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PROCEDE ET APPAREIL POUR EFFECTUER LA COMBUSTION COMPLETE DES COMBUSTIBLES
LIQUIDES.
La combustion du mazout est généralement effectuée après que ce combustible a été pulvérisé soit par un fluide comprimé tel que l'air ou la vapeur, soit par un dispositif mécanique, soit par les deux moyens combinés.
Le brùleur à mazout projette.ainsi un nuage de gouttelettes très fines de combustible le plus généralement brassées par l'air, de sorte que la combus- tion, une fois amorcée, se poursuit d'elle-même au sein du nuage ainsi pro- jeté par le brûleur. Cette combustion est très vive., mais il est indispen- sable qu' elle soit terminée avant que les gouttelettes liquides n'aient at- teint 1-'extrémité de leur trajectoire dans la chambre de combustion.
Avec les goudrons et les mazouts lourds,, le préchauffage et la pul- vérisation ne permettent pas d'éluder la nécessite d'urne combustion très ra- pide: les gouttelettes de combustible ont besoin pour brûler d'être mainte- nues au sein d'une flemet oxydante et très chaude, ce, qui implique une flam- me courte et une combustion très rapide., d'où, une chauffe nécessairement brutale. Dès,qu'on s'éloigne de ces conditions, soit par refroidissement pré- maturé, soit par manque d'air; des suies apparaissent et se déposent.
En par- ticulier, il n'est pas possible de réaliser des flammes longues et molles, neutres ou réductrices, avec formation d'oxyde de carbone et d'hydrogène li- bre, sans provoquer la séparation de quantités très abondantes de carbone pulvérulent dont la présence est gênante et parfois même préjudiciable. Ces dépôts sont dus au cracking des hydrocarbures lourds qui accompagne et pré- cède même généralement la combustion totale.
On a trouvée suivant la présente invention due aux travaux de Mes- sieurs A. LE COENT, H. GUILLON et R. ROUBINET, un procédé de combustion per- mettant d'éviter ces inconvénients par transformation préalable du combusti- ble liquide en combustible gazeux,
La présente invention a pour objet un procédé pour réaliser une com- bustion complète des combustibles liquides lourds du genre du mazout et des goudrons, caractérisé en ce que' la combustible liquide est d'abord complète-
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ment transformé en un mélange gazeux à base d'oxyde de carbone et d'hydro- carbures par combustion incomplète dans une quantité juste suffisante d'air ou autre gaz comburant préalablement chauffé,
et en ce que ce mélange gazeux est ensuite brûlé suivant un procédé connu.
L'invention a également pour objet des gazogènes pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus.
Suivant un mode préféré de mise en oeuvre du procédé, le combus- tible liquide est prélablement chauffé et introduit dans un four à parois réfractaires sous forme de filets liquides, de l'air préalablement chauffé étant introduit dans le four en même temps que lesdits filets liquides.
Dans ce cas, de l'air est de préférence insufflé à proximité im- médiate des filets liquides.
Des arrivées d'air peuvent être disposées de façon à balayer la zone du four dans laquelle le carbone résultant de la transformation du combustible aurait tendance à se déposer.
Suivant un autre mode préféré de mise en oeuvre du procédé, le combustible liquide ruisselle en couche mince sur des surfaces au contact des gaz et vapeurs qui cheminent à contre-courant dudit combustible liquide.
La description du procédé et de trois de ses modes préférés de mise en oeuvre a été faite en référence au dessin ci-annexé dans lequel:
La fige 1 représente la coupe verticale d'un four pour la mise en oeuvre du procédé suivant un premier mode.
La fig. 2 et la fig. 3 représentent un four pour-la mise en oeu- vre du procédé suivant le second mode, la fig. 2 étant une coupe verticale suivant CD de la fige 3, et la fig. 3 étant une coupe horizontale suivant AB de la fig. 2.
La fige 4 représente la coupe verticale d'un four pour la mise en oeuvre du procédé suivant un troisième mode.
Suivant un premier mode de mise en oeuvre du procédé, (voir fig.l), on utilise un gazogène constitué par un four 1 convenablement garni de ma- tière réfractaire et calorifuge. Ce four a, de préférence, la forme d'un cylindre vertical. Il comporte à sa base un orifice 2 servant à porter préalablement le four 1 à la température voulue au moyen d'un brûleur auxi- liaire ou de tout dispositif de type connu. Le mazout est préalablement chauffé à une température élevée qui est toutefois inférieure à celle à la- quelle commence le cracking. Il est alors amené par un tube 3 et pénètre dans le four 1 par un tube 6 entouré d'un conduit annulaire 7. De l'air chaud ou de l'oxygène pur, par exemple, est insufflé par l'entrée 4 du conduit annulaire 7.
Deux tuyères 5 servent à effectuer une autre distri- bution d'air dont le rôle est expliqué plus loin. Le mélange gazeux com- bustible sort par l'orifice 8.
Le mazout est ainsi injecté par le tube 6 sous forme d'un filet liquide qui tombe sur la sole du four. Il débouche dans une zone du four qui est à une très haute température à 1100 centigrades ou davantage; de ce fait,il subit un échauffement violent qui provoque la vaporisation des éléments volatils et un dépôt concomitant de carbone solide, puis le crac- king d'une grande partie des hydrocarbures avec nouvelle séparation de carbone solide à l'état très divisé. Il est avantageux que la transforma- tion du mazout en combustible gazeux soit totalement effectuée sur la tra- jectoire du filet de liquide entre le débouché du tube d'amenée 6 et la sole 9 du four.
