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METHODE ET APPAREIL UTILISE POUR LA PRODUCTION DE GAZ A PARTIR D'UN
COMBUSTIBLE SOLIDE.
Cette invention concerne des perfectionnements apportés à la métho- de et à l'appareillage de production de gaz pauvre, de gaz à l'eau (gaz bleu) ou de gaz à l'eau carburé à partir d'un combustible solide.
Dans une installation normale de production de gaz à l'eau on pré- fère généralement utiliser un combustible tel que le coke ou le charbon de 6 cm environ ou plus et d'enlever par criblage tous les morceaux inférieurs à dix huit % environ. Lorsqu'on utilise un combustible plus petit tel que le poussier de coke dans un gazogène de gaz à l'eau, on réduit la production de l'installation car : 1 ) On réduit la vitesse avec laquelle .Pair peut être insufflé à travers le lit de combustible pendant la période de soufflage;
si cette vi- tesse est trop grande' on risque de chasser le combustible du gazogène,
2 ) L'utilisation d'un combustible trop fin se traduit par la for- mation d'une zone chaude peu profonde de faible capacité thermique. par conséquent, une plus grande proportion de chaleur engendrée au cours de la période de soufflage sort avec le gaz.\) tandis que pendant la période de fa- brication suivante (lorsque de la vapeur est injectée dans le gazogène), la décomposition de celle-ci est faible et la quantité de vapeur non-décomposée détermine une perte de chaleur élevée
Il a été proposé d'utiliser du combustible de petites dimensions pour la production de gaz dans un lit fluidisé de sorte que la chaleur libérée lors de la période de soufflage est accumulée dans une masse plus importante de combustible;
elle devient ainsi disponible lors de la décomposition de la vapeur; mais cette méthode présente un grave inconvénient :les gaz quittent le lit fluidisé de combustible sensiblement à la même température que celle de la réaction; il en résulte une perte considérable de chaleur
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Le but de la présente invention est de permettre d'utiliser une certaine proportion-de combustible fin en même temps que le gros combustible lors de la production de gaz, tout en évitant une perte excessive de chaleur du gazogène avec les gaz qui le quittent.
Un autre but de la présente invention est de permettre que les gaz soient tires d'une portion choisie de l'ensemble de combustible qui se trouve dans le gazogène ou qu'ils traversent une portion seulement de ce com- bustibleo
La présente invention se rapporte à un gazogène dans lequel le com- bustible est disposé en deux couches séparées l'une au-dessus de l'autre par un certain espace; la couche supérieure repose sur un épaulement périphérique et sur un support central de niveau supérieur ou inférieur; le combustible se déplace de la couche supérieure vers la couche inférieure.
Il est recommandable que ni l'épaulement périphérique d'une part, ni le support central d'autre part,. ne laissent passer le combustible par eux- mêmes pour remplir la couche inférieure.
Dans un exemple de réalisation de gazogène conforme à la présente invention, la section de celui-ci dans laquelle se trouve la couche supérieure de combustible est plus grande dans le sens transversal que la section passant par la couche inférieure.
Voici quelle est la méthode conforme à la présente invention qui permet de charger un combustible mélangé au sommet du gazogène, en utilisant par exemple du coke contenant de la poussière; pendant la période de souffla- ge, l'air passe d'abord par le couche inférieure, ensuite par l'espace entre l'épaulement périphérique et le support central., enfin à travers la couche su- périeure de combustible; sa vitesse est telle que pratiquement aucun combusti- ble n'est entraîné en dehors du gazogène.
Lorsque la section passant par la couche supérieure de combustible est plus large que celle qui passe par la couche inférieure de celui-ci, la vitesse linéaire de l'air et des gaz de souf- flage dans la couche inférieure,qui est augmentée par la température élevée qui y règne, peut être sensiblement plus élevée que la vitesse des gaz à tra- vers la couche supérieure, de sorte que des fines particules peuvent être flui- disées ou mises en suspension dans l'espace au-dessus de la couche inférieure; la vitesse linéaire des gaz qui quittent la couche supérieure ne sera pas suf- fisante pour entraîner ce combustible en suspension.
Il est possible de ne charger par le sommet du gazogène que le gros combustible et de constituer ainsi les couches supérieure et inférieure; on peut prévoir un système d'alimentation spécial pour charger directement le com- bustible plus fin dans l'espace entre les deux couches. Dans un tel cas les particules fines de combustible entraînées en dehors de l'espace qui sépare ces deux couches sont filtrées du courant gazeux lorsqu'elles passent par les sections inférieures et la couche supérieure; par conséquent il n'est pas essen- tiel que la section de la portion supérieure du gazogène soit plus grande que celle de sa portion inférieure.
