Procédé<B>pour</B> la gazéification de substances carbonées en grains fins. La présente invention se rapporte au pro- cessus connu d'obtention de mélanges gazeux par gazéification de matières carbonées en grains fins.
La gazéification de matières carbonées en grain, fins, telles que la. poussières de charbon, le charbon pulvérisé, le grésillon de coke, la poudre (le bois, les schlamms et analogues, à l'ai(le d'un gaz obtenu par combustion an moins partielle d'un combustible, peut se réa liser de trois manières, à savoir: 1" Par un procédé identique à la gazéifi cation de matières carbonées en gros grains, dans des gazogènes à cuve, par une gazéifica tion à contre-courant.
2" Par gazéification à l'état flottant, telle qu'elle s'effectue dans le gazogène de Win- kler. Dans la < gazéification à, l'état flottant, la vitesse du gaz est fixée à une valeur telle que la chute des particules plus grosses de la subs tance à gazéifier est empêchée, vitesse qui peut être prise comme étant égale à la vitesse de la chute (les parties plus grosses, tandis que les particules plus petites sont entraînées par le courant gazeux.
3" Par gazéifieation à. l'état. courant, dans laquelle la substance à gazéifier traverse la chambre de gazéification dans le même sens que L'agent gazéifiant..
[)ans la gazéification selon le principe à contre-courant, le rendement est faible, parce que le mélange gazeux obtenu contient encore beaucoup de substances non gazéifiées ainsi que des scores, tandis que la teneur en acide carbonique est. trop élevée par suite de la for mation inévitable de canaux.
Dans la gazéification à l'état flottant, le mélange gazeux obtenu contient aussi beau coup de matières non gazéifiées et. possède, à la sortie, une température très élevée, soit de plus de 1000 C.
Dans la gazéification selon le principe du même courant, le rendement est également faible, car le mélange gazeux obtenu a aussi une température très élevée (1200-1300 C), tandis que le mélange gazéifiant doit avoir une température autant élevée, sinon plus élevée que la substance à gazéifier.
Dans les procé dés de gazéification à circulation de Z\ inter- hall-Schmalfeldt ou Iiopers par exemple, le rendement sera encore plus faible, parce que le chauffage de l'agent en circulation est accompagné de pertes de chaleur, tandis qu'en même temps parfois une partie de la subs tance à gazéifier doit être soutirée du courant gazeux.
En général, on peut conclure que le ren dement de la gazéification, que l'on peut dé finir par le rapport de la chaleur de eombus- t.ion du mélange gazeux obtenu à celui de la substance à gazéifier, n'est que de 42-72 % dans les procédés cosinus, alors (lue pour la gazéification d'une substance en gros grains, on peut atteindre un rendement. de 90 %.
De même, le rendement volumétrique du gazo gène employé est. beaucoup plus faible dans les procédés connus de gazéification de pous sière que pour la gazéification des substances en gros grains, ce qui est. d'autant plus frap pant si l'on calcule le rendement non en m2 de section du gazogène, mais en m3 de l'es pace utilisé pour la gazéification.
Dans les procédés de gazéification de poussière, le ren dement est le phis souvent. inférieur à 300 m-3, par m3 de volume de gazéification, alors que pour la gazéification de substances en gros grains dans les gazogènes à cuve où l'on sou tire les scories à l'état liquide, on peut attein dre -un rendement. de 1500 m3/m3.
Or, on a trouvé que l'on peut obtenir de bien meilleurs résultats, dans la gazéification de substances carbonées en grains fins, par le procédé connu dans lequel on chauffe la substance à gazéifier sensiblement jusqu'à la température de gazéification dans -une chambre reliée à une chambre de gazéi fication, et dans lequel on gazéifie en suite ladite substance dans la chambre de gazéification au moyen d'un courant.
de gaz qu'on introduit dans la partie infé rieure de ladite chambre de gazéification, le dit gaz étant produit par combustion au moins partielle d'un combustible et de façon qu'il ait une température supérieure à celle nécessaire à la gazéification, si l'on utilise une chambre de gazéification, à travers laquelle passe le gaz, dont la section va en variant le long de la trajectoire suivie par le courant de façon à imprimer à ce dernier une vitesse allant en variant le long de cette trajectoire, la vitesse de ce courant de gaz étant azi moins suffisante pour empêcher les particules les plus grosses de tomber au fond de la chambre de gazéification.
