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Monsieur Sven Carl Gunnar' EKELUNP.
La présente invention a pour but d'équiper un gazogène à vidange, de dispositifs pour la circulation du gaz et pour l'alimentation en continu du combustible. L'in- vention cherche à obtenir un gaz contenant une teneur aussi faible que possible en acide carbonique, en vapeur d'eau et en hydrocarbures,ce gaz comportant encore à la sortie du gazogène une température très élevée, par exemple de 9000 à 11000 C. De ce fait on peut employer ce gaz pour de nombreu- ses applications métallurgiques, notamment dans les instal- lations de réduction et les aciéries.
Avec un gazogène à vidange de construction ordinai- re la température que le gaz peut atteindre n'est que de 700 à 8000 C. Si on essaye d'élever au moyen d'air chaud la température de 2000 à 3000 C, la partie inférieure du gazo- gène est surchauffée et la garniture fond rapidement. Mais
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si on dispose une circulation gazeuse de sorte que du gaz de température assez basse est introduit dans la cuve, on arrive à supprimer cette difficulté. Le gaz s'élevant dans la cuve est alors divisé à la sortie principale, de sorte qu'une partie est conduite à travers une chambre de réchauf- fage disposée au-dessus de la cuve et est ramenée à la cuve du gazogène conjointement avec les produits de distillation cédés par le combustible.
On obtient de cette manière aussi un refroidissement dans la zone chaude de gazéification et une certaine égalisation thermique dans la colonne de combus- tible.
Pour pouvoir réaliser une circulation gazeuse constante, il est nécessaire que les conditions restent toujours les mêmes dans la chambre de réchauffage pour un mélange combustible donné. Si le combustible est introduit par reprises dans la chambre au moyen d'un dispositifde chargement ordinaire, la couche de combustible supérieur, qui est en contact avec le gaz de circulation sortant, re- çoit une température variable. Il en résulte que le gaz lui aussi sort à une température variable. Si donc la température est par moment trop basse, au-dessous de 1000 ou 2000 0, il en résulte une condensation du goudron sur le combustible froid. Lorsque la température s'élève ensuite, une grande quantité de goudron passe, à une limite détermi- née, avec le gaz de circulation et agit de manière génante sur les conditions de gazéification dans le gazogène.
Avec une température encore plus élevée, le goudron se transforme en poix et provoque des dépôts dans le système de circula- tion. Il est donc évident que la température doit être maintenue constante dans la chambre, afin de ne former cons- tamment et de n'enlever que du goudron clair et de bas point d'ébullition. Dans ce but, il faut que le combustible soit introduit en continu et il faut qu'il remplisse la chambre de réchauffage jusqu'à une certaine hauteur, par exemple toujours complètement. Ce résultat s'obtient de préférence du fait qu'un réservoir de combustible est assemblé de ma- nière hermétique avec la chambre, le combustible étant tiré
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de ce réservoir suivant besoin.
Le réservoir peut évidem- ment être disposé de manière que le combustible soit intro- duit par une vis sans fin, ou par un plateau, ou par un cy- lindre dans la chambre, mais la disposition la plus simple consiste à monter le réservoir directement au-dessus de la chambre, de sorte que le combustible passe de lui-même dans cette chambre. Le réservoir peut contenir le combustible nécessaire pour une période de huit heures par exemple, ou pour une période plus longue. Il est pourvu dans le haut d'une ouverture qui peut être fermée de manière hermétique au gaz et par laquelle on charge de temps à autre du combus- tible d'une soute située au-dessus du gazogène. Pendant le remplissage du réservoir on peut y conduire de la vapeur afin d'éviter l'entrée de l'air qui pourrait provoquer des explosions.
Le couvercle peut aussi être remplacé par un dispositif de chargement, qui éventuellement peut fonction- ner automatiquement, et qui doit être établi de façon à résister à la pression gazeuse sans qu'il se produise de per- tes de gaz.
La soute est remplie progressivement de combusti- ble et de matières d'addition. Le combustible peut être par exemple un mélange de houille et de coke, et les additions par exemple des scories et du fer, le tout dans des propor- tions de mélange appropriées. On simplifie ainsi considé- rablement le mode opératoire par rapport à une disposition ne comportant pas de soute ni de réservoir et dans laquelle la matière de charge est mélangée en petites quantités et est introduite au moyen d'un dispositif de chargement ordi- naire.
Dans le dessin ci joint . La fig. 1 est une coupe transversale verticale d'un gazogène. La fige 2 est une coupe transversale d'un gazogène de construction quelque peu autre. La fige 3 montre un détail du dispositif d'in- troduction de l'air et du gaz de circulation dans le gazo- gène. La fige 4 montre un détail d'un dispositif pour l'in- troduction séparée de gaz et d'air.