Le combustible peut être déplacé de la couche supérieure vers la couche inférieure par des différents systèmes. On peut utiliser dans ce but des jets de vapeur, d'air ou d'autres gaz. Ces jets courts et violents de va- peur, d'air ou d'autres gaz dirigés vers l'intérieur et introduits par des ori- fices convenablement placés peuvent être utilisés pour déplacer le combustible et déterminer une descente en' cascade d'une portion de celui-ci vers la couche inférieure.
Des surfaces solides peuvent être mises en mouvement en contact avec le combustible de la couche supérieure sur l'épaulement qui la supporte.
On peut utiliser des palettes à pousser ou secouer ou faire vibrer les surfaces de l'épaulement; on peut également prévoir des rouleaux mobiles qui font partie de l'épaulement; des déplacements circonférentiels de pièces en contact avec le combustible sur l'épaulement peuvent déplacer celui-ci.
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En ce qui concerne les fines cendres produites dans la zone qui sépare les deux couches, il est possible d'utiliser un courant d'air dirigé vers le bas pour faire agglomérer ces cendres sur la couche inférieure, de sorte qu'elles puissent être enlevées en même temps que les cendres formées par le gros combustible sur la couche inférieure.,
Les fines cendres peuvent être en outre enlevées de la zone qui sépare les deux couches de combustible en la balayant avec des gaz d'insuffla- tion détournés du gazogène.
La présente invention et les détails qu'elle comporte pourront être mieux compris grâce à la description qui suit et qui se rapporte au, dessin sché- matique dépose en même temps que notre demande provisoire. Ce dessin représen- te la partie supérieure d'un gazogène qui s'envient particulièrement bien à la production de gaz à Peau à partir d'un mélange de cokes de différentes gros- seurs (y compris de la poussière de coke).
Ce gazogène comprend une enceinte supérieure 12 comportant une en- trée centrale supérieure 13 pour l'admission de combustible et une sortie 14 dans la partie supérieure de l'enceinte 12. Il comprend en outre une enceinte inférieure 15 comportant une grille 17 qui supporte la couche inférieure 18 de combustible; on peut y prévoir également une chemine d'eau 160
La couche supérieure de combustible 19 est supportée à sa périphé- rie par l'épaulement annulaire 20 qui forme une gorge entre l'enceinte supérieu- re 12 et l'enceinte inférieure 15.
La couche supérieure de combustible 19 est supportée également par un support central 21 qui, dans l'exemple considérée occupe un niveau plus élevé que l'épaulement 20: le fait que le combustible venant de la couche supérieure 19 alimente par son déplacement la couche infé- rieure 18, én venant de l'épaulement 20, constitue une caractéristique impor- tante de la présente inventiono
On verra dans la suite que dans l'exemple étudié la section trans- versale de l'enceinte 12 est plus grande que celle de l'enceinte 15 ;
il en ré- sulte que, pendant n'importe quel courant ascendant de gaz (soufflage ou fabri- cation) la vitesse de ce courant est telle qu'elle est capable de rendre flui- des des fines particules venant de la couche inférieure dans l'espace entre les deux couches ou d'amener ces particules à l'état de suspension; mais il est possible en même temps de maintenir la vitesse de gaz à travers la couche supérieure entre de telles limites que le combustible n'est pas entraîné du gazogène dans des proportions inadmissibles.
Il n'est pas possible d'indiquer quelle doit être la vitesse de courant lors d'une période de soufflage ou d'une période de fabrication ascen- dantes ou descendantes, mais les vitesses correspondantes peuvent être déter- minées soit par le calcul soit par un simple essai préliminaire.
On ne voit pas sur le schéma représenté tous les passages et tou- tes les soupapes pour l'introduction et la sortie des gaz. Les passages ascen- dants et descendants sont conformes à la pratique courante; les passages pour l'introduction ou l'extraction des gaz dans ou de l'espace entre les deux cou- ches de combustibles sont formés dans la paroi du gazogène,au-dessous ou au- dessus de l'épaulement 200
Lorsque ce gazogène est utilisé pour la production de gaz à partir d'un mélange de coke fin et gros$ on choisit de telle sorte le diamètre de la portion supérieure 12 du gazogène au voisinage du sommet de la couche supérieure de combustible que., pour une vitesse de gazéification donnée pendant la période de soufflage, le combustible fin n'est pas entraîné en dehors de la couche de combustible et du gazogène.
