Procédé pour la production continue de gaz combustible et installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. La présente invention se rapporte à un procédé pour la production continue de gaz combustible par combustion partielle d'une huile (par exemple de gaz de 3810 kcal/m3 environ ou plus pouvant servir comme gaz de ville).
Ce procédé est caractérisé en ce qu'on amène de faon continue un courant d'air enrichi d'oxygène en contact avec des jets d'huile s'écoulant transversalement par rap port à ce courant, de façon à former un mé lange d'huile pulvérisée et d'air enrichi d'oxy gène, en ce qu'on introduit ensuite ce mélange dans une chambre de réaction où on le sou met à une combustion partielle, la chambre de réaction étant maintenue chaude par la cha leur de cette combustion partielle, et en ce qu'on évacue le gaz combustible résultant de la combustion partielle de la chambre de réac tion en un point éloigné du point d'entrée du mélange,
la vitesse communiquée au courant d'air enrichi d'oxygène étant telle que le mé lange pénètre dans la chambre de réaction à une vitesse supérieure à celle de la propaga tion de la flamme dans ce mélange, afin que, malgré l'emploi d'air enrichi d'oxygène, on puisse éviter de hautes températures dans la zone située en dehors de la chambre de réac tion.
L'invention comprend également une ins tallation pour la mise en oeuvre de ce pro cédé, cette installation comprenant, une cham bre de réaction, un dispositif de mélange, situé en dehors de cette chambre et relié à cette chambre par une conduite d'entrée, et une conduite de sortie pour le gaz combusti ble, cette conduite étant reliée à la chambre de réaction en un point de celle-ci éloigné du point où la conduite d'entrée débouche dans cette chambre, le dispositif de mélange com prenant un passage pour l'air enrichi d'oxy gène, des passages pour l'huile qui s'étendent transversalement par rapport au passage d'air enrichi d'ox-#rgène et débouchent dans ce der nier, et une buse pour la.
décharge du mélange d'huile et d'air enrichi d'oxygène.
Dans le procédé selon l'invention, on pour rait employer de l'air enrichi d'oxygène ayant, par exemple, une teneur totale en oxygène libre dont la valeur est comprise entre 22 et 60ô en volume. On a, constaté qu'il n'est pas avantageux d'utiliser une concentration dé passant la limite supérieure indiquée ci-des sus, étant donné qu'il y a alors tendance à une formation exagérée de suie.
Dans une forme d'exécution particulière de ce procédé, on pourrait, par exemple, sou mettre à la combustion partielle dans la cham bre de réaction, maintenue à une température de 8l.6 C, un mélange dans lequel entrent, pour 14,5 kg d'huile minérale, soit a) 7,23 m3 d'02 et 1,4 rn3 d'air, soit b) 5,27 m3 d'02 et 6,64 m3 d'air, soit encore c) 3,69 m3 d'02 et 13,5 m\ d'air (les gaz étant ramenés à 760 mm Hg et 15 C).
Dans les trois cas, on obtient 28,3 m3 de gaz ayant un pouvoir calorifique de 4800 kcal%m3, la densité du gaz étant respec- tivement 0,72, 0,79 ou 0,95. La composition du gaz obtenu est respectivement, en volumes
EMI0002.0003
a) <SEP> G) <SEP> c)
<tb> Gaz <SEP> carbonique <SEP> C02 <SEP> 5,0 <SEP> 5,5 <SEP> 6,0
<tb> Lclairants <SEP> C Il3" <SEP> 6,2 <SEP> 8,1 <SEP> 12,8
<tb> Oxygène <SEP> 0@ <SEP> 0,6 <SEP> 0,4 <SEP> 0,4
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> carbone <SEP> CO <SEP> <B>37,0</B> <SEP> 30,6 <SEP> 24,0
<tb> Hydrogène <SEP> FI= <SEP> 29,0 <SEP> 17,8 <SEP> 6,3
<tb> Méthane <SEP> CH} <SEP> 18,2 <SEP> 19,2 <SEP> 13,0
<tb> Azote <SEP> N,i= <SEP> 4,0 <SEP> 18,-1 <SEP> 37,5
<tb> 100,0 <SEP> 100,0 <SEP> 100,0 Le dessin représente,
à titre d'exemple, une forme d'exécution particulière d'une installa tion pour la mise en #uvre d'un mode d'exé cution particulier du procédé selon l'inven tion, également donné à titre d'exemple.