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Dans la fig. 1,1 désigne la cuve, 2 la chambre de réchauffage, 3 le réservoir de combustible. La soute à charbon est désignée par 4. Le rapport des capacités de 1 et 2 dépend du genre de combustible employé. Lorsqu'on gazéifie uniquement du coke, 2 peut d'ordinaire être plus petit qu'en cas de gazéification de charbon riche en bitume.
Il importe principalement que le combustible soit complète- ment réchauffé et soit dégazéifié pour la majeure partie lorsqu'il parvient au niveau 5. Le gaz chaud à enlever est recueilli en 5 et est évacué en 6. Le gaz de circulation est recueilli en 7 et est évacué en 8. Il passe par un aspirateur 9, représenté schématiquement, et est ramené à la cuve, éventuellement en mélange avec l'air du gazogène.
L'air aussi bien que le gaz sont conduits à travers des tuyè- res à refroidissement d'eau, semblables à celles des hauts- fourneaux. Le creuset est du reste établi de manière sem- blable à celui du haut-fourneau et les étalages peuvent 8tre enveloppés par une chemise à refroidissement d'eau. La souf- flerie 9 peut être supprimée lorsque la disposition est telle que l'air exerce une action d'éjecteur sur le gaz de circulation et aspire ce gaz avec lui dans les ajutages qui se trouvent devant les tuyères. La vitesse de sortie du mélange air et gaz doit en pareil cas être suffisamment éle- vée pour empêcher une combustion dans les ajutages.
On peut intercaler dans le système de circulation, des poches à poussières, des condenseurs et des dispositifs épurateurs.
Le fer est enlevé en 10' et les scories en 10". On vidange en 10''', lorsqu'il se produit des obturations du foyer.
Dans la fig. 2, 1' désigne la cuve, 2' la cham- bre et 3' le réservoir. Le gaz sort par plusieurs conduits en 11 et est recueilli dans le conduit annulaire 12. La paroi est isolée de façon qu'aucune chaleur ne passe du gaz sortant au combustible plus froid. Le réservoir 3' est lui aussi isolé. Il faut employer de préférence des conduits
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de scories à refroidissement d'eauo
La fig. 3 montre un détail pour l'introduction de l'air et du gaz de circulation dans le gazogène. L'air ve- nant de la caisse à air 15 entre dans la tuyère 14 à re- froidissement d'eau. 16 désigne un clapet de nettoyage. La tuyère avec ajutage peut être établie comme dans un haut- fourneau et avec la même disposition, pour couper l'air par rotation de l'ajutage dans le porte-ajutage,ou peut compor- ter un tiroir.
Le jet de la soufflerie est dirigé de préfé- rence quelque peu vers le bas,ce qui fait que les scories restent chaudes et sont empêchées de couler dans l'ouverture de la tuyère. Le gaz de la caisse à gaz 18 pénètre dans le tuyau d'air par le raccord 17. La vitesse du mélange d'air et de gaz dans le tuyau est calculée de manière à être supérieure à la vitesse de combustion de ce mélange ou à cel- les des gaz hydrogénés existant dans le mélange en question.
De cette manière on évite toute combustion dans le tuyau et le mélange parvient sans modification dans le gazogène dans lequel il réagit avec le carbone qui le décompose. 19 dési- gne une botte de garniture et 20 une tige de nettoyage, qui permet de maintenir le raccord 17 ouvert. On dispose sur le tambour 18 et dans le reste du système de circulation, des clapets de nettoyage. Lorsqu'on'se sert de deux ou plu- sieurs ajutages, la caisse à gaz peut être supprimée, à con. dition de disposer pour chaque ajutage un tuyau de gaz parti- culier partant du niveau de dérivation. Le gaz est alors branché par deux ou plusieurs dérivations 8 et est conduit aux ajutages par un nombre correspondant de souffleries 9 et de tubes verticaux.
Cette disposition est particulière- ment avantageuse lorsque les souffleries sont des éjecteurs, dans lesquels l'air exerce sur le gaz une action d'éjecteur, c'est-à-dire aspire le gaz, que ces éjecteurs soient montés dans les tubes verticaux ou dans les conduits menant aux tuyères. Un autre mode de réglage de la vitesse de l'air et du gaz consiste à insérer à travers le clapet 16 des barres de diamètre différent, qui peuvent être reliées au clapet et
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qui diminuent la section interne des tuyaux.
La fige 4 montre un détail d'un dispositif pour l'introduction séparée du gaz et de l'air. 21 désigne une tuyère à gaz à refroidissement d'eau, 22 les tuyaux d'ame- née pour le gaz, 23 une communication entre la caisse à air et le tuyau à gaz, ce raccord étant pourvu d'une soupape de fermeture 24. 25 désigne un clapet de nettoyage étan- che au gaz. Lorsqu'il s'agit de nettoyer le tuyau à gaz, on ouvre la soupape 24 en totalité ou en partie, de sorte que le gaz est empêché de sortir par le clapet 25.
