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PROCEDE ET APPAREIL POUR LA FABRICATION DE GAZ.. A L'EAU CARBURE.
La présente invention se rapporte à un procédé et un appareil pour la fabrication de gaz à l'eau carburé. Son application est particuliè- rement avantageuse dans la fabrication de gaz à l'eau carburé dans laquelle l'huile d'enrichissement est une huile lourde ou un résidu qui fournit une proportion relativement grande de coke par vaporisation.
Dans la fabrication habituelle de gaz à l'eau carburé, on insuf- fle alternativement de l'air et de la vapeur d'eau, suivant un cycle, sur un litallumé de combustible solide, tel que par exemple du cokeo Dans la partie du cycle correspondant à l'insufflationd'air, appelée "période de soufflage", la température du lit de combustible est élevée par la combustion et de la chaleur y est emmagasinée, pour être utilisée dans la partie du cycle corres- pondant à l'insufflation de vapeur d'eau, appelée "période d'injection", dans laquelle du gaz à l'eau à flamme bleue est formé par la réaction endothermi- que de la vapeur d'eau avec le carbone chaud.
Pendant la période de soufflage d'air, le'gaz de gazogène, formé par l'insufflation d'air'primaire vers le hautsur le lit de combustible, est allume par de l'air secondaire,, et on fait passer les gaz en combustion à travers des chambres contenant une matière d'emmagasinage de chaleur dans les- quelles leur chaleur est emmagasinée. Pendant la période d'injection de va- peur d'eau, au moins une partie du gaz à l'eau à flamme bleue., sortant du lit de combustible, passe sur cette matière d'emmagasinage de chaleur et est carburée par une huile d'hydrocarbure, telle que de l'huile de pétrole, qui est vaporisée et subit un'cracking sous l'action de la chaleur emmagasinée, de fagon à donner du gaz d'huile, en présence du gaz à l'eau carburé et de la vapeur d'eau en excès provenant du lit de combustible.
La période du cycle correspondant à l'injection de vapeur d'eau est habituellement divisée en une "injection ascendante", dans laquelle la
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vapeur d'eau passe vers le haut à travers le lit de combustible, le gaz à l'eau à flamme bleue résultant de cette injection ascendante étant carburé dans son passage à travers des récipients de carburation, tels qu'un appa- reil de carburation et un appareil de surchauffage, et en une "injection descendante", pendant laquelle on injecte de la vapeur d'eau vers le bas à travers le lit de combustible.
Cette injection descendante se présente ha- bituellement sous la forme d'une injection en retour, dans laquelle on fait passer de la vapeur d'eau en sens inverse à travers l'installation de fabri- cation de gaz à l'eau carburé, cette vapeur d'eau étant=surchauffée en pas- sant à travers les récipients de carburation avant de passer vers le bas à travers le lit de combustible. Le gaz à l'eau résultant de cette injection en retour ou descendante est évacué directement de la partie inférieure du lit de combustible. Pendant l'injection descendante ou de retour, on peut ou non introduire une huile d'hydrocarbure dans la vapeur d'eau descendante et la faire passer avec celle-ci vers le bas à travers le lit de combustible, suivant un mode opératoire habituellementappelé "période de transformation" de l'huile.
Dans la fabrication moderne courante de gaz à l'eau carburé, on dépasse rarement une longueur de cycle de cinq minutes; une durée de deux à cinq minutes est la longueur du cycle dans le mode opératoire habituel, et le plus souvent le cycle a une durée de trois à quatre minutes.
Un moyen approprié de mesure du coke, qu'une huile de pétrole donnera par vaporisation dans la fabrication de gaz à l'eau carburé, est fourni par la teneur de l'huile en "carbone Conradson", déterminée par la mé- thode décrite dans la publication A.S.T.M. Standard D 189-41.
Lorsqu'on emploie, pour l'enrichissement de gaz à l'eau carburé, une huile de pétrole, par exemple du gas oil, à teneur relativement faible en carbone Conradson, par exemple inférieure à 1 ou 2 %, le mode opératoire habituel en pratique consiste à admettre l'huile, pendant la période d'in- jection ascendante de vapeur d'eau, dans un appareil de carburation muni d'un empilage de briques réfractaires, qui donne une grande surface forte- ment chauffée pour la vaporisation de l'huile, la phase de vapeurs mélan- gées résultantes passant à travers un appareil de surchauffage à empilage de briques réfractaires, pour continuer le cracking ou "la fixation" de constituants hydrocarbonés de ce mélange de vapeurs.