La fig. 1 montre, schématiquement, une vue d'ensemble de cette installation.
La fig. 2 est -une vue en coupe horizontale suivant 2-2 de fig. 1, de la chambre de réac tion de cette installation, l'arrivée d'huile étant indiquée de façon simplifiée.
La fig. 3 montre, à plus grande échelle, le dispositif. de mélange de cette installation, partiellement en coupe, l'arrivée d'huile étant également indiquée de façon simplifiée.
La fig. 4 est 1-me coupe verticale suivant 4--4 de la fig. 3, et la fig. 5 est une vue en bout de ce dispo sitif de mélange.
L'installation représentée comprend im gazogène 1 présentant une enveloppe en tôle d'acier 2 étanche aux gaz, tune paroi réfrac taire intérieure 3 délimitant une chambre de réaction 5 et une partie isolante 4 en briques, en amiante ou autre matière isolante appro priée. A la partie supérieure de la chambre de réaction 5 est monté le theruno-couple 6 d'un pyromètre 6a, la connexion étant établie par 6b.
La chambre de réaction 5 est munie d'un orifice d'allumage initial 7 pourvu d'une vanne 8 pour l'introduction d'un flambeau pour l'alltunage. Immédiatement au-dessus du fond inférieur de la chambre de réaction dé bouche tangentiellement dans cette chambre, par un orifice 16, une conduite 16a, dont l'ex- trémité intérieure est en matière réfractaire et reliant le dispositif mélangeur 15 à la chambre 5, ce dispositif. 15 étant engagé dans l'extrémité extérieure de la conduite 16a. Ce dispositif mélangeur se trouve donc en dehors de la chambre 5.
Un regard muni d'une vanne 8a est ménagé à la partie supérieure de la chambre 5 pour la surveillance des opérations d'allumage. Une conduite d'aspiration 9 amène l'huile à une pompe à huile 10 qui achemine cette huile par une conduite 11, une vanne 12, une vanne de commande 13 et une con duite 14 vers le dispositif mélangeur 15.
L'alimentation en air a lieu par une pompe à air 17 qui envoie l'air mis sous pression par une conduite 18, pourvue d'une soupape régu latr ice de pression 19, vers un débitmètre 20 et une vanne 21 qui admet, le volume d'air voulu à la conduite 22 menant à l'orifice d'entrée de la chambre extérieure d'un échan geur de chaleur<B>2</B>3 (chambre munie d'une chi cane hélicoïdale continue 23a) qui préchauffe l'air au moyen des gaz chauds sortant de la chambre de réaction 5, ces gaz chauds passant à travers le tube central 34 de cet échangeur.
L'air chaud sortant de l'échangeur passe dans la conduite 24 dans laquelle débouche en 24a une conduite 31 amenant de l'oxygène Pro venant de la conduite d'alimentation sous pression 26. L'arrivée d'oxygène est comman dée par un régulateur 27 qui laisse entrer l'oxygène sous pression constante, et l'oxy gène est ensuite conduit au débitmètre 29 d'où il passe par la vanne 30 à la. conduite 31. L'oxygène se mélange dans la conduite 24 à l'air préchauffé venant de l'échangeur 23. L'air enrichi en oxygène passe de la conduite 24 dans le dispositif mélangeur 15.
Celui-ci comprend une enveloppe 15m se terminant à son extrémité engagée dans la conduite 16a par une douille 15c. Un conduit d'arrivée d'huile 15n, relié à la conduite 14, est disposé axialement dans l'enveloppe 15m et se termine par un bec 15b dont la tête élargie est percée de passages 15e pour l'huile qui sont perpen diculaires à l'axe de l'enveloppe 15m. L'air enrichi d'oxygène arrivant par la conduite 24 s'écoule axialement par le passage ménagé entre l'enveloppe 15nc et le conduit 15a. Les passages 15e débouchent dans le passage pour l'air, à proximité de l'extrémité de décharge du dispositif 15.
