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0 PROCEDE DE YONOTIONNMEN2 DE$ MOTEURS A GAZ
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L'invention concerne un procédé de fonctionnement d'un moteur à gaz qui comporte au moins un piston allant et venant dans un cylindre au moins (dit "moteur à gaz" du type alternatif) et qui consomma un combustible gazeux s'échappant par le gueulard d'un haut-fourneau.
Ces moteurs à gaz sont destinés par exemple à faire fonctionner des génératrices d'élecotrioité, dont les usines métallurgiques ont besoin ou des soufflantes de production d'air comprimé.
En général, les gaz du gueulard des hauts-fourneaux contiennent plus de 50% en volume d'azote, moine' de 30% de volume d'oxyde de carbone, moine de 10% en volume d'anhydride carbonique et moins de 7% en volume d'hydrogène. Les propor- tions de ces éléments du gaz dépendent deu conditions de fonc- tionnement du haut-fourneau et le pouvoir calorifique des gaz varie en conséquence. Plus leo proportions des éléments combustible du gaz sont faibles, plus le pouvoir calorifique du gaz du gueulard est faible. Le rendement et la puissance des moteurs à gaz du type précité diminuent lorsque le pouvoir calorifique du combustible gazeux devient plus faible.
Lorsque 1 e pouvoir calorifique devient inférieur à une certaine valeur. le rendement et la puissance du moteur ne donnent pas satis- faction et on peut leu faire augmenter an enrichissant les gaz du gueulard par des substances combustibles, telles que des hydrocarbures.
Il est nécessaire que le combustible de la chambre de combustion des moteurs à gaz du type précité aoit à l'état de gaz ou de vapeur. Par censément, si on enrichit le gaz du
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gueulard d'un haut-fourneau par des combustibles d'hydrocarbu- res liquides,il est nécessaire de les faire passer de l'état liquide à l'état de gaz ou de vapeur avant qu'ils arrivent dans la chambre de combustion du moteur. A cet effet, on a fait subir à un combustible minéral liquide un traitement préalable avant d'alimenter le moteur à gaz avec oe combustible, Mais ce traitement préalable donne lieu à la formation de dépôts dans le dispositif dans lequel il s'effectue, ainsi qu'à d'autres difficultés techniques.
Or, il a été découvert qu'on peut supprimer ce traitement préalable et, par conséquent, remédier à ces diffi- cultés en utilisant dans certaines conditions lea hydrocarbu- res liquides qui servent à enrichir le gaz du gueulard d'un haut-fourneau.
L'invention a pour objet un procédé de fonctionne- ment d'un moteur à gaz du typa alternatif, destiné iL consommer un combustible gazeux sortant par le gueulard d'un haut-four- neau, qui consiste à faire arriver un hydrocarbure ou un mélange d'hydrocarbures liquides à la pression et à la tempé- rature atmosphérique, à l'état liquide dans le gaz du gueulard et/ou dans l'air comburant ou liais un mélange du gaz de gueu- lard et de l'air combu ant avant les faire pénétrer dans la chambre de combustion du moteur, en proportion ne dépas- sant pas 60 g/m3 (à 0 C et 760 mm) du gaz de gueulard.
L'hydrocarbure liquide pout être saturé ou non, ali- phatique ou aromatique. On fait arriver de préférence un hydro- oarbure contenant au moins 5 et ne contenant pas plus de 9 atomes de carbone. On peut choisir des mélanges de ces hydro- carbures dans lesquels un ou plusieurs des hydrocarbures con- tenant moins de 5 atomes de carbone peuvent être dissous.
Les mélanges liquides des hydrocarbures convrnant au procédé de l'invention sont des fractions d'huiles minérales
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dont lea points d'ébullition aont compris entre 3µ et 200 C. telles que les essences obtenues par distillation directe des huiles minérales brutes. nais on peut aussi choisir suivant l'invention des essences obtenues pu-, reformage ou oraquage thermique ou catalytiques
Il convient de faire correspondre la proportion des hydrocarbures liquides à ajouter, un particulier a la proportion d'air carburant dont on dispose, nu pouvoir calo- rifique du gaz de gueulard et à la formo du construction du moteur à gaz.
En général, la proportion à adopter de préféren- ce de l'hydrocarbure liquide est comprise entre 10 et 30 g/m3 (0 C et 750 mm) du gaz de gueulard. leu hydrocarbures liquides pussent de l'état li- quide à l'état de vapeur dans leu courants auxquels ils sont incorporas avant d'entrer dans la chambre de combustion du Moteur à gaz. On favorise ce changement d'état physique des hydrocarbures liquider en les faisant arriver à l'état de fine division, par exemple en leu pulvérisant par des tuyères.
On a constaté cependant qu'il n'est pas nécessaire de pulvé- riser l'hydrocarbure liquide à incorporer.
Lorsqu'on applique le procédé de l'invention, le fonctionnement des moteurs à gaz est indépendant des oondi- tionu de fonctionnement/des hauts-fourneaux. Suivant ces condi- tions, le pouvoir calorifique du gaz des gueulards peut être inférieur à 1000 et même à 780 kcal/m3 (à 0 C et 760 mm). Quel que soit le pouvoir calorifique du gaz du gueulard alimentant le moteur si on dispose d'une quantité suffisante d'air com- burant, on peut faire augmenter notablement le rendement et la puissance du moteur à gaz en raison du faible volume spéoi- fique et du pouvoir calorifique élevé de l'hydrocarbure liqui- de.