Ceci suppose que la pression régnant dans la caisse à air est quelque peu supérieure à la pression régnant dans la caisse à gaz et que l'air est introduit par la communica- tion 23 obliquement en direction contre le gaz, ainsi que le dessin permet de se rendre compte. 'L'air de soufflerie peut être coupé en même temps pour l'ajutage correspondant.
La tuyère à gaz reçoit une inclinaison vers le bas plus for- te que celle de la tuyère à air et n'est pas insérée aussi loin que cette dernière. Pour éviter une condensation inu- tile, le tuyau de gaz ne doit pas être en contact direct avec la tuyère, mais doit lui être relié de manière étanche au gaz. On peut employer deux ou plusieurs tuyères à air et une seule tuyère à gaz. Dans ce cas, la tuyère à gaz est établie juste entre les deux tuyères à air, au niveau ou au dessus du niveau de l'entrée de l'air,et est insérée sur la longueur requise dans le gazogène.
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-: R E V END l 0 A T ION S :-
1 Gazogène à vidange, caractérisé en ce qu'il comporte une combinaison d'une cuve pourvue d'un creuset de fusion dans le bas d'une chambre de réchauffage, d'un réservoir de combustible en communication avec cette cham- bre, et d'un système de circulation de gaz raccordé à la cuve et à la chambre.
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2 ttopcoBbntxxx Disposition d'un réservoir
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Mr. Sven Carl Gunnar 'EKELUNP.
The object of the present invention is to equip a gasifier with drain, devices for the circulation of gas and for the continuous supply of fuel. The invention seeks to obtain a gas containing as low a content as possible of carbonic acid, of water vapor and of hydrocarbons, this gas still comprising at the outlet of the gasifier a very high temperature, for example from 9000 to 11000. C. Therefore, this gas can be used for many metallurgical applications, especially in reduction plants and steelworks.
With a drain gasifier of ordinary construction the temperature which the gas can reach is only 700 to 8000 C. If one tries to raise the temperature by means of hot air from 2000 to 3000 C, the lower part gasoline is overheated and the packing melts quickly. But
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if there is a gaseous circulation so that gas of fairly low temperature is introduced into the tank, this difficulty can be overcome. The gas rising in the tank is then divided at the main outlet, so that part of it is conducted through a heating chamber disposed above the tank and is returned to the gasifier tank together with the gases. distillation products released by fuel.
Cooling in the hot gasification zone and some thermal equalization in the fuel column are also obtained in this way.
To be able to achieve a constant gas circulation, it is necessary that the conditions always remain the same in the heating chamber for a given combustible mixture. If the fuel is repeatedly introduced into the chamber by means of an ordinary charging device, the upper fuel layer, which is in contact with the outgoing circulating gas, receives a variable temperature. As a result, the gas also comes out at a variable temperature. If the temperature is at times too low, below 1000 or 2000 0, the result is a condensation of the tar on the cold fuel. When the temperature subsequently rises, a large quantity of tar passes, at a determined limit, with the circulating gas and has an adverse effect on the gasification conditions in the gasifier.
With an even higher temperature, the tar turns into pitch and causes deposits in the circulation system. It is evident, therefore, that the temperature must be kept constant in the chamber, so as to constantly form and remove only clear, low-boiling tar. For this purpose, the fuel must be introduced continuously and it must fill the reheating chamber to a certain height, for example always completely. This result is preferably obtained from the fact that a fuel tank is hermetically assembled with the chamber, the fuel being drawn.
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of this tank according to need.
The tank can of course be arranged so that the fuel is introduced by an endless screw, or by a plate, or by a cylinder into the chamber, but the simplest arrangement is to mount the tank directly. above the chamber, so that the fuel passes by itself into this chamber. The tank can contain the fuel needed for a period of eight hours, for example, or for a longer period. It is provided at the top with an opening which can be closed in a gas-tight manner and through which fuel is occasionally charged from a bunker situated above the gasifier. While filling the tank, it can lead to steam in order to prevent the entry of air which could cause explosions.
The cover may also be replaced by a charging device, which may possibly operate automatically, and which must be set up in such a way as to withstand the gas pressure without any loss of gas occurring.
The hold is gradually filled with fuel and additives. The fuel may be, for example, a mixture of coal and coke, and the additions, for example, of slag and iron, all in suitable mixing proportions. The procedure is thus considerably simplified with respect to an arrangement having no hold or tank and in which the charge material is mixed in small quantities and is introduced by means of an ordinary charging device.
