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Perfectionnements aux gazogènes.
La présente invention se rapporte aux gazogènes.
Son but est de fournir un dispositif perfectionné pour assu- rer une meilleure distribution, dans la partie supérieure de la colonne de combustible du gazogène, des gaz qui tra- versent cette colonne.
Elle s'applique particulièrement aux gazogènes pour gaz à l'eau utilisant comme combustible du charbon bi- tumineux. Quand on emploie un combustible bitumineux, il est désirable que le charbon soit transformé en coke aussi
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complètement que possible dans la partie supérieure du gazogène, avant de descendre dans la zone de réaction où se forme le gaz à l'eau.
Cette carbonisation s'accomplit généralement par le passage à travers le charbon de gaz chauds, les gaz de soufflage et le gaz bleu ascendant, dans certains cas le gaz bleu ascendant seul, ou avec des gaz remis en circula-
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tion.On ljeuL ,.a;.l cüH:ll]'r('r 1:'1 VDPC)111' G11l'n]-fl1ff,'n r:r>11ff'l/0 de haut en bas à travers le charbon comme aidant à la car- bonisation.
Une difficulté qu'on rencontre communément avec le charbon bitumineux, surtout dans les gazogènes d'assez grandes dimensions, résulte de ce que le charbon qui est dans la partie centrale de la. colonne descend dans la zone de gazéification sans avoir' été carbonisé. En fait, il arrive dans certains cas qu'une grande partie du charbon descend non gazéifié jusqu'à'la grille.
Ce défaut de carbonisation paraît dû principale- ment à la difficulté qu'il y a à faire passer les gaz car- bonisants chauds à travers la partie intérieure du haut de la colonne de combustible bitumineux.
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Dans ,tout gazogène, les gaz ont t 1.,E::l1db.lWe t.t <#iie>i>Liic=i< le long de la paroi, du fait que la résistance opposée à leur passage-y est moindre qu'à l'intérieur de la masse de combustible. Dans le cas où le combustible utilisé.est bi- tumineux, la résistance dans la zone centrale est aggravée par la présence d'une zone plastique, dont la position et le contour sont plus ou moins irréguliers, et qui se cons- titue par suite de la fusion du combustible au cours de la carbonisation.
I résulte finalement que la grande masse des
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gaz carbonisants monte le long de la proi ou à la périphé- rie de la colonne et que la carbonisation n'avance que len- tement vers l'intérieur sous l'action de la chaleur rayonnée par la paroi chaude et l'étroite zone de combustible chaud, et de celle transmise lentement par conduction à la zone intérieure. Le combustible non carbonisé de la zone inté- rieure descend. Au lieu que ce soit uniquement du coke qui parvient à la zone de réaction, ce qui est la condition d'une bonne gazéification, c'est un anneau de coke entourant un noyau de combustible non carbonisé qui y parvient, d'où un abaissement du rendement et de la capacité de production de l'appareil.
La faible épaisseur de l'anneau de combustible à travers lequel les gaz cheminent, jointe à la conductibili- té assez faible du combustible, ne sont pas favorables à une bonne extraction de la chaleur des gaz, et il peut arri- ver que ceux-ci quittent la surface supérieure du lit de combustible en ayant conserve un(, grande partit? de leur chaleur sensible.
Le but de la présente invention est d'établir des diaphragmes, métalliques de préférence, qui descendent dans la partie supérieure de la colonne de combustible et qui offrent ainsi, à l'intérieur de celle-ci une grande étendue de surface le long de laquelle les gaz chauds puissent che- miner.
Une caractéristique de l'invention est que contrai- rement aux cloisons dont l'emploi avait été préconisé an- térieurement pour subdiviser la partie supérieure de la couche de combustible, ces diaphragmes ne s'étendent pas d'une paroi à l'autre et ne partagent donc pas la couche de combustible en secteurs complètement séparés. de fait que
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les diaphragmes ne vont pas d'une paroi à l'autre permet le passage des gaz latéralement' d'un secteur à l'autre de la partie supérieure de la colonne et tend à uniformiser la pression latéralement dans celle-ci. Cette pression unifor- me tend à produire un flux de gaz uniforme à braver:.; les di- verses parties du lit de combustible et empêche la concen- tration du flux dans un seul secteur.
