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APPAREIL POUR LA PRODUCTION CONTINUE DE GAZ COMBUSTIBLES
Priorité de la demande de brevet déposée en Suisse le 29 décembre 19-7, sous le n 30.364,au nom de la Société susdite.
La présente invention concerne, d'une manière gén raie, le production continue de gaz combustibles à partir d'un combustible carboné solide par la réaction de ce com- bustible avec de l'oxygène ou de l'air enrichi en oxygène, dans lequel ce combustible est en suspension, ainsi que sur des oxydes fluides, tels que de la vapeur d'eau ou du gaz carbonique, capables de réagir endothermiquement sur du car- bone chaud par 1* absorption de chaleur pour donner des gaz combustibles. L'invention vise, plus particulièrement, des perfectionnements apportés à l'appareil au moyen duquel les réactions ci-dessus peuvent être appliquées d'une façon sim- ple et efficace pour la production de gaz combustible,,, ces réactions étant effectuées simultanément, mais sensiblement séparément dans la même chambre de gazéification.
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Dans une demande de brevet déposée ce jour et ayant pour titre "Procédé et appareil pour la production de gaz com bustibles à grand pouvoir calorifique" la Demanderesse a dé- crit un procédé et un appareil perfectionnés pour la gazéifi- cation d'un combustible solide finement divisé. En bref, ce procédé perfectionné consiste à introduire continuellement le combustible solide pulvérisé dans un courant d'oxygène ou d'a enrichi en oxygène dans des conditions telles qu'il se forme une suspension du combustible dans l'oxygène, cette suspensif.
ainsi formée étant ensuite introduite continuellement sous la forme d'un jet dans une chambre de gazéification préchauffée jusqu'à une température supérieure à la température d'inflam- mation de la suspension, celle-ci étant enflammée rapidement dans l'appareil et entourée par une enveloppe s'écoulant avec elle et contenant de la vapeur d'eau ou un autre oxyde fluide capable de réagir endothermiquement sur du carbone chaud pour donner, par exemple, un mélange combustible d'oxyde de carbon et d'hydrogène. Il y a donc simultanément, dans la chambre de gazéification, une zone centrale fortement chauffée dans la- quelle une réaction exothermique a lieu, et une zone extérieu re entourant la précédente, zone où les températures sont in- férieures et dans laquelle une réaction endothermique a lieu.
L'un des objets de la présente invention est de cré= er un appareil nouveau et perfectionné convenant particulière ment bien pour assurer que les zones mentionnées ci-dessus de réaction exothermique et de réaction endothermique existant dans une chambre de gazéification soient maintenues sensible- ment séparées à un haut degré quant à leur fonctionnement, bien qu'elles soient en contact sur leurs bords, pour que la progression de la réaction exothermique ne soit pas troublée d'une façon appréciable par les agents de réaction de la zone endothermique, et que l'isolement des parois de la chambre de
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gazéification par rapport à la zone exothermique par les agent de réaction de la zone endothermique soit maintenu continuelle- ment pour protéger la totalité de ces parois contre des tempé- ratures qui, autrement,
pourraient les faire fondre rapidement.
L'invention a encore pour objet d'autres perfection- nements, ainsi que d'autres avantages ou résultats de fonction- nement pouvant être obtenus au moyen du procédé et du disposi- tif qui sont décrits ci-dessous.
Suivant la présente invention on réalise un nouvel appareil perfectionné pour la mise en oeuvre du procédé qui fait l'objet de la demande de brevet connexe mentionnée plus haut. Une caractéristique essentielle du présent perfectionne- ment réside dans les moyens spéciaux destinés à l'introduction, dan-s la chambre de gazéification, de vapeur d'eau ou d'un au- tre oxyde fluide capable de réagir endothermiquement sur du car- bone chaud pour produire des gaz combustibles.