L'huile amenée sous pression aux passages 15e forme des jets qui s'écoulent transversalement par rapport à la direction d'écoulement de l'air enrichi d'oxygène qui pulvérise l'huile, et le mélange d'huile pulvé risée et d'air enrichi d'oxygène est déchargé dans la conduite 16a. par l'orifice annulaire 15d de la buse de décharge formée par la. douille 15e et la tête élargie du bec 15b. Le conduit 15a est centré dans l'enveloppe 15m par des ailettes 15f.
Les gaz combustibles chauds engendrés dans la chambre 5 en sortent par le tuyau 32, s'ou vrant dans le fond supérieur de cette chambre 5, et le raccord 33 vers le tube 34 de l'échan geur de chaleur 23. Le gaz partiellement refroidi passe du tube 34 dans la colonne de descente 35, dont l'extrémité immergée 36 forme un joint hydraulique 36a, et de là dans le refroidisseur 38. On envoie de l'eau pour refroidir les gaz jusqu'à la température am biante par une conduite 41 et une vanne de commande 42 qui est réglée pour donner la pression voulue au manomètre 43. L'eau cir cule par les conduites 44 vers les buses de pulvérisation 45 disposées dans la colonne 35 et dans le refroidisseur.
La colonne 35 est munie d'un raccord de purge 46, relié par un robinet 47 à une tuyauterie de ventilation 48 pour purger les gaz de combustion pendant la période de réchauffage de l'appareil. L'eau de refroidissement, après avoir traversé, les bu- ses 45, coule vers la chambre 37 et quitte celle-ci par le trop-plein 49, la conduite de sortie 50, la cuve d'étanchéité 51 et le drain 52 pour aller vers l'égout, on vers un bassin de récupération éventuellement.
Le mélange d'huile pulvérisée et d'air en richi d'oxygène déchargé dans la conduite 16a par le dispositif de mélange pénètre tangen tiellement dans la chambre de réaction et, de ce fait, une turbulence constante est entrete nue dans cette chambre 5. Le mélange est allumé dans la chambre 5 par la température régnant dans cette chambre, ce qui provoque une combustion et un craquage partiels du mélange en un gaz combustible fixe.
On donne à l'air enrichi d'oxygène entrant dans le dis positif 15 une pression telle que la vitesse du flux du mélange d'huile pulvérisée et d'air enrichi d'oxygène à l'orifice de la buse de dé charge soit supérieure à la vitesse de propaga tion de la flamme dans ce mélange, cette vitesse de propagation étant de l'ordre de 90 à 240 misec, suivant la teneur en oxygène du mélange. Cette vitesse élevée de l'air enri chi d'oxygène assure un haut degré de pulvé risation de l'huile, et empêche, en outre, la combustion de s'accomplir à la buse du dis positif mélangeur ou sur des parties de ce dis positif, protégeant ainsi ces parties d'une sur chauffe ou d'une fusion.
Les ailettes 15f sont soudées au conduit 15n. et s'ajustent étroitement contre la paroi intérieure de l'enveloppe 15m, de manière à permettre le démontage et la sortie du conduit <I>15a</I> par désassemblage de la bride 15g, pour examen et nettoyage périodiques. On peut régler la position du bec 15b grâce au rac cord fileté entre le conduit 15a et ce bec.
Voici comment on peut faire fonctionner l'installation décrite: Pour préparer cette installation pour une opération de gazéification, on règle le régula teur de pression d'air 19 à la pression cor recte, on règle aussi le régulateur de détente 10n de la pompe à combustible à sa pression correcte. On met en route le moteur 17a en trainant la. pompe à huile 10 et la. pompe à air 17, on envoie de l'eau aux buses 45 de la colonne de descente 35 et du refroidisseur 38, en ouvrant le robinet 42 jusqu'à la pression correcte lue au manomètre 43. On ouvre le robi net de purge 47 pour évacuer les gaz de combus tion de la chambre de réaction 5 pendant la pé riode d'échauffement ou de démarrage.
On ouvre la vanne de l'orifice d'allumage 8 et on introduit un brûlot dans la chambre de réaction. L'air provenant de la pompe 17 est envoyé dans la chambre de réaction par le dispositif 15 en ouvrant la vanne 21, de ma nière à correspondre à une valeur déterminée du débit lue au débitmètre 20. On alimente le dispositif 15 en huile, en ouvrant la vanne à main à cadran 14a, jasqu'à tune lecture correcte au cadran.