Avec le procédé selon l'invention, on a pu obtenir les résultats suivants 1 le rendement. de la gazéification est augmenté jusqu'à environ 90 %; 2 le rendement volumétrique du gazogène est de même augmenté jusqu'à l'obtention d'un rendement identique à celui de la. gazéi fication de substances en gros grains dans les gazogènes à cuve où les scories sont soutirées à l'état encore liquide; 3 la matière à gazéifier peut se composer de particules de 5-6 mm, sans qu'une opéra tion de pulvérisation soit nécessaire, tandis qu'une haute teneur en humidité dans ladite matière ne crée pas de difficultés.
Le procédé selon l'invention peut être classé dans une classe intermédiaire entre la gazéification à l'état flottant et la. gazéifica tion en un même courant. ou à contre-courant.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, des dispositifs utilisés dans diver ses mises en #uv re du procédé selon l'inv ezz- tion.
La fig. 1 représente, schématiquement, une installation fonctionnant selon le principe du courant. continu. Le combustible en grains fins - grosseur dit grain de 0-l.0 mm, par exemple - est amené du récipient 1 par la conduite 2 dans l'autoelav e sécheur 3 chauffé éleetriquement par la spirale 4. L'énergie élec trique nécessaire à. cet. effet. est. engendrée par la turbine à gaz 26. L'autoclave est. relié à la chambre de préchauffage 9, dans laquelle la substance à. gazéifier est débarrassée des com posés volatils et est chauffée à peu près à la température de la réaction par le courant de gaz venant de la chambre de combustion 5.
Dans cette chambre de combustion 5, le gaz amené par la conduite 8 est brûlé à. l'aide de l'air et/ou de l'oxygène venant des conduites 6 et 7, pendant. qu'on ajoute de la vapeur d'eau et/ou de l'acide carbonique. Le mélange obtenu est amené de la chambre 9 dans la chambre de gazéification 10, en sa partie la plus basse 10c. Dans l'espace 1.0 , on amène également un courant de gaz produit. dans la chambre 11., obtenu par la combustion d'un gaz amené par la conduite 14 et qui a été sou tiré à la conduite 8.
Par la conduite 12, on introduit dans la. chambre<B>11</B> de l'air et/ou de l'oxygène et par la conduite 13 de la vapeur d'eau et/ou du gaz carbonique.
La chambre de gazéification 10 a une forme d'entonnoir, ce qui fait que la vitesse du gaz est. plus petite au haut. de la chambre qu'au bas de celle-ci. De cette manière, il est. possible, à l'aide d'une construction simple, d'augmenter la durée du séjour des particules plus grosses qui restent vers le bas de la cham bre jusqu'à ce qu'elles deviennent plus petites, et d'augmenter aussi la vitesse relative de ces particules par rapport au courant de gaz, puisque la vitesse du gaz est plus grande au bas de la chambre qu'au haut de celle-ci.
Par les orifices d'entrée 15 et 16, qui peu vent également être construits comme des brûleurs, on peut introduire dans la cham bre de gazéification d'autres mélanges de gaz et (le substances à gazéifier. Pour la conver sion du gaz dans la chambre de gazéification, on peut ajouter de l'eau sous forme de brouil lard que l'on introduit en 17 par un appareil de distribution pendant, que des catalyseurs pulvérulents peuvent être introduits dans la chambre de gazéification en<B>18.</B> Le mélange de gaz produit quitte la chambre de gazéifi cation à la sortie 19 et arrive par la conduite 20 dans le désintégrateur de poussière 21, d'où l'on soutire les particules séparées par une vanne 22, tandis que le mélange de gaz traverse la conduite 23 et.
s'échangeur de cha leur (chaudière à vapeur) 24 et entre dans la conduite 25, d'où une partie du gaz est cédée à la conduite 8, tandis que la partie restante est conduite vers la turbine à gaz 26, d'où la conduite 27 fournit le produit final.
Au lieu de la chambre de gazéification unique en entonnoir, on peut. aussi employer une disposition, représentée à la fig. 2, com binée ou non avec une chambre en entonnoir. La fig. 2 représente la partie inférieure de la chambre de gazéification, dans laquelle la substance à gazéifier et le courant du gaz arrivent par l'orifice 1 et l'espace 2 en dessous de la chambre de gazéification 3, pendant qu'un mélange de gaz de gazéification venant de la chambre 4 est également amené en des sous de la chambre de gazéification à travers l'espace 2. Dans la chambre de gazéification 3, un certain nombre de plaques en matériel ré fractaire sont superposées, dont les plaques 5 et 7 sont décrites ci-dessous.