Lorsqu'on emploie, pour l'enrichissement de gaz à l'eau carbu- ré, une huile lourde à teneur relativement élevée en carbone Conradson, supérieure à 2 % environ, par exemple une teneur de 4 à 10 ou 12 % et davan- tage, la vaporisation de l'huile dans un appareil de carburation à empilage de briques réfractaires devient désavantageuse, en raison de l'obstruction rapide des canaux relativement étroits entre les briques réfractaires de l'empilage par le carbone déposé.
Comme des interruptions fréquentes du cycle normal de fonctionnement, pour éliminer par combustion ce carbone ou pour en disposer autrement, réduisent fortement la capacité de fabrica- tion de gaz de l'appareil, il est devenu courant en pratique, dans l'emploi d'une telle huile lourde pour l'enrichissement du gaz à l'eau carburé, d'u- tiliser un appareil de carburation ne comprenant sensiblement pas d'empilage de briques réfractaires, tout au moins en aval de la zone d'admission d'hui- le dans cet appareil de carburation.
Comme il est difficile d'emmagasiner une quantité suffisante de chaleur dans le revêtement réfractaire de l'appareil de carburation pour ef- fectuer la vaporisation de la totalité de l'huile lourde habituellement né- cessaire pour l'enrichissement du gaz, à la cadence exigée par le fonction- nement à des capacités élevées de production de l'installation, il est deve- nu de pratique courant d'effectuer la vaporisation d'une partie de l'huile lourde d'enrichissement en la pulvérisant sur la partie supérieure du lit de combustible du générateur pendant la période d'injection ascendante de va- peur d'eau.
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Ce dernier mode opératoire serait désirable, même si la totalité de l'huile. lourde pouvait être traitée de façon efficace dans l'appareil de carbura- tion, car le coke produit pendant la vaporisation de l'huile devient une partie du lit de combustible du générateur et réduit notablement la quanti- té de combustible solide qui doit être chargée dans celui-ci.
Au contraire, de l'huile lourde, qui est pulvérisée dans l'appa- reil de carburation pour y être vaporisée, dépose du coke sur les parois et la partie inférieure de celui-ci, et ses effets nuisibles sur ces surfaces dépassent considérablement les avantages quelconques qu'il peut avoir comme combustible.
Le but principal de la présente invention consiste à augmenter la proportion de l'huile lourde d'enrichissement et/ou de transformation, qui peut être admise dans le générateur, avec une réduction du dépôt de co- ke dans les autres parties de l'installation, et avec une utilisation accrue du coke-d'huile comme combustible dans le générateur.
La réduction du dépôt de coke dans les récipients de carburation a pour effet une capacité de production accrue, en ce qu'elle permet un fonctionnement plus long de l'installation sans arrêt pour le nettoyage, car avec des grilles mécaniques modernes, on peut faire fonctionner les gé- nérateurs pendant de longues périodes sans arrêt. Cet avantage est accompagné d'une réduction du travail de nettoyage. La réduction du dépôt de coke amé- liore la cadence de transmission de chaleur à et à partir de la matière ré- fractaire d'emmagasinage de chaleur dans les récipients de carburation, car le carbone agit comme isolant pour la chaleur. Ceci permet un rapport plus élevé entre les périodes d'injection de vapeur d'eau et de soufflage d'air dans le cycle, ce qui a pour conséquence un accroissement additionnel dans la capacité de production de l'installation.
Comme les appareils de carbura- tion et de sur chauffage fonctionneront de façon plus efficace sans une cou- che de carbone sur leurs surfaces réfractaires, une réduction du dépôt de carbone dans ces appareils réduit les dimensions des récipients nécessaires pour une quantité donnée d'huile employée par unité de gaz produit. En ce qui concerne l'appareil de carburation, la réduction de la vaporisation d'huile dans celui-ci permet une réduction additionnelle des dimensions, avec la suppression possible de la nécessité d'utiliser un appareil de car- buration dans certains cas.