(Les vannes 12 et 13 restent fermées pendant la période d'échauffe ment.) L'huile traverse le conduit 15a et arrive aux passages 15e par où les jets de combustible sortent pour entrer en contact avec le flux à gmande vitesse d'air provenant de la conduite 24, ce qui provoque la pulvéri sation de l'huile. Le mélange résultant, entre par l'orifice 16 dans la chambre de réaction 5 où il est allumé par le brûlot et brûle dans une mesure plus ou moins complète écha--f- fant ainsi la chambre de réaction.
L'opération de réchauffage se poursuit et l'on enlève le flambeau lorsque la température de la cham bre à atteint 3161 C et l'on ferme la vanne 8a. On continue ainsi ce chauffage jusqu'à ce que la chambre ait atteint -une température com prise entre 705 et 985 C, par exemple 816 C; à ce moment l'installation est prête pour la gazéification.
On règle alors le pyromètre 6a, de manière à maintenir la température de la chambre 5 à 816<B>'</B> C. Le pyromètre 6a est relié à un relais 6d. par une connexion 6e et le moteur réver sible dans le relais 6d déplace les leviers de commande 6e reliés à la vanne de réglage du débit d'huile 13.
Si la température dans la chambre tombe légèrement au-dessous de la température de 816 C, pour laquelle est réglé le pyromètre, les contacts de celui-ci obligent le relais 6d à actionner la tringlerie 6e et à provoquer une légère fermeture de la vanne 13, réduisant ainsi le débit d'huile vers le dispositif de mélange 15. D'autre part, si la température s'élève dans la. chambre légère ment au-dessus de la température de réglage, le relais se met automatiquement en fonction nement, de manière à ouvrir légèrement la vanne 1.3.
On ouvre maintenant en grand la vanne 12 d'arrêt de l'huile (la vanne 13 est réglée à sa position déterminée). On ferme la vanne à cadran 14a. On règle le robinet d'air 21, de ma nière à obtenir le débit voulu au débimètre 20. On ouvre progressivement la vanne à oxygène 30 jusqu'à obtention du débit voulu a-- débit- mètre à oxygène 29, alimentant ainsi le dis positif 15 en air enrichi d'oxygène. L'air et l'oxygène. L'air et l'oxygène se mélangent au point 24ca et l'air enrichi d'oxygène s'écoule vers le dispositif de mélange 15 où il pulvé rise l'huile sortant par les passages 15e.
Le mélange résultant d'huile pulvérisée et d'air enrichi sort de la buse de décharge du dispo sitif 15 à une vitesse supérieure à la vitesse de propagation de la flamme dans ce mélange, et entre par l'orifice 16 dans la chambre de réaction 5 où il est allumé par la température qui y règne, provoquant une combustion et un craquage partiels du mélange en gaz com bustible fixe, comme suite à la combustion partielle et à la chaleur dégagée par celle-ci sans apport de chaleur extérieure. On ferme alors le robinet de purge 47. Le gaz combus tible formé s'écoule de la chambre 5 par le tuyau 32 vers le tube 34 de l'échangeur de chaleur où il cède de la chaleur à l'air entrant utilisé pour le traitement.
Le gaz combustible s'écoule de l'échangeur vers la colonne de des cente 35 et entre en contact avec le brouillard d'eau de refroidissement sortant de la buse 45; ce gaz traverse ensuite le joint hydrauli que 36a pour remonter par le tablier 36b vers le refroidisseur 38 où il entre en contact avec l'eau provenant de la buse 45, tout en circu lant de bas en haut à travers des grilles en bois humide, ce qui refroidit ce gaz avant, qu'il ne s'évacue par le tuyau de sortie 40 d'où il passe vers les appareils usuels d'épura tion et de dégoudronnage, tels que des appa reils bien connus à précipitation électrosta- tique ou des laveurs pour la séparation des produits de condensation et d'autres impure tés,
le gaz étant alors prêt au stockage ou à la consommation sous forme de gaz de ville.