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L'invention est facile comprendre d'après la des- oription détaillée qui en est donnée ci-après.
On fait fonctionner une génératrice a courant alter- natif par un moteur à gaz dont les caractéristiques sont les suivantes :
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<tb> type <SEP> Moteur <SEP> à <SEP> cylindre <SEP> jumelé <SEP> en
<tb>
<tb> tandem
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<tb>
<tb> nombre <SEP> de <SEP> cylindres <SEP> 4
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<tb>
<tb>
<tb> Cycle <SEP> à <SEP> quatre <SEP> temps
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<tb> puissance <SEP> 7000 <SEP> kilowatts <SEP> aux <SEP> bornes <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> la <SEP> génératrice <SEP> de <SEP> oourant
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<tb>
<tb> alternatif
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<tb> 'vitesse <SEP> 94 <SEP> tours/minute
<tb>
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diamètre du piuton 1OO aun course du piéton 1500 m prasaion de combustible moyenne 17-20 kga/ont2
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<tb> pression <SEP> effective <SEP> moyenne <SEP> 5-7,
5 <SEP> kga/cm2
<tb>
<tb> taux <SEP> de <SEP> compression <SEP> 6,5 <SEP> : <SEP> à
<tb>
Ce moteur à gaz est du type alternatif et est
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construit de façon à consumer un oonoustible gazeux 8'ohap- pant pifa' lu gueulnrd d'un haut-fourneau. Ce combustible gazeux, d6oi,;nc' pour simplifier, par gaz de gueulard et l'air combu- rant arrivant séparément dans le moteur à gaz par des tuyaux d'admission se raccordant chacun à un distributeur. Le gaz
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de gueulard et l'air comburant se uÇ11,,;ent avant d'arriver dans loa "imbre7 de combustion du caoteur par leo orifices d'adNaission 3a,no des chambres de mélange pouvant être disposées damna leu chapelles de soupapes d' adr:1is::Jion.
Mais ces chambres de ralun,;e de gaz peuvent aussi être formes par des boîtes oom: U-'1ilLu.mt chacune avec la chapelle d'une soupape d'admission par un tuyu. L't combuation du :..:lan;c du caz de gueulard et do l'air comburant se déclenchent dans les chambre:; de combus- tion du I:1oteu:' i gaz par une étincelle d'allumage. La généra-
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tries de courant ,\ltt'l'lmti! entraînée par le moteur à gaz débi- te un courant altsrnutif sous une tension de 6600 volts à 50
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périodes par seconde.
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Le moteur L gaz consomme 40.000 ra3 (à 0*0 et 760 mm) par heure du gaz do gueulard dont la composition est la nul-
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vante
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00 29*60w en volume il 2 2018"Q, en volume 002 " t 60:: en volume N2 54962> en volume u la pression et h la température atmouphériqueu Le pouvoir calorifique du ce gaa de Gueulard est compris entre 780 et 1050 Kcal/m3 (G (iOC et 760 mm). La température du gaz de gueu- lard 8aturtr d'eau en P',L'1!la.nenco, arrivant à l'admis.ion du moteur :-. gaz t'st coupriae untre 3040 en hiver et 50'C en été et un pression absolue est de 1050 kg/cm2.
On en:::". chi 1. le gaz de gueulard avec 26 g d'huile minérale légère par m3 du gaz de gueulard ( à 0*0 et 760 mm) dont les ca-racte distiques aont les suivantes
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-poids Jci!i1U! 15,fi/15,6 G (A,B..:.. 129) 0,6715-0,6735 -faneur v.. soufre (top 107) 0,005-0,006 en poids
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<tb> -Tension <SEP> de <SEP> vapeur <SEP> Reid
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(ASTH D 323) 0,58-0,59 kg/om2 -Distillation (ÁSTM D 86) point d'bu.litxa:: initial 45 - 4640 (50) distillent à 60 - 65.0 ..ç;; distillent 85 - 87*0 -955'o distillent à z4 -Point d'ébullition final 103-109'C -Résidu Pas plus de le en volume -07.',r.a3 {AS2K 2 875) néant -Teneur n .zakcvL.ue (ASTi* D 875) 1-1,1 en volume -Teneur en plomb Pas plus de 5zlon,6e en poids
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-gomme existante (ASTl.1 D 381) 3 ma/100 m3 .
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On peut enrichir le gaz du gueulai en y i àtat*$k l'huile minérale légère à l'état liquide avaiit,'esé =,t ou après que le gaz du gueulard ne mélange avec Itair GoQb%tr=t par une ou plusieurs tuyères diupobées dans le tuyau d'admis- sion du gaz de gueulard, celui de l'air comburant, les cham- brou de mélange du gaz ou les tuyaux qui les font communiquer avec les chapelles de soupapes d'admission.
Au lieu d'injecter les proportions précitées, on peut aussi injecter plus de 30 g au moins de 20 g d'huile
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minérale légère pur m3 (à 000 et 760 nu) du gaz de gueulard* L'injection de l'huile minérale légèrea pour effet ci 'abaisser lu température du gaz de gueulard du fait que cet- te huile liquide se vaporise. Cependant, elle ne se condense pas, tandis que si on la traite avant de la faire arriver dans
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le moteur à gaz pour la faire passer l'état liquide, à l'é- tat de gaa ou tie vapeur, dus dépôts se forment dans le réci- pient dans lcqu41 s'effectue ce traiteront préalable.
R.IjV-IIDI 04tIll ONU 1,- Procédé de fonctionnement d'un moteur à gaz