Le dispositif décrit permet d'obtenir ce résultat, le ma- zout arrivant sous forme d'un filet de faible section offrant à l'échauf- fement une surface suffisante par rapport au débit. Suivant l'invention, le four peut comporter plusieurs tubes d'injection de mazout qui arrive ainsi divisé en filets unitaires de faible section.
La haute température qui règne dans la zone d'arrivée du mazout est obtenue par la combustion du carbone en oxyde de carbone,, Il -est né-
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cessaire que tout le carbone soit oxydé sous cette forme, à l'exception de ' la faible proportion de gaz carbonique correspondant aux équilibres chimi- ques, et il faut que l'oxygène ne se combine pas à l'hydrogène tout au moins en quantité appréciable.
Pour réaliser ces conditions, on injecte l'air en quantité correspondant à la réaction recherchée; de plus, l'air est préalablement chauffé à 350 centigrades environ et on obtient,,de ce fait, malgré le caractère très incomplet de la combustion,. une tempéra- ture qui crée les conditions favorables à un'équilibre correspondant aux proportions voulues entre l'oxyde de carbone et le gaz carbonique. Si une partie de le %ne s'était combinée à de l'hydrogène, la vapeur d'eau formée réagirait à son tour sur le carbone pour donner du gaz à l'eua.
Enfin, ou-Lare les distributions d'air par les espaces-annulaires entourant le ou les tubes d'injection du mazout, une autre distribution d'air est réalisée au moyen de tuyères 5, d'ivisant l'air et le dirigeant en oblique de façon à créer un mouvement tourbillonnaire dans la zone du four dans laquelle un dépôt de carbone tendrait à se former par suite de l'oxydation incomplète du mazout, c'est-à-dire dans là zone terminale des filets liquides circulant dans le four;; cette dernière distribution d'air tourbillonne autour du filet de mazout et, rabat les vapeurs de mazout vers la zone de réaction à haute température.
Le mélange gazeux combustible sort ,' ¯four par l'orifice 8 vers un brûleur de type connu... ' . @
Suivant un second mode de mise en-oeuvre du.procédé, (voir figs.
2 et 3), on utilise un appareil à .chicanes du type représenté aux figures 2 et 3= Le chauffage préalable de 1-' air,, est obtenu par circulation de ce dernier dans uue enveloppe extérieure, au contact d' ailettes destinées au refroidissement du dispositif à chicanes sur lequel le combustible'liquide ruisselle en couche mince,
Le mazout ou un autre combustible liquide lourd analogue, intro- duit par la canalisation 11 munie d'un robinet de réglage 12, se répand dans les augets déversoirs 13 d'où il se répand sur des surfaces profilées 14 munies de chicanes horizontales' 15.Les surfaces 14 sont légèrement obliques de telle sorte que les chicanes'. 15 sont de plus en plus courtes à mesure que le liquide descend et augmente de viscosité.
L'air introduit par la tubulure 16 se réchauffe sur les ailettes extérieures verticales 17, puis pénètre à la base du gazogène par la fente étroite 18, d'où il remonte en léchant les chicanes 15.Les gaz s'échap- pent par l'orifice 19 vers un brûleur de type connu.
Suivant un troisième mode de mise en oeuvre du procédé, on uti- lise (voir fig. 4) un cylindre creux 21 à axe vertical possédant une tu- bulure supérieure 22 pour l'évacuation des gaz et une tubulure inférieure 23 pour l'adjonction d'un brûleur auxiliaire 24 de type connu destiné à la mise en route rapide de l'opération de gazéification et éventuellement au maintient d'un régime de température favorable au processus de gazéifica- tion. Le combustible liquide à gazéifier, du mazout par exemple, est in- jecté en 23 ou tombe par gravité .suivant l'axe du corps cylindrique 21.
L'air pour la gazéification du mazout ou du coke qui forme un dépôt 25 au fond du cylindre 21, est injecté au moyen des tuyères 26. Ces tuyères sont convenablement orientées en direction du dépôt de coke 25 pour obtenir la gazéification de ce dernier.
Pour obtenir un'gaz plus riche;, on peut remplacer par de l'oxy- gène pur tout ou partie de' l'air injecté dans l'appareil pour gazéifier le coke, ce qui a pour résultat, non seulement d'éliminer l' azote corres- pondant à la composition *de l'air., mais de déplacer favorablement, par élévation locale de la température, les conditions de l'équilibre entre l'oxyde de carbone et le gaz carbonique,
Toutes modifications 'de. construction peuvent bien entendu être apportées aux fours décrits ci-dessus sans qu'on sorte pour cela du cadre de la présente inventionen particulier en-ce qui concerne la forme géo-
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métrique de ces fours.
REVENDICATIONS. l.- Un procédé pour réaliser une combustion complète des combus- tibles liquides lourds du genre du mazout et des goudrons, caractérisé en ce que le combustible liquide est d'abord complètement transformé en un mélange gazeux à base d'oxyde de carbone et d'hydrocarbures par combustion incomplète dans une quantité juste suffisante d'air ou d'autre gaz combu- rant préalablement chauffé, et en ce que ce mélange gazeux est ensuite brûlé suivant un procédé connu.