On ne peut toutefois retirerun avantage complet de l'addition de cole d'huile au lit de combustible et de la réduction du dépôt de carbone en tout autre endroit en admettant simplement la totalité de l'huile lourde d'enrichissement à la partie supérieure du générateur, de la même manière qu'une partie de l'huile est admise dans le mode opératoire actuel. Dans les modes actuels d'introduction d'huile lourde dans le générateur, on chauf- fe cette'huile .seulement jusqu'à une température à laquelle on peut facile- ment la manipuler, par exemple de 90 à 120 C ou une température un peu plus élevée.
Dans ces conditions, une proportion de 50 % de l'huile lourde d'en- richissement nécessaire pour carburer le gaz et lui donner un pouvoirs calo- rifique de, par exemple, 4.625 calories par m3, est approximativement la li- mite supérieure de la proportion de la totalité d'huile lourde d'enrichisse- ment'qui peut être ainsi vaporisée, dans le cas d'une huile du type Bunker C contenant approximativement 10 % de carbone Conradson. Lorsqu'on emploie des procédés habituels, si on essaie de vaporiser une proportion d'huile beaucoup plus grande à la partie supérieure du générateur, il est produit sur le lit de combustible une couche gommeuse imperméable, qui nuit fortement à la poro- sité du lit de combustible.
Les conditions très mauvaises ainsi produites pour le lit de combustible provoquent un écoulement fort irrégulier du gaz, avec formation de canaux et avec accroissement de l'entraînement de combusti- ble par le soufflage, et ont pour résultat une diminution dans le rendement et la capacité de production de gaz.
Conformément à la présente invention, l'huile d'enrichissement,
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par exemple une huile lourde à teneur relativement élevée en carbone Conrad- son, est, avant son introduction dans l'installation, préalablement chauf- fée, de préférence par la chaleur des gaz de combustion provenant de l'in- stallation de fabrication de gaz, en charges d'un volume relativement limité, dans des conditions de pression suffisamment élevées pour maintenir l'huile sensiblement sous forme d'un liquide,
à une température suffisamment élevée pour produire la vaporisation instantanée d'une proportion considérable de l'huile par le chauffage préalable lors de la réduction de -la pression de l'huile aux conditions.de pression existant dans l'installation de fabrica- tion de gaz à l'eau carburé. Dans la pratique courante, les conditions de pression existant pendant la période d'injection ascendante de vapeur d'eau sur le côté aval de la partie supérieure du lit de combustible ne sont que légèrement supérieures à la pression atmosphérique, par exemple de l'ordre de 762 mm de mercure.
Pendant la période d'injection descendante ou d'injec- tion en retour, les conditions de pression dans la même partie de l'instal- lation, qui est alors sur le côté amont de la partie supérieure du lit de combustible,sont quelque peu plus élevées à cause de la pression opposée par la résistance du lit de combustible.
Chaque charge d'huile soumise au chauffage préalable est déplacée de l'appareil de chauffage préalable vers l'installation, pendant une ou des périodes d'injection de vapeur d'eau, par la charge suivante, et les volumes combinés du ou des conduits d'écoulement de l'huile dans l'appareil de chauf- fage préalable et de la canalisation d'huile à partir de l'appareil de chauf- fage préalable jusqu'à l'installation de fabrication de gaz carburé sont proportionnés, par rapport au volume d'huile par cycle exigé par l'installa- tion, de telle manière que l'huile est exposée à des températures de cokéfac- tion, préalablement à son utilisation, pendant une période de temps insuffi- sante pour produire une cokéfaction nuisible dans ce ou ces conduits d'écou- lement de l'huile et cette canalisation.
Bien qu'on puisse employer d'autres genres d'appareil, il est préférable d'utiliser un appareil de chauffage préalable, comprenant,-pour l'écoulement de l'huile, un ou des conduits tubulaires autour duquel ou desquels les gaz de chauffage passent en relation indirecte de transmission de chaleur à l'huile par l'intermédiaire de la ou des parois des tubes.
Pendant le soufflage, lorsqu'il ne s'écoule pas d'huile vers l'installation, la charge d'huile dans le système tubulairepeut se trouver dans un état relatif de repos, excepté en ce qui concerne l'écoulement dû à la convection, ou bien la charge peut être maintenue en mouvement à tra- vers ce système tubulaire par circulation répétée à travers celui-ci, pen- dant que les gaz de chauffage passent à travers l'appareil de chauffage pré- alable autour du ou des tubes.
