyées alors soit au foyer d'un générateur de vapeur raccordé à l'installation, soit à une installation de gazéification en vue de la production de gaz à l'eau. Le poussier de combustible mélangé aux gaz de chauffe est emprunté au poussier de coke mis en liberté par la dégazéification.
Une autre augmentation de la transmission de chaleur peut être obtenue en mélangeant additionnellement au gaz porteur qui se déplace à l'intérieur de la cheminée de dégazéification des particules de poussier fortement chauffées.
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Ici également ces particules peuvent être des éléments de céramiques, du sable, du coke ou autres produits semblables. De préférence, on ajoute du poussier de coke; parce qu'il se produit ultérieurement dans la cheminée de dégazéification un mélange avec le poussier de combustible à dégazéifier et qu'il est difficile de séparer le poussier céramique du poussier de coke qui se produit par la dé- gazéification. Lorsqu'on emploie du poussier de coke comme poussier à mélanger, il peut être chauffé dans la mesure voulue par combustion partielle préalable ou par échange de chaleur avec les gaz de fumée.
L'invention montre les différentes voies qui permettent de couvrir de l'extérieur les besoins accrus de chaleur dans la zone de cokéfaction et d' exécuter ainsi le procédé de dégazéification sans perturbations. De cette manière les coefficients de transfert à l'intérieur et à l'extérieur de la cheminée sont portés à proximité de la région de la couche tourbillonnante sans qu'à l'intérieur les rapports de circulation ne soient changés parce qu'à cet endroit le coke ajou- té s'élève conjointement avec le gaz porteur en spirale le long des parois.
L'addition de particules de poussier au gaz porteur offre encore l'avantage de rendre plus dense la couche protectrice qui sépare de la paroi les particules de combustible encore susceptibles de cokéfaction, de telle sorte qu'un dépot prématuré de particules de combustible, encore susceptibles de coké- faction, sur la cloison devient plus difficile.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé pour la dégazéification de combustibles cokéfiants finement pulvérisés, à l'état de suspension, au moyen de gaz porteurs très chauds et d'un agent oxydant, caractérisé en ce que le combustible pulvérisé est intro- duit par soufflage dans la cheminée ou colonne de dégazéification conjointement avec l'agent oxydant nécessaire à l'oxydation superficielle du pulvérisé, sous forme de jet libre de bas en haut dans la direction de l'axe longitudinal de la cheminée et que le gaz porteur séparé est envoyé par soufflage à la même extré- mité dans la cheminée ou colonne de dégazéification.