Avec des cloisons qui vont d'une paroi à l'autre et qui compartimentent complète- ment le combustible, on court le risque continuel d'une tel- le concentration du flux dans un seul secteur et par suite d'un défaut de carbonisation dans les autres.
Le fait que les diaphragmes ne s'étendent pas d'une paroi à l'autre permet aussi de les rendre mobiles, ce qui dans. bien des cas est très avantageux. Ce mouvement n'a pas besoin d'être de grande amplitude, une légère oscilla- tion du diaphragme par exemple pourra suffire à ouvrir une fissure suffisante pour fournir au gaz un passage supplé- mentaire en plus du passage le long du diaphragme au'il emprunte quand le diaphragme est immobile. Au lieu de le faire osciller, on peut légèrement soulever puis abaisser le diaphragme ou encore le soulever un peu et le laisser redescendre lentement avec le combustible.
Dans ce dernier cas, le diaphragme peut avoir un profil légèrement -cunéiforme de sorte qu'un très faible relèvement du diaphragme ouvre une fissure suffisante au passage d'une grande quantité de gaz
L'emploi de ces diaphragmes assure une distribution beaucoup plus uniforme du flux de gaz à travers toute la partie supérieure du lit de combustible et met en contact le charbon qui est à l'intérieur du lit avec les gaz car- bonisants.
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Le trajet que la chaleur est obligée de parcourir par conduction à travers le charbon se trouve considérable- ment réduit, et le charbon de l'intérieur de la colonne peut être carbonisé avant d'atteindre la zone de gazéifi- cati.on.
Les gaz carbonisants chauds sont mis en contact avec une quantité plus grande de combustible et leur cha- leur sensible peut leur être en grande partie enlevée et récupérée dans le haut de la colonne de combustible.
Les diaphragmes sont faits de préférence d'un mé- tal résistent bien à la chaleur, ceci pour la solidité et parce qu'en employant du métal on n'est pas obligé de les faire épais et encombrants. Un peut cependant, si l'on veut, les constituer en matière réfractair, ce qui leur donne l'avantage de pouvoir emmagasiner plus de chaleur empruntée aux gaz et de la rayonner pendant les périodes où le gaz carbonisant ne passe pas ou ne passe qu'en quantité réduite à travers le charbon, comme cela se produit dans certains
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modes de IOY1C:,¯I.UYlitC:W Uttl, du j<;i:;,o;,Ù.fi<:.
L'invention est décrite plus complètement ci-après avec référence aux dessins ci-joints, qui la représentent à titre d'exemple dans son application à un gazogène pour gaz à l'eau.
La fig. 1 est une coupe verticale d'un gazogène pour gaz à l'eau pourvu de diaphragmes dans la partie supé-
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La fig. 2 est une coupe horizontale suivant la ligne 2 - 2 de la fig. L.
La fig. 3 est une coupe, à une échelle plus grande, d'un diaphragme à profil cunéiforme.
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Les figs. 4 et 5 représentent en coupe horizontale d'autres formes de diaphragmes.
Sur les figs. 1 et 2, 1 désigne l'ensemble du ga- zogène pour gaz à l'eau choisi comme exemple, 2 le tuyau de soufflage d'air, 3 la conduite d'arrivée de vapeur: pour la marche ou circulation ascendante et 4 les deux conduites d'arrivée de vapeur pour la marche ou circulation descendan- te. @ désigne l'ennemble de la colonne de combustible, qui comprend la zone de gazéification 6 et la zone de carboni- sation 7.8 désigne un conduit d'évacuation des gaz de souf- flage s'amorçant en-dessous de la zone de carbonisation. 9 désigne un conduit supérieur d'évacuation s'amorçant au- dessus de la zone de carbonisation, pour le gaz à l'eau pro- duit pendant la marche ascendante, ainsi que pour le gaz de houille.
10 désigne un conduit inférieur d'évacuation pour le gaz à l'eau formé pendant la marche descendante.