Cette caractéri tique perfectionnée de l'appareil comprend un ajutage annulai- re entourant les moyens de distribution par lesquels la suspon sion de combustible solide pulvérisé et d'oxygène est introdui- te dans la chambre de gazéification, cet ajutage ayant une for- me telle et étant disposé d'une façon telle que l'agent de réa tion endothermique mentionné soit introduit, dans l'extrémité d'admission rétrécie et conique de la*chambre de gazéification, sous la forme d'une enveloppe conique creuse et tourbillonnan- te, s'écoulant d'abord le long des parois de la chambre de ga- zéification,
sous la forme d'une sorte de voile se déplaçant sur la surface des parois sur un trajet circulaire à dilatatio. faisant généralement un angle aigu avec l'axe longitudinal du courant ou jet de la suspension de combustible solide dans de l'oxygène, suspension qui est introduite simultanément dans la partie creuse du jet d'agent de réaction endothermique, et s'é- coulant sensiblement concurmment avec ce jet pour entrer dans
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la chambre de gazéification dans des zones dont la section tran versale va en augmentant de surface dans le sens de l'écoulement des agents de réaction en question. En général, le trajet d'é- coulement de l'agent réagissant endothermiquement peut être cor. sidéré comme représentant une sorte de tourbillon hyperbolique immédiatement avant et après sa sortie de l'ajutage annulaire.
Sur le dessin annexé, qui fait partie intégrante de la présente description et dans lequel on a représenté, à ti- tre d'exemple, un type préféré d'appareil pour la mise en oeu- vre du procédé qui fait l'objet de l'invention, sans que celle- ci soit limitée toutefois à l'appareil représenté : La fig. 1 est une vue en coupe verticale passant par la tête du brûleur d'une chambre de gazéification présentant les caractéristiques de la présente invention.
Le fig. 2 est une vue en coupe suivant II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue à une plus grande échelle montrant une partie de la tête d'ajutage représentée dans la fig.
1 et servant à introduire l'agent à réaction endo- thermique dans la chambre de gazéification de la pré- sente invention.
Les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes pièces dans toutes les figures du dessin.
La tête de brûleur de l'appareil de gazéification in= diqué dans le dessin montre une partie d'une chambre de réac- tion combinée 1 formée, de préférence, par des parois en mati-. re réfractaire 2 et ayant une forme sensiblement conique. L'ex tréfilé plus large de la chambre de réaction 1 peut être relit- à un capteur de poussière approprié servant à retenir les cen- dres pulvérulentes contenues dans le combustible solide consu- mé et à les séparer du gaz produit. Plusieurs de ces têtes de brûleurs de la chambre de réaction peuvent être reliées à un séparateur de poussière commun si on le préfère.
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Le combustible solide pulvérisé, ainsi que les agent de réaction sous forme de gaz ou de vapeurs sont introduits dans l'espace de réaction 1 à son extrémité conique. Un mélan- ge sensiblement homogène, préalablement formé, de combustible solide pulvérisé en suspension dans de l'oxygène (préparé dans un appareil non représenté) peut être injecté dans l'espace de réaction 1 par un ou plusieurs tuyaux de distribution , selon ce qu'on préfère. Dans l'appareil représenté par les figures, trois tuyaux de distribution de ce genre sont disposés à l'in- térieur d'une chemise de refroidissement 4.
Un tuyau 1 sert à introduire dans la chemise de refroidissement un agent de re- froidissement approprié qui sort ensuite de cette chemise de refroidissement par un tuyau 6 après avoir baigné les t uyaux de distribution de combustible 3. Comme le montre le dessin, l'extrémité intérieure de la chemise de refroidissement fait partie de la paroi d'extrémité de l'espace de réaction 1.
Cet- te extrémité de la chemise de refroidissement 4 qui fait par- tie de la paroi d'extrémité de la chambre de réaction 1 est en tourée par une pièce en matière réfractaire 1 formant une paroi de l'ajutage annulaire pour l'introduction de l'agent de réac- tion endothermique dans la chambre de réaction; l'organe 2 en matière réfractaire est fait, de préférence, d'une seule pièce- En combinaison avec la partie 8 des parois en matière réfrac- taire 2 de la chambre de réaction, cette pièce en matière ré- fractiare 7 forme l'ajutage annulaire 9 dont l'extrémité de distribution est sensiblement co-axiale à l'axe longitudinal de la chambre de réaction 1 et à celui de la chemise de refroi dissement 4.