Lorsque l'huile se trouve dans un état rela- tivement tranquille pendant la période de soufflage d'air, une partie plus grande de la chaleur, transmise à partir des gaz de chauffage pendant le soufflage d'air, sera.emmagasinée dans la ou les parois des tubes et sera ensuite transmise à l'huile pendant la période d'injection de vapeur d'eau, lorsque l'huile s'écoule à travers le ou les tubes, que ce n'est le cas lorsqu'on fait circuler l'huile de façon répétée pendant la période de soufflage.
Pendant la partie de la période d'injection de vapeur d'eau pendant laquelle l'huile est admise dans l'installation, l'huile, qui se trouvait dans un état relativement tranquille dans le ou les tubes de l'ap- pareil de chauffage préalable ou qui avait été mise en circulation répétée à travers celui-ci -ou ceux-ci, est déplacée vers l'installation par l'huile constituant la charge suivante à soumettre auchauffage préalable. Dans le cas où l'huile a été dans un état relativement tranquille dans le ou les tubes, une partie considérable sinon là plus grande partie du chauffage préalable est effectuée, pendant l'écoulement de l'huile, pour la transmis- sion à celle-ci de la chaleur qui a été emmagasinée dans la ou les parois du ou des tubes pendant que l'huile, se trouvait dans un état relativement
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tranquille dans ceux-ci.
Conformément à la présente invention, l'appareil de chauffage préalable est disposé de telle manière que le volume de l'huile passant à travers celui-ci, dans lequel l'huile est exposée à des températures de.co- kéfaction, ne dépasse pas le volume d'huile exigé par l'installation pen- dant une période de quelques-cycles, par exemple, pendant trois ou deux cycles ou de préférence pendant un cycle, les volumes plus faibles d'huile étant particulièrement à préférer plus la température de chauffage préala- ble est élevée.
Le degré de cokéfaction qui se produira lors d'un chauffage prolongé dans des conditions élevées de température dépendra des caracté- ristiques de l'huile, par exemple de sa teneur en carbone Conradson. Avec certaines huiles lourdes, on peut considérer, comme étant des températures de cokéfaction, des températures supérieures à 315 C, par exemple de 315 à 455 C et davantage.
L'appareil est de préférence disposé de telle manière que le vo- lume du système tubulaire contenant l'huile à une température supérieure à 343 C ne dépasse pas notablement celui exigé par l'installation pendant quelques cycles, par exemple pendant trois cycles, tandis que celui conte- nant de l'huile à une température de 371 C ne dépasse pas notablement la quantité d'huile exigée par l'installation pendantdeux cycles, et que celui contenant del'huile à une température supérieure à 400 C ne dépasse pas for- tementla quantité d'huile exigée par l'installation pendant un cycle; il est bien entendu qu'un volume ne dépassant pas notablement celui exigé par l'installation pendant un cycle est celui à préférer dans un cas quelconque.
De préférence, une proportion relativement grande de la chaleur au-dessus de 15 C, qui est nécessaire pour la vaporisation instantanée de l'huile préalablement chauffée, dans les conditions de pression de l'instal- lation, est emmagasinée dans l'huile comme chaleur de chauffage préalable, telle que la plus grande partie de celle-ci, par exemple 60 % ou davantage, telle que plus de 80 % ou même 90 %, en réduisant ainsi considérablement la quantité de chaleurqu'il est nécessaire de fournir à l'installation pour la vaporisation d'huile et en augmentant très fortement la quantité d'huile qui peut être vaporisée de façon efficace par cycle à la partie supérieure du générateur sans modifier de façon nuisible les conditions du lit de combus- tible.
L'invention est décrite ci-après de façon détaillée en référence aux dessins ci-joints, qui représentent de façon quelque peu schématique des formes de réalisation de l'appareil selon l'invention, choisies unique- ment à titre d'exemple:
La fig. 1 représente, partiellement en élévation et partielle- ment en coupe verticale, une installation de fabrication de gaz à l'eau car- buré à trois corps, à. laquelle est raccordé l'appareil selon la fig. 2. la fig. 2 représente, partiellement enélévation et partiellement en coupe verticale, une forme de réalisation del'appareil de chauffage préa- lable de l'huile selon l'invention;
cette fig. 2'est, en vue de la clarté, tracée à une échelle un peu plus grande que celle de la fig. l, mais les deux fig. 1 et 2 doivent être considérées comme constituant par leur jvxta- position un seul appareil;
La fig. 3 représente, partiellement enplan et partiellement en coupe horizontale, un appareil de chauffage préalable d'huile à température élevée selon une forme de réalisation modifiée de l'invention.