In the attached drawing. Fig. 1 is a vertical cross section of a gasifier. Fig 2 is a cross section of a gasifier of somewhat different construction. Fig. 3 shows a detail of the device for introducing air and circulating gas into the gas generator. Fig. 4 shows a detail of a device for the separate introduction of gas and air.
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In fig. 1.1 designates the tank, 2 the reheating chamber, 3 the fuel tank. The coal bunker is designated by 4. The capacity ratio of 1 and 2 depends on the type of fuel used. When gasifying only coke, 2 can usually be smaller than when gasifying bitumen-rich coal.
It is mainly important that the fuel be completely reheated and be degassed for the most part when it reaches level 5. The hot gas to be removed is collected at 5 and is discharged at 6. The circulation gas is collected at 7 and is evacuated at 8. It passes through a vacuum cleaner 9, shown schematically, and is returned to the tank, optionally mixed with the air from the gasifier.
Both air and gas are conducted through water-cooled nozzles, similar to those in blast furnaces. The crucible is moreover set up in a similar manner to that of the blast furnace and the shelves may be surrounded by a water-cooled jacket. The blower 9 can be omitted when the arrangement is such that the air exerts an ejector action on the circulating gas and sucks this gas with it in the nozzles which are located in front of the nozzles. The outlet velocity of the air and gas mixture must in this case be high enough to prevent combustion in the nozzles.
Dust bags, condensers and purifying devices can be inserted in the circulation system.
The iron is removed in 10 'and the slag in 10 ". Emptying in 10" ", when blockages of the hearth occur.
In fig. 2, 1 'designates the tank, 2' the chamber and 3 'the reservoir. The gas leaves through several conduits at 11 and is collected in the annular conduit 12. The wall is insulated so that no heat passes from the exiting gas to the colder fuel. The reservoir 3 'is also isolated. It is preferable to use ducts
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of water-cooled slag o
Fig. 3 shows a detail for the introduction of air and circulation gas into the gasifier. The air from the air box 15 enters the water-cooled nozzle 14. 16 designates a cleaning valve. The nozzle with nozzle may be set up as in a blast furnace and with the same arrangement, to shut off the air by rotation of the nozzle in the nozzle holder, or may have a drawer.
The jet from the blower is preferably directed somewhat downwards, whereby the slag remains hot and is prevented from flowing into the nozzle opening. The gas from the gas box 18 enters the air pipe through connection 17. The speed of the mixture of air and gas in the pipe is calculated so as to be greater than the combustion speed of this mixture or to those of hydrogenated gases existing in the mixture in question.
In this way, any combustion in the pipe is avoided and the mixture passes without modification into the gasifier in which it reacts with the carbon which decomposes it. 19 denotes a boot of packing and a cleaning rod, which keeps the connector 17 open. Cleaning valves are arranged on the drum 18 and in the rest of the circulation system. When two or more nozzles are used, the gas box can be omitted. It is also necessary to have a specific gas pipe for each nozzle starting from the bypass level. The gas is then connected by two or more branches 8 and is led to the nozzles by a corresponding number of blowers 9 and vertical tubes.
This arrangement is particularly advantageous when the blowers are ejectors, in which the air exerts an ejector action on the gas, that is to say sucks in the gas, whether these ejectors are mounted in the vertical tubes or in the ducts leading to the nozzles. Another mode of adjusting the speed of the air and the gas consists in inserting through the valve 16 bars of different diameter, which can be connected to the valve and
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which reduce the internal section of the pipes.
Fig. 4 shows a detail of a device for the separate introduction of gas and air. 21 designates a water-cooled gas nozzle, 22 the inlet pipes for the gas, 23 a communication between the airbox and the gas pipe, this connection being provided with a shut-off valve 24. 25 denotes a gas-tight cleaning valve. When it comes to cleaning the gas pipe, the valve 24 is opened in whole or in part, so that gas is prevented from exiting through the valve 25.
This assumes that the pressure in the air box is somewhat higher than the pressure in the gas box and that the air is introduced by communication 23 obliquely in the direction against the gas, as the drawing allows to realize. 'The blower air can be shut off at the same time for the corresponding nozzle.
The gas nozzle has a steeper downward slant than the air nozzle and is not inserted as far as the air nozzle. To avoid unnecessary condensation, the gas pipe must not be in direct contact with the nozzle, but must be connected to it in a gas-tight manner. Two or more air nozzles and a single gas nozzle can be used. In this case, the gas nozzle is established just between the two air nozzles, at or above the level of the air inlet, and is inserted the required length into the gasifier.
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1 Emptying gasifier, characterized in that it comprises a combination of a tank provided with a melting crucible in the bottom of a reheating chamber, a fuel tank in communication with this chamber, and a gas circulation system connected to the tank and to the chamber.
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2 ttopcoBbntxxx Arrangement of a tank
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