Au moyen de l'ajutage annulaire 9, de la vapeur d'es du gaz carbonique, ou analogue, ou des mélanges, sont injectés dans la chambre de réaction séparément mais en même temps qu'un mélange de combustible solide et d'oxygène à gazéifier. A cet
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effet, cet ajutage annulaire 9 est mis en communication direc- te, par des canaux horizontaux 10a et par le conduit annulaire 10, avec une source d'agent approprié de réaction endothermique arrivant sous pression par le conduit 11. Ces canaux horizon- taux 10a sont, par construction, un prolongement du conduit annulaire 10 et ils sont formés par des rangées de briques 10b espacées, mais alignées, la paroi supérieure et la paroi infé- rieure des conduits 10a étant ainsi maintenues espacées l'une de l'autre.
Dans cette construction, comme le montrent les figs 1 et 2, lesdits conduits 10a sont tous reliés entre eux en des points espacés, par d'autres conduits annulaires 10c représen- tant une contrepartie du conduit 10 qui est en communication directe avec le conduit 11. En outre, comme il est préférable, pendant le fonctionnement de l'appareil représenté, d'introdui- re l'agent de réaction endothermique après l'avoir préchauffé jusqu'à des températures très élevées, qui ne soient pas infé- rieures à 1200 C environ, il est préférable aussi de réaliser les conduits et les canaux 10, 10a 10c et 11 en une matière réfractaire et calorifuge,
de façon à éviter autant que possi- ble tout transfert de chaleur de ces conduits et canaux à tra- vers la maçonnerie voisine dans le chemise de refroidissement 4 qui entoure les tuyaux servant à distribuer la suspension re- froidie de combustible solide dans la chambre de réaction de l'appareil de gazéification. Pour chauffer préalablement le gaz ou la vapeur de réaction endothermique, le conduit 11 peut être mis en.communication, à son extrémité inférieure, avec tout ap- pareil préféré utilisé dans ce but, tel qu'un régénérateur, un récupérateur, etc...
Pour de nombreuses applications de l'appareil perfec- tionné en question, un seul tuyau 3 muni d'une chemise est suf- fisant pour injecter le mélange de combustible et d'oxygène dans la chambre de réaction, ainsi qu'on l'a dit plus haut.
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Pour de grandes installations il peut toutefois être utile, cc me le montre le dessin, d'employer plusieurs tuyaux montés dans uno chemise de refroidissement commune, et en pareil cas il est avantageux de disposer ces tuyaux symétriquement par rel port à l'axe longitudinal de la chambre de réaction. Lorsqu'on utilise plusieurs de ces tuyaux 3, il peut être particulière- ment avantageux de disposer un autre conduit 13, dans l'espa- ce compris entre ces tuyaux, ce conduit étant destiné à injec- ter une petite quantité d'agent de réaction endothermique di- rectement dans la chambre de réaction, de façon à empêcher tou= te accumulation fortuite de cendre du combustible solide à l'a trémité de la chemise de refroidissements.
L'ajutage annulaire a une forme telle qu'il distri- bue le gaz ou la vapeur de réaction endothermique qui entre, en lui donnant la forme d'une enveloppe continue ou d'une sor- te de rideau continu, en mouvement et entourant notamment la zone de réaction exothermique primaire produite par l'oxydation rapide du charbon pulvérisé avec l'oxygène dans lequel il est en suspension; les températures développées dans cette zone exothermique sont exceptionnellement hautes et elles endomma- geraient les parois en matière réfractaire, notamment près des orifices de sortie débouchant dans les tuyaux .1 de distribu- tion du combustible, si ces parois n'étaient pas protégées par cette enveloppe continue, en mouvement, de gaz ou de vapeur de réaction endothermique.
En outre, les particules de charbon com tenant le cas échéant du carbone résiduel qui n'a pas été oxy- dé dans la zone précédente de réaction exothermique, ne peuvent pas, lorsqu'elles sortent de la zone de réaction exothermique, se déposer directement sur les parois de la chambre de réactio= .le parce qu'elles sont obligées de traverser d'abord l'envelop- pe ou le rideau de vapeur d'eau ou de gaz carbonique, ou analo- gue, qui se meut le long des parois de la chambre de réaction;
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pendant ce mouvement, pendant lequel ces particules tendent au si à être entraînées par le mouvement de cette enveloppe, le carbone résiduel des particules de charbon réagit endothermi- quement avec la vapeur d'eau, le gaz carbonique, ou analogue, et il est transformé en oxyde de carbone, ce qui réduit énco- re la température des gaz dans lesquels ces particules sont en suspension,* Les cendres du combustible sont ensuite extraites elles-mêmes de la chambre de réaction pendant qu'elles sont en= core en suspension dans le mélange de gaz ou de vapeur résul- tant de la diffusion des produits des zones de réaction, endo- thermique et exothermique, d'une zone dans l'autre.