En référence aux fig. 1 et 2 des dessins, 1 désigne un généra-
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teur, 2 un appareil de carburation, 3 un appareil de sur chauffage et 4 une caisse de lavage d'une installationde fabrication de gaz à l'eau carburé.
La partie supérieure du générateur 1 est en communication pour le gaz avec la partie supérieure de l'appareil de carburation 2 par.l'intermédiaire du raccord 5, tandis que la partie inférieure de l'appareil de carburation 2 est en communication pour le gaz avec la partie inférieure de l'appareil de sur chauffage 3 par le raccord 6.
Le générateur comprend le lit de combustible solide,7, par exem- ple du coke, qui peut être chargé par la tubulure de branchement à charbon 8 et qui est supporté sur la grille 9. Le générateur comprend en outre le rac- cord 10 pour le soufflage d'air, muni d'une valve 11, pour souffler vers le haut, sur le lit de combustible, de l'air primaire, ainsi qu'une con- duite 12 d'amenée d'air secondaire, munie d'une valve 13, pour brûler, au- dessus dulit de combustible, le gaz de gazogène résultant du soufflage d'air primaire. L'air secondaire pénètre dans la partie supérieure du générateur, tangentiellement, par plusieurs raccords-14.On peut, si on le désire, admet- tre de l'air tertiaire, comme représenté en 15, dans l'appareil de surchauffa- ge 3.
Le générateur est en outre muni d'un raccord 16 d'amenée de va- peur d'eau, muni d'une valve 17, pour l'injection ascendante de vapeur d'eau à travers le lit de combustible. Un raccord 18 d'amenée de vapeur d'eau, muni d'une valve 19, fournit de la vapeur d'eau à la partie supérieure de l'appareil de surchauffage 3 pour l'injection de vapeur d'eau enretour ou injection descendante à travers l'installation.
L'appareil de surchauffage 3 est muni de la valve 20 et d'un em- pilage enbriques réfractaires 21, tandis que l'appareil de carburation 2 ne comporte pas d'empilage en briques réfractaires. Les revêtements réfractaires du générateur 1, de l'appareil de carburation 2 et de l'appareil de surchauf- fage 3 sont indiqués en 22,23 et 24, respectivement.
L'installation est munie d'une conduite 25, avec valve 26, pour la prise de gaz produit par l'injection ascendante, cette conduite 25 allant de la partie supérieure del'appareil de sur chauffage 3 à la caisse de lavage et d'une conduite 27, avec valve 28, pour la prise de gaz produit par l'injection descendante ou en retour, cette conduite 27 allant de la partie inférieure du génerateur 1 à la caisse de lavage 4. La conduite 29 de prise de gaz, munie de la valve 30, va de la caisse de lavage 4 à l'endroit d'em- magasinage ou à un autre endroit d'utilisation.
La caisse de lavage 4 est munie d'un raccord 31, avec valve, pour l'amenée de liquide, par exemple de l'eau, à cette caisse, et d'un raccord de trop-plein 32, agencé de manière à maintenir le niveau de liquide 33 au-des- sus de la partie inférieure de la conduite 25, de façon à formerjoint hydrau- lique pour celle-ci.
Le générateur 1 est muni d'une crépine 3.',,'pour pulvériser de l'huile dans celui-ci au-dessus du lit de combustible; l'appareilde carbura- tion 2 est muni d'une crépine 35, pour pulvériser de l'huile dans la partie supérieure de celui-ci.
Les points décrits ci-dessus se retrouvent dans les installations existantes de fabrication de gaz à l'eau carburé. De telles installations sont fréquemment munies également d'une conduite 40 d'évacuation des gaz provenant de la combustion par l'air soufflé; cette conduite 40 va, en pas- sant par une chaudière 41, chauffée par la chaleur entraînée par ces gaz, à une cheminée ',2, en passant par une valve 43. 44 désigne un raccord d'ame- née d'eau pour la chaudière, tandis que les raccords 45 et 46 conduisent à et à partir d'un tambour collecteur de vapeur (non représenté).