Il désigne les diaphragmes placés à peu près ver- ticalement dans la partie supérieure du'gazogène, ou zone' de carbonisation. Tels qu'ils sont représentés, ce sont des plaques faites d'un métal résistant à la chaleur, dont l'é- paisseur décroit de haut en bas, suspendues à un châssis portant des barres 12 qui passent dans des presse-étoupe 13 disposés au haut du gazogène. Les diaphragmes peuvent être animés d'un mouvement de monte et baisse de petite amplitude à l'aide des engrenages 14, commandés de toute façon appro- priée, qui engrènent avec les crémaillères formées sur les barres 12.
On observera que les plaques sont disposées ra- dialement qu'elles ne se rejoignent pas au centre et qu'elles ne se prolongent pas jusqu'à la paroi du gazogène, de sorte que les compartiments qu'elles forment dans la zone de car- bonisation sont ouverts et communiquent entre eux à leurs extrémités extérieures et intérieures.
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La fig. 3 représente dans sa position haute un diaphragme à. profil cunéiforme,11 désigne le diaphra.gme, 16 le combustible en voie de carbonisation, 17 les fissures produites par le relèvement du diaphragme. Les flèches in- diquent le chemin suivi par le flux ascendant de gaz car- bonisants chauds. Le diaphragme cunéiforme ]-'avantage
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Les diaphragmes peuvent être chanfreines dans l'autre sens horizontal pour la même raison.
Le diaphragme représenté sur la fig. 4 est on- dulé, ce qui lui donne une plus grande surface que s'il était plat et ouvre plus d'espace au passage du gaz du fait que le charbon ne remplit jamais complètement les creux.
La fig. 5 représente un diaphragme cannelé. Les cannelures ne se remplissent pas complètement de charbon et offrent de petits conduits pour le passage des gaz chauds.
Comme il a été dit plus hauts ces diaphragmes sont de préférence en un métal résistant à la chaleur, mais ils peuvent aussi être en matière réfractaire. La disposition rad.iale des diaphragmes, telle qu'elle est représentée sur la. fig. 2, est facultative. D'autres dispositions peuvent être avantageuses, qui dépendent de la manière dont le com- bustible est chargé et d'autres conditions.
Les figs. 1 et 2 représentent un gazogène d'un type particulier, mais les diaphragmes peuvent aussi être utilisas dans un gazogno pour gaz à l'eau du modèle cou- rant actuel, dans lequel le conduit d'évacuation des gaz de soufflage 8 de la fig. 1, qui part du milieu de la colonne de combustible, n'existe pas, et dans lequel les gaz de
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soufflage traversant la partie supérieure de la colonne, où le combustible bitumineux esten voie de carboulaation, et sont évacués par un conduit supérieur tel que 9 sur la fi'g. 1.
Il existe différentes manières de faire fonctionner le gazogène de la fig. 1. L'une d'elles est exposée ci-après à titre d'exemple.
Le coke qui se trouve dans la zone de réaction 6 est porté l'incandescence par un soufflage à travers le conduit 2, tandis que les gaz provenant de ce soufflage sont évacués en 8 vers des accumulateurs de chaleur (non représentés). Puis le soufflage est coupé et la vapeur est admise au pied de la colonne de combustible par l'orifice 3. Le gaz à l'eau ainsi formé monte de la zone de réaction 6 dans la masse de charbon bitumineux en voie de carbonisa- tion dans la zone 7, qu'il traverse en cheminant le long des diaphragmes 11, qui peuvent être lentement levés et abais- sés à l'aide des pignons 14. Une autre partie du gaz à l'eau formé suit la paroi du gazogène. La direction de l'ensemble du flux est indiquée par des flèches.
Au lieu d'évacuer les gaz de soufflage en 8, on peut les diriger en tout ou en partie au travers de la zone de carbonisation, afin d'avoir
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un volume) P;L\1.r-1 ccm:i.dr5;t:'r.),b1.8 de f!.R.7., chauds pour la c71rboni- sation.
Ce qui vient d'être exposé n'est qu'un des nombreux modes de fonctionnement dans lesquels les diaphragmes peu- vent être utilisés. Ils conviennent partout où des gaz chauds traversent la colonne de combustible d'un gazogène, et ils
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