L'ajutage ± est destiné particulièrement à distri- buer du fluide de réaction endothermique dans l'espace de réac= tion sous la forme d'une enveloppe conique creuse s'écoulant en tourbillonnant. La suspension de combustible pulvérisé est injectée dans la partie creuse de cette enveloppe, où elle s'enflamme immédiatement à une petite distance de l'extrémité de distribution des tuyaux distributeurs , en oxydant partiel- lement le carbone contenu dans le combustible.
L'une des rai- sons principales pour' lesquelles on donne la forme décrite pla haut à l'enveloppe de gaz ou de vapeur, c'est qu'il s'agit d'é= viter une diffusion trop hâtive du fluide de réaction endother= talque dans la zone exothermique primaire et de retarder cette diffusion jusqu'à ce que sensiblement tout l'oxygène contenu dans cette zone ait été utilisé pour assurer l'oxydation. Un mélange prématuré du fluide de réaction endothermique avec des agents de réaction de la zone exothermique aurait un effet nui- sible sur la progression de la gazéification, c'est-à-dire qu'il diluerait l'oxygène employé, qu'il réduirait d'une façon indésirable la température pouvant être atteinte autrement dans la zone exothermique et qu'il réduirait considérablement le rendement de l'opération de gazéification.
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Ainsi qu'on l'a déjà dit, les parois de l'ajutage an nulaire 9 sont constituées par des briques réfractaires 8 en combinaison avec la pièce réfractaire 7, qui est représentée à une plus grande échelle dans la fig. 3* La surface extérieure de la pièce 2 a sensiblement la forme d'un cône et elle présen te un orifice central par lequel on peut insérer la chemise dé refroidissement des tuyaux .1 de distribution du combustible.
Cet orifice central doit avoir, de préférence, un diamètre tel qu'il y ait, dans des conditions de fonctionnement,, un contai entre cette chemise de refroidissement et les parois de cet orl fice central. La surface conique extérieure de la pièce réfrac taire 7 porte une série de côtes ou de saillies parallèles 12 qui, par suite de la conicité de cette surface, sont légère- ment inclinées à leur base vers le centre de la chambre de réa- tion ; en outre, ces saillies font également, avec l'axe de l'c rifice central de la pièce en matière réfractaire, un angle tel que leur prolongement rayonne en s'écartant du centre de la chambre de réaction.
Ces nervures ou projections subdivisent l'ajutage annulaire ± en plusieurs petits canaux ou conduits qui ont pour effet que le fluide de réaction endothermique qui les traverse est distribué avec un mouvement en spirale, est dirigé de façon à s'écarter de l'axe longitudinal de la cham- bre de réaction, et prend la forme d'un cône creux allant en se dilatant et se déplaçant le long de la surface conique de l'espace de réaction près de l'ajutage du brûleur. Le fluide continue à se mouvoir ainsi en spirale sur tout son trajet en- tre l'ajutage annulaire/et l'extrémité plus large de la chambre de réaction et, le cas échéant, jusqu'au séparateur de poussiè re relié à cette chambre.
Ceci empêche l'enveloppe conique de fluide à réaction endothermique de pénétrer dans la zone cen- trale de la chambre de réaction et d'interrompre la zone de réaction endothermique ou de pénétrer dans cette zone.
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L'appareil de gazéification qui fait l'objet de la présente invention permet d'obtenir une production continue de gaz combustibles présentant de fortes concentrations d'oxyde de carbone ainsi que d'hydrogène, à partir d'un combustible so- lide finement divisé. Il peut également être utilisé avantageu- sement et d'une façon analogue pour la gazéification de combus- tibles liquides.
L'invention décrite ci-dessus est appliquée sous une forme particulière et d'une manière particulière, mais elle peut aussi l'être de différentes manières sans qu'on sorte pour cela de son domaine.