Les particules plus grosses de la substance à gazéifier se heurtent contre la face inférieure de la plaque 5, ce qui les fait retomber et. les brise. Le cou rant de gaz entraîne les particules de nou veau, de sorte que les particules dansent en haut et en bas entre l'entrée et la plaque 5 jusqu'à ce qu'elles soient suffisamment rédui tes et gazéifiées pour pouvoir être entraînées le long de la plaque 5.
Comme la chambre de gazéification est resserrée entre les plaques 5 et 7 (et ainsi de suite), les particules entraînées au-dessus de la plaque 5 se heurtent. contre la plaque 7, de sorte quelles retombent et se rassemblent par tiellement sur la surface supérieure de la pla que 5, où elles sont. gazéifiées. Les particules entraînées par le courant de gaz jusqu'au-des- sus de la plaque 7 se heurtent contre la pla que qui se trouve plus haut, de sorte que les phénomènes se reproduisent.
Les plaques peuvent par exemple être sup portées par des tuyaux en fer refroidis infé rieurement, et couvertes d'un revêtement de matière réfractaire et protégées contre l'usure. Cette fixation est indiquée en 8.
Le cas .échéant, une partie de la substance à gazéifier et un mélange de composition ana logue à celui introduit en 1, ou différente, peuvent être introduits dans la chambre de gazéification par l'entrée 9. On peut aussi faire usage de deux ou plussieurs entrées 9 placées à des hauteurs différentes. Ces entrées peuvent être construites de sorte qu'une en trée radiale ou tangentielle soit. possible. Les ouvertures d'entrées 9 sont placées de préfé rence en des endroits où la chambre de gazéi fication devient plus étroite, comme l'indique l'indice de référence 9 dans le dessin.
Grâce aux dispositions propres à cette réa lisation particulière de l'invention, des subs tances en grains de 5-6 mm peuvent être ga zéifiées sans pulvérisation préalable et sans qu'il soit nécessaire d'accroître les dimensions de la chambre de gazéification.
Avec application du principe du contre- courant, la gazéification peut se réaliser à l'aide d'une disposition telle qu'elle est repré sentée schématiquement dans la fig. 3. La substance à gazéifier est soufflée par l'organe 1 dans la partie supérieure de la chambre de gazéification 2, pendant que le courant de gaz est. introduit de l'espace 3 dans la partie infé rieure 2a. de la chambre de gazéification. Les particules à gazéifier tombent vers le bas de la chambre de gazéification et leur chute est freinée par le courant de gaz.
Comme la cham bre 2 est construite en forme d'entonnoir, le phénomène décrit à. la fig. 1. se manifeste, si la vitesse du gaz est réglée de la faeon décrite ci-dessus en tenant compte de la grosseur des particules.
Le brûleur 4 permet d'introduire un autre agent. de gazéification dans la. chambre de -a zéifieation, de préférence tangentiellement à celle-ci. L'installation qui vient d'être décrite ci-dessus a encore l'avantage que les petites particules, une fois leur chute amortie, sont entraînées dans le courant montant, se heur tent contre les nouvelles particules venant d'en haut, de sorte que l'effet favorable de la chambre de gazéification en est. encore aug menté.
La. vitesse de gazéification peut être aug mentée par l'emploi d'une adduction pulsative dit gaz dans la chambre de gazéification, pen dant que l'introduction des gaz dans la cham bre de combustion peut. de même avoir lieu pulsativement soit avec interruptions simul tanées, soit avec interruptions de phases dif férentes. Les avantages de ces pulsations se manifestent dans l'exemple suivant Si par exemple le courant. d'agent de ga zéification dans la. chambre de combustion et le courant d'agent de gazéification dans la chambre de gazéification, tous les deux char gés de la substance à gazéifier, sont interrom pus simultanément, les particules dans la chambre de gazéification tomberont.
Dans la demi-période de pulsation suivante, on intro duit de nouveau l'agent de gazéification avec (les particules qui bombarderont les particules tombantes susmentionnées et les chasseront en haut, pendant. que les particules bombar dantes perdent leur vitesse et sont. entraînées plus loin dans la. pulsation suivante. Par les pulsations, les particules prennent un mouve ment dansant, non seulement dans le sens ver- tical, mais encore dans (les directions diver gentes. Ainsi, la. vitesse relative du courant. gazeux par rapport à la vitesse des particules sera augmentée, ce qui fera diminuer la résis tance des particules à la. gazéification et. la vitesse de gazéification sera augmentée.
En réglant le temps entre les pulsations, ainsi qu'en appliquant le déplacement des phases entre les pulsations dans les deux chambres susmentionnées, le temps de gazéification pourra être sensiblement. influencé.