Le diamètre de la portion inférieure 15 du gazo- gène, dans laquelle se trouve la grille 17 destinée à distribuer l'air pendant la période de soufflage et la vapeur pendant la période de fabrication., ainsi qu'à l'extraction des mâchefers est choisi de façon à convenir pour la vitesse de production de gaz à partir des gros morceaux de combustible mélangé., sans tenir compte du fait que cela peut impliquer que le combustible fin risque, d'être chassé par le souffle de la couche inférieure de combustible.
Ainsi, pendant la période de soufflage ascendante, lorsque les vitesses de gaz sont
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sensiblement plus élevées que pendant la période ou la vapeur y est envoyée ou pendant la période de fabrication., le gros combustible forme une couche fixe 18 qui repose sur les cendres de la grille 17 à la base de la couche in- férieure de combustible et l'oxygène est consommé principalement dans cette couche de gros combustible.
Pendant cette période le combustible fin est ren- du fluide dans l'espace entre les deux couches de combustible; il s'y trans- forme en gaz grâce à l'oxygène qui a traversé la couche fixe de gros combusti- ble et grâce à une réaction secondaire avec de l'acide carbonique; il peut aussi être entraîné jusqu'à ce qu'il rencontre la face inférieure de la couche supérieure 19 où il est arrêté par filtrage et éliminé du courant ascendant de gaz et peut être transformé en gaz par réaction avec du gaz carbonique.
Pour faciliter l'ascension des particules fines et petites de combustible à partir de la couche inférieure et leur fluidification ou suspension dans l'es- pace entre les deux couches de combustible., on peut faire une pointe de souf- flage à grande vitesse ou une impulsion au début de chaque période de souffla- ge ascendante ou au début de quelques-unes de ces périodes., surtout au démar- rage du gazogène.
Grâce à ce système un échange de chaleur a lieu entre les gaz mon- tants chauds et le combustible descendant froid qui arriver il en résulte une récupération de chaleur et une économie; il y a de même un échange de chaleur entre l'air ascendant et la vapeur d'une part et les produits vaporisés descen- dants à travers la couche de cendres à la base du gazogène qui fonctionne ainsi copme un régénérateur.
Il est évident que le présent système n'est pas limité à l'usage d'un mélange de combustible fin et de combustible utilisé normalement pour la production de gaz à l'eau décrit ci-dessus, mais qu'il peut servir également avec des vitesses convenables de gaz avec des combustibles de 25% ou même plus fins., les vitesses lors des périodes de soufflage étant choisips de telle sor- te que, dans tous les cas, il reste une quantité suffisante de gros combustible sur une couche fixe au-dessus d'une grille, pour former une zone chaude où la réaction a lieu et où l'oxygène qui y arrive est consommé,
Il est évident qu'en ce qui concerne l'espace qui sépare les deux couches de combustiblel'ouverture centrale par laquelle le combustible déplacé de la couche supérieure passe vers la couche inférieure peut être allongée de sorte qu'elle puisse former une gorge ou une conduite dans le cas où l'on dé - sire prévoir un espace pour l'introduction de sondes par exemple ou de tison- niers dans la partie inférieure du gazogène; dans un tel cas,, cette partie de gazogène, dans laquelle se trouve la couche supérieure de combustible, peut apparaître virtuellement comme un récipient indépendanto Il est cependant évi- dent que si l'on veut éviter des pertes de chaleur, une telle conduite doit être aussi courte que possible.
Dans une variante de construction le support de la partie centrale de la couche combustible supérieure peut se trouver au- dessous de l'épaulement, mais cette variante n'est pas aussi satisfaisante que la précédente, car l'ouverture centrale par laquelle le combustible passe de cette partie de la couche supérieure supportée par l'épaulement en se dirigeant sur la partie dituée au-dessus du support central sera alors pleine de combus- tible et offrira une plus grande résistance au courant de gaz à cet endroit étranglée
Il est évident qu'un gazogène de ce type peut être également uti- sé pour produire du gaz à partir de combustible de dimension normale quand on désire, pour une raison quelconque, introduire ou prélever des gaz produits entre les couches de combustible inférieure et supérieure,
comme on le fait par exemple lorsqu'on fabrique du gaz à partir de coke et que l'on désire évi- ter que les substances volatiles distillées pénètrent dans les gaz de souffla- ge pendant la période correspondantes mais que l'on admet ces substances vola- tiles dans les gaz produits. Dans ce cas., il peut être recommandable de faire partir les gaz de soufflage au-dessus de la couche inférieure, mais au-dessous de la couche supérieure. Un gazogène conforme à la présente invention présente des avantagés car un passage uniforme des gaz de soufflage soutirés à un point intermédiaire est favorisé dans toute la section transversale de la couche in- férieure de combustible grâce au fait que ces gaz sont soutirés à partir d'un
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