REVENDICATIONS
1) Appareil pour la gazéification d'un combustible solide finement divisé et en suspension dans de l'oxygène et des agents de gazéification à réaction endothermique, le com- bustible étant introduit par soufflage, au moyen d'oxygène, dans une enceinte de réaction dans laquelle s'accomplissent la réaction exothermique et la réaction endothermique, carac- térisé par le fait que les moyens pour l'introduction des sub- stances à réaction endothermique dans l'enceinte de réaction sont disposés de façon à entourer l'entrée du mélange de com- bustible et d'oxygène de telle sorte que le long des parois de l'enceinte de réaction il se forme une couche continue de la substance à réaction endothermique, qui enveloppe la zone de la réaction exothermique.
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APPARATUS FOR THE CONTINUOUS PRODUCTION OF COMBUSTIBLE GASES
Priority of the patent application filed in Switzerland on December 29, 19-7, under number 30.364, in the name of the aforementioned Company.
The present invention relates generally to the continuous production of combustible gases from a solid carbonaceous fuel by the reaction of this fuel with oxygen or oxygen-enriched air, in which this fuel is in suspension, as well as on fluid oxides, such as water vapor or carbon dioxide, capable of endothermically reacting with hot carbon by absorption of heat to give fuel gases. The invention relates more particularly to improvements made to the apparatus by means of which the above reactions can be applied in a simple and efficient manner for the production of fuel gas ,,, these reactions being carried out simultaneously, but substantially separately in the same gasification chamber.
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In a patent application filed today and entitled "Method and apparatus for the production of combustible gases with high calorific value" the Applicant has described an improved method and apparatus for the gasification of a solid fuel. finely divided. Briefly, this improved process involves continuously introducing the pulverized solid fuel into a stream of oxygen or oxygen enriched α under conditions such that a suspension of the fuel in oxygen forms, this slurry.
thus formed being then introduced continuously in the form of a jet into a gasification chamber preheated to a temperature above the ignition temperature of the suspension, the latter being ignited rapidly in the apparatus and surrounded by a shell flowing with it and containing water vapor or other fluid oxide capable of endothermically reacting with hot carbon to give, for example, a combustible mixture of carbon monoxide and hydrogen. There is therefore simultaneously, in the gasification chamber, a strongly heated central zone in which an exothermic reaction takes place, and an external zone surrounding the preceding one, zone where the temperatures are lower and in which an endothermic reaction. takes place.
One of the objects of the present invention is to create a new and improved apparatus particularly suitable for ensuring that the above-mentioned zones of exothermic reaction and endothermic reaction existing in a gasification chamber are substantially maintained. separated to a high degree as to their operation, although they are in contact at their edges, so that the progress of the exothermic reaction is not appreciably disturbed by the reactants of the endothermic zone, and that the isolation of the walls of the
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gasification with respect to the exothermic zone by the reaction agents of the endothermic zone is maintained continuously to protect all of these walls against temperatures which otherwise
could melt them quickly.
The subject of the invention is still further improvements, as well as other advantages or operating results obtainable by means of the method and the device which are described below.
According to the present invention, a new improved apparatus is produced for carrying out the method which is the subject of the related patent application mentioned above. An essential characteristic of the present improvement resides in the special means intended for the introduction into the gasification chamber of water vapor or of another fluid oxide capable of endothermically reacting with carbon. hot to produce combustible gases.
This improved feature of the apparatus comprises an annular nozzle surrounding the delivery means by which the suspension of pulverized solid fuel and oxygen is introduced into the gasification chamber, this nozzle having a shape such as: and being arranged in such a way that the mentioned endothermic reactant is introduced, into the constricted and conical inlet end of the gasification chamber, in the form of a hollow and swirling conical casing , first flowing along the walls of the gasification chamber,
in the form of a kind of veil moving on the surface of the walls in a circular path with expansion. generally forming an acute angle with the longitudinal axis of the stream or jet of the solid fuel suspension in oxygen, which suspension is simultaneously introduced into the hollow part of the jet of endothermic reaction agent, and flowing substantially concurrently with this jet to enter
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the gasification chamber in areas whose cross section increases in surface area in the direction of flow of the reaction agents in question. In general, the flow path of the endothermically reacting agent can be cor. flabbergasted as representing some kind of hyperbolic vortex immediately before and after exiting the annular nozzle.
In the accompanying drawing, which forms an integral part of the present description and in which there is shown, by way of example, a preferred type of apparatus for carrying out the process which is the subject of the invention. invention, without however being limited to the apparatus shown: FIG. 1 is a vertical sectional view passing through the burner head of a gasification chamber exhibiting the characteristics of the present invention.