Dans l'appareil représenté sur la fig. 2, le dispositif de chauf-
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fage préalable de l'huile est divisé en un appareil de chauffage préalable à basse température- 47 et un appareil de chauffage préalable à température élevée 48. Le conduit-de passage des gaz de chauffage dans l'appareil de chauf- fage préalable à basse température 47 faitpartie du trajet des gaz de la coin- bustion produits pendant le soufflage, en aval de la chaudière 41 chauffée, par ces gaz, tandis que le conduit de passage pour les gaz de chauffage dans l'appareil de chauffage préalable à température élevée 48 faitpartiè du tra- jet des gaz de la combustion produits pendant le soufflage, en amont de la chaudière 41 chauffée par ces gaz de la combustion.
L'appareil de chauffage préalable à basse température est repré- senté comme étant muni d'un système tubulaire 49 pour l'écoulement d'huile; ce système tubulaire est formé par des tubes raccordés en série par des col- lecteurs et il est alimenté d'huile sous une pression appropriée 'par une pom- pe 50, à partir de la canalisation d'alimentation 51, par l'intermédiaire du raccord 52 allant à l'orifice d'entrée d'huile 53.
L'orifice de sortie d'hui- le 54 de l'appareil de chauffage préalable à basse température 47 est raccor- dé par l'intermédiaire de la conduite 55 à l'orifice d'entrée d'huile 56 de l'appareil de chauffage préalable à température élevée 48. Cet appareil de chauffage préalable à température élevée 48 est représenté comme étant muni d'un système tubulaire 57 pour l'écoulement d'huile ; ce système tubulaire¯ est formé par des tubes raccordés ensérie par des collecteurs et est raccordé à l'orifice d'entrée d'huile 56 et à l'orifice de sortie d'huile 58.
L'appareil de chauffage préalable à température élevée 48 est muni d'un dispositif de dérivation des gaz, comprenant la conduite de déri- vation 51 allant de la conduite 40 de prise des gaz de la combustion pendant le soufflage au raccord 62 entre l'appareil de chauffage préalable 48 et la chaudière 41. La conduite de dérivation 61 et leraccord 62 sont munis de re- gistres 63 et 64, respectivement, pour la commande del'écoulement des gaz de combustion, produits pendant le soufflage, à travers cette conduite de déri- vation et ce raccord, respectivement. Des registres 65,66 et 67 dans les raccords 68, 69 et 70, respectivement, branchés sur la conduite de dérivation 61, permettent également une commande-réglable de la dérivation des gaz.
Si on le désire, un registre peut également être monté dans le raccord 40, com- me représenté en 70a. Par le réglage approprié de la position des différents registres, on peut faire passerla totalité ou une fraction déterrninée d'a- vance des gaz de la combustion, produits pendant le soufflage, en dérivation autour de tous les tubes du système tubulaire 57 ou autour d'une partie aval choisie de ceux-ci.
De l'orifice de sortie d'huile 58 de l'appareil de chauffage préa- lable 48, la conduite à huile 71 va au générateur de l'installation de fabri- cation de gaz à l'eau carburé, comme représenté sur la fig. 1. Cette condui- te 71 est munie d'un dispositif pour réduire la pression sur l'huile, de ma- nière à produire sa vaporisation instantanée par la chaleur émmagasinée dans cette huile par le chauffage préalable, par exemple une'valve de détente 73.
L'écoulement d'huile à travers les appareils de chauffage préala- ble jusqu'à l'installation de fabrication de gaz à l'eau peutêtre mesuré par un dispositif approprié quelconque, par exemple un compteur de débit, in- diqué, en 74 sur la conduite 55.
Comme il peutêtre nécessaire d'introduire une certaine partie de l'huile préalablement chauffée dans l'appareil de carburation, la conduite 71 peut être raccordée à la conduite 75, munie de la valve de détente 76, al- lant à la partie supérieure de l'appareil de carburation 2.