Fig. 2 is a sectional view along II-II of FIG. 1.
Fig. 3 is a view on a larger scale showing part of the nozzle head shown in FIG.
1 and serving to introduce the endothermic reaction agent into the gasification chamber of the present invention.
Like reference numerals denote the same parts in all figures of the drawing.
The burner head of the gasification apparatus shown in the drawing shows a portion of a combined reaction chamber 1 preferably formed by mat walls. refractory 2 and having a substantially conical shape. The wider wire of the reaction chamber 1 can be connected to a suitable dust collector serving to retain the powder ash contained in the solid fuel consumed and to separate it from the produced gas. Several of these reaction chamber burner heads can be connected to a common dust separator if preferred.
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The pulverized solid fuel, as well as the reaction agents in the form of gases or vapors are introduced into the reaction space 1 at its conical end. A substantially homogeneous mixture, previously formed, of pulverized solid fuel suspended in oxygen (prepared in an apparatus not shown) can be injected into the reaction space 1 through one or more distribution pipes, as required. 'we prefer. In the apparatus shown in the figures, three such distribution pipes are arranged inside a cooling jacket 4.
A pipe 1 serves to introduce a suitable cooling agent into the cooling jacket which then exits this cooling jacket through a pipe 6 after having bathed the fuel distribution pipes 3. As shown in the drawing, the inner end of the cooling jacket is part of the end wall of reaction space 1.
This end of the cooling jacket 4 which forms part of the end wall of the reaction chamber 1 is turned by a piece of refractory material 1 forming a wall of the annular nozzle for the introduction of the endothermic reaction agent in the reaction chamber; member 2 of refractory material is preferably made in one piece. In combination with part 8 of the walls of refractory material 2 of the reaction chamber, this part of refractory material 7 forms the annular nozzle 9, the dispensing end of which is substantially coaxial with the longitudinal axis of the reaction chamber 1 and that of the cooling jacket 4.
By means of the annular nozzle 9, es vapor of carbon dioxide, or the like, or mixtures, are injected into the reaction chamber separately but at the same time as a mixture of solid fuel and oxygen. carbonate. In this
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In fact, this annular nozzle 9 is placed in direct communication, via horizontal channels 10a and via annular conduit 10, with a source of suitable endothermic reaction agent arriving under pressure via conduit 11. These horizontal channels 10a are, by construction, an extension of the annular duct 10 and they are formed by rows of bricks 10b spaced apart, but aligned, the upper wall and the lower wall of the ducts 10a being thus kept spaced apart from one another.
In this construction, as shown in Figs 1 and 2, said conduits 10a are all connected to each other at spaced points, by other annular conduits 10c representing a counterpart of conduit 10 which is in direct communication with conduit 11. Further, as it is preferred, during operation of the apparatus shown, to introduce the endothermic reaction agent after preheating it to very high temperatures, which are not lower than. 1200 C approximately, it is also preferable to make the conduits and the channels 10, 10a 10c and 11 in a refractory and heat-insulating material,
so as to avoid as much as possible any transfer of heat from these conduits and channels through the adjacent masonry in the cooling jacket 4 which surrounds the pipes serving to distribute the cooled suspension of solid fuel in the chamber of reaction of the gasification apparatus. In order to preheat the endothermic reaction gas or vapor, the conduit 11 can be put in communication, at its lower end, with any preferred apparatus used for this purpose, such as a regenerator, a recuperator, etc. .
For many applications of the improved apparatus in question, a single jacketed pipe 3 is sufficient to inject the mixture of fuel and oxygen into the reaction chamber, as has been described. said above.
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For large installations it may however be useful, as shown in the drawing, to use several pipes mounted in a common cooling jacket, and in such a case it is advantageous to arrange these pipes symmetrically relative to the longitudinal axis. of the reaction chamber. When more than one of these pipes 3 is used, it may be particularly advantageous to arrange another pipe 13, in the space between these pipes, this pipe being intended to inject a small quantity of cleaning agent. endothermic reaction directly in the reaction chamber, so as to prevent any accidental build-up of solid fuel ash at the end of the cooling jacket.
The annular nozzle is shaped such that it distributes the entering endothermic reaction gas or vapor, forming it as a continuous envelope or continuous curtain sort, moving and surrounding. in particular the primary exothermic reaction zone produced by the rapid oxidation of pulverized carbon with the oxygen in which it is in suspension; the temperatures developed in this exothermic zone are exceptionally high and they would damage the walls of refractory material, in particular near the outlet openings opening into the fuel distribution pipes .1, if these walls were not protected by this continuous, moving envelope of endothermic reaction gas or vapor.
In addition, the carbon particles, possibly comprising residual carbon which has not been oxidized in the previous exothermic reaction zone, cannot, when they leave the exothermic reaction zone, settle directly. on the walls of the reaction chamber because they are obliged to pass first through the envelope or curtain of water vapor or carbon dioxide, or the like, which moves along walls of the reaction chamber;
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during this movement, during which these particles tend to be carried along by the movement of this shell, the residual carbon of the carbon particles reacts endothermically with water vapor, carbon dioxide, or the like, and is transformed to carbon monoxide, which greatly reduces the temperature of the gases in which these particles are suspended, * The ash from the fuel is then extracted itself from the reaction chamber while it is still suspended in the mixture of gas or vapor resulting from the diffusion of the products of the reaction zones, endothermic and exothermic, from one zone to another.
The ± nozzle is particularly intended to deliver endothermic reaction fluid into the reaction space in the form of a hollow conical swirling casing. The pulverized fuel suspension is injected into the hollow part of this envelope, where it ignites immediately at a small distance from the distribution end of the distributor pipes, partially oxidizing the carbon contained in the fuel.
One of the main reasons for giving the shape described above to the gas or vapor envelope is to avoid too hasty diffusion of the reaction fluid. endother = talc in the primary exothermic zone and to delay this diffusion until substantially all of the oxygen contained in this zone has been used to ensure oxidation. Premature mixing of the endothermic reaction fluid with reaction agents from the exothermic zone would have a detrimental effect on the progress of gasification, that is, it would dilute the oxygen employed, which it would reduce. undesirably the temperature otherwise attainable in the exothermic zone and that it would considerably reduce the efficiency of the gasification operation.
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As has already been said, the walls of the annular nozzle 9 are formed by refractory bricks 8 in combination with the refractory piece 7, which is shown on a larger scale in FIG. 3 * The outer surface of the part 2 has substantially the shape of a cone and it presents a central orifice through which the cooling jacket of the fuel distribution pipes .1 can be inserted.
This central orifice should preferably have a diameter such that there is, under operating conditions, a contai between this cooling jacket and the walls of this central orl fice. The outer conical surface of the refractory piece 7 carries a series of ribs or parallel protrusions 12 which, due to the taper of this surface, are slightly inclined at their base towards the center of the reaction chamber; in addition, these projections also form, with the axis of the central opening of the refractory material part, an angle such that their extension radiates away from the center of the reaction chamber.
These ribs or projections subdivide the annular nozzle ± into several small channels or conduits which have the effect that the endothermic reaction fluid passing through them is distributed with a spiral movement, is directed so as to deviate from the longitudinal axis of the reaction chamber, and takes the form of a hollow cone expanding and moving along the conical surface of the reaction space near the burner nozzle. The fluid thus continues to move in a spiral along its entire path between the annular nozzle / and the wider end of the reaction chamber and, where appropriate, up to the dust separator connected to this chamber.
This prevents the conical shell of endothermic reaction fluid from entering the central zone of the reaction chamber and interrupting or entering the endothermic reaction zone.
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The gasification apparatus which is the object of the present invention allows to obtain a continuous production of combustible gases having high concentrations of carbon monoxide as well as hydrogen, from a solid finely divided fuel. . It can also be used advantageously and in a similar way for the gasification of liquid fuels.
The invention described above is applied in a particular form and in a particular way, but it can also be applied in various ways without going beyond its scope for this.
CLAIMS
1) Apparatus for the gasification of a finely divided solid fuel suspended in oxygen and endothermically reacting gasification agents, the fuel being introduced by blowing, by means of oxygen, into a reaction chamber in which the exothermic reaction and the endothermic reaction take place, charac- terized in that the means for introducing the substances with endothermic reaction into the reaction chamber are arranged so as to surround the inlet of the mixture of fuel and oxygen so that along the walls of the reaction chamber a continuous layer of the endothermic reaction substance forms, which envelops the exothermic reaction zone.