Il est décrit ci-après, à titre d'exemple, un mode de fonctionne- ment de l'appareil.selon les fige 1 et-2. La valve 20 de l'appareil de sur- chauffage 3 et la valve 28, .correspondant à l'injection en retour ou descen- dante de vapeur d'eau,, étant fermées et la valve 43 allant de la chaudière 41 à la cheminée 42 étant ouverte, les registres 63,65, 66 et 67 étant fer-
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mes et le registre 64 étant ouvert, les valves de détente de l'huile 73 et 76 étant fermées, et les tubes de l'appareil de chauffage préalable 47,la conduite à huile 55, les tubes de l'appareil de chauffage préalable 48 et les conduites -à huile 71 et 75 étant remplis d'une charge d'huile carburan- te lourde sous une pression suffisante pour maintenir cette huile sensible- ment à l'état de liquide,
on insuffle sur le lit de combustible.,.allumé'dans le générateur 1, de l'air primaire amené par leraccord 10, ce qui élève la température de ce lit-de combustible et y emmagasine de la chaleur.
Le gaz de gazogène résultant est brûlé avec del'air secondaire amené au générateur, au-dessus dulit de combustible, par les raccords 12 et 14, et les produits résultant de la combustion passent à travers l'appa- reilde carburation et l'appareil de surchauffage, en série, en élevant ain- si la température de la partie supérieure du lit de combustible, le revête- ment de la partie supérieure du générateur et de l'appareil de carburation, et le revêtement et l'empilage de briques réfractaires de l'appareil de sur- chauffage, et en,y emmagasinant de la chaleur.
De l'appareil de sur chauffage 3, les gaz de la combustion pro- duits pendant le soufflage passent par le raccord 40 à travers l'appareil de chauffage préalable à température élevée 48, la chaudière 41 et l'appa- ' reil de chauffage préalable àbasse température 47, à la cheminée 42 et de @ celle-ci dans l'atmosphère.
Pendant le passage àtravers l'appareil de chauffage préalable 48, les gaz de la combustion produits pendant le soufflage transmettent de la chaleur aux parois des tubes 57, qui ont une capacité considérable d'em- magasinage de chaleur, car ils doivent avoir une épaisseur considérable pour résister aux pressions d'huile qui y règnent, et une certaine partie de la chaleur est transmise à partir des parois a l'huile se trouvant à l'é- tat relativement tranquille à l'intérieur des tubes.
A leur sortie de l'appareil de chauffage préalable 48, les gaz de la combustion, quelque peu refroidis par la transmission de chaleur aux tubes 57 et à l'huile y contenue, passent par le raccord 62 et ensuite à travers la chaudière 41, dans laquelle ils sont encore refroidis davantage par la transmission d'une partie additionnelle de leur chaleur à l'eau con- tenue dans la chaudière pour la transformer en vapeur d'eau.
De la chaudière 41, les gaz de la combustion passent à travers l'appareil de chauffage préalable à basse température 47, en s'écoulant au- tour de ses tubes 49 et en transmettant une partie additionnelle de leur cha- leur à ces tubes et à l'huile y contenue, avant de passer, par la valve 43 ou- verte et la cheminée 42, dans l'atmosphère.
A la fin de la période de soufflage, on arrête l'insufflation d'air primaire et d'air secondaire. De la vapeur d'eau est amenée à la par- tie inférieure du générateur 1 par le raccord 16 et est injectée vers le haut à travers le lit de combustible. Le gaz à l'eau résultant et la vapeur d'eau en excès refoulent, par la conduite 40 de prise de gaz, les gaz de com- bustion restant dans l'installation à la fin du soufflage. On ferme alors' la valve 43 de commande de la cheminée 42 et, la valve 28 restant fermée et les valves 26 et 30 restant ouvertes, on fait passer le gaz à l'eau, produit pen- dant'cette 'période d'injection ascendante de vapeur d'eau, par le raccord 25 à la caisse de' lavage 4, et de celle-ci par le raccord 29 aux dispositifs de condensation, de purification, d'emmagasinage et/ou autres dispositifs d'uti- lisation.
Lorsque le gaz à l'eau, produit pendant cette période d'injec- tion ascendante de vapeur d'eau, et la.vapeur d'eau en excès s'écoulent en 'série à travers la partie supérieure du générateur 1, vers le bas à travers l'appareil de carburation 2 et vers'le'haut à travers l'appareil de surchauf- fage 3, la pompe 50 fournit de l'huile, à partir de l'endroit d'emmagasinage,
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par les conduites 51 et 52 à l'appareil de chauffage préalable à basse tem- pérature 47, en déplaçant ainsi l'huile qui se trouvait à l'état tranquille' dans les tubes 49 de celui-ci pendant la période de soufflage,
et en refou-' lant de l'huile à partir de l'appareil de chauffage préalable à basse tem- pérature 47 par la conduite 55 et le compteur de débit 74 dans l'appareil de chauffage préalable à température élevée 48, en déplaçant ainsi l'huile qui se trouvait à l'état tranquille dans celui-ci pendant la période de soufflage et en la refoulant dans la partie supérieure du générateur 1, en passant par la conduite 71 et la valve de détente 73, qui est ouverte peu après le début de la période d'injection ascendante de vapeur d'eau.
Le mouvement de l'huile dans les tubes des appareils de chauffa- ge préalable, pendant qu'elle s'écoule progressivement à partir de l'appareil de chauffage préalable à basse température 47 dans l'appareil de chauffage préalable à température élevée 48 et de celui-ci au générateur 1, augmente la vitesse de la transmission de chaleur à partir des parois des tubes à l'huile, avec le résultat que l'huile quitte l'appareil de chauffage préalable à tem- pérature élevée 48 dans un état fortement chauffé.
Pendant l'opération de chauffage préalable, l'huile est maintenue sous une pression suffisamment élevée pour qu'elle reste sensiblement dans la phase liquide. Par la réduction de la pression, au passage de l'huile à tra- vers la valve de détente 73, aux conditions de pression régnant dans la par- tie supérieure du générateur au-dessus du lit de combustible, il se produit une vaporisation instantanée de l'huile, avec le dépôt d'un résidu sur la partie supérieure du lit de combustible.
L'huile en phase vapeur dégagée est mélangée avec le gaz à l'eau carburé produit pendant la période d'injection ascendante de vapeur d'eau et avec la vapeur en excès, qui passent simultanément vers le haut à travers la partie supérieure du lit de combustible ; mélange résultant de gaz à l'eau carburé, de vapeur d'eau en excès et de vapeurs d'huile passe à travers l'ap- pareil de carburation et l'appareil de surchauffage, où les vapeurs d'huile subissent un cracking, avec formation de gaz d'huile et de goudron, le gaz, à l'eau carburé résultant sortant de la caisse de lavage 4 par la conduite de prise de gaz 29.
Le résidu de la vaporisation instantée de l'huile se dépose sur la partie supérieure du lit de combustible, où sa cokéfaction est rapidement achevée par la chaleur emmagasinée dans la'partie supérieure du lit de combus- tible et la chaleur rayonnée par le revêtement de la partie supérieure du gé- nérateur, aidées par la chaleur sensible contenue dans les gaz passant à tra- vers la partie supérieure du générateur.
A la ,fin de la période d'injection ascendante, l'amenée de va- peur d'eau à la partie inférieure du générateur par le raccord 16 est arrê- tée, et, la valve 26 étant fermée et'la valve 28 étant ouverte, de la vapeur d'eau est amenée à la partie supérieure de l'appareil de sur chauffage par le raccord 18, et on effectue une injection descendante ou en retour; la vapeur d'eau est surchauffée en passant en sens inverse vers le bas à travers l'ap- pareil de surchauffage, vers le haut à travers l'appareil de carburation et ensuite vers le bas à travers le lit de combustible dans le générateur. Le gaz à l'eau, résultant de cette injection en retour, et la vapeur d'eau en excès passent par le raccord 27 dans la caisse de lavage 4 et de'celle-ci par le raccord 29 à l'endroit d'emmagasinage.
Pendant cette période du cycle cor- respondant à l'injection en retour, de l'huile préalablement chauffée peut ou non être amenée à l'installation, par exemple à la partie supérieure du générateur, de la manière précédemment décrite.
Dans le cas où de l'huile est ainsi admise pendant l'injection en retour, cette huile est vaporisée instantanément, de la manière précédem- ment décrite en ce qui concerne l'admission d'huile pendant l'injection as- cendante, avec le dépôt du résidu de la vaporisation sur la partie supérieu- re du lit de combustible. Les vapeurs d'huile résultantes passent vers le bas
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à travers le lit de combustible avec la vapeur d'eau d'injection en retour et y sont soumises au cracking, en produisant le dépôt de carbone résultant,de la pyrolyse d'huile à l'intérieur du lit de combustibe. Le gaz d'huile.ré- sultant passe de la partie inférieure du générateur par le raccord 27, en mé- lange avec le gaz à l'eau produit pendant-cette période d'injection en re- tour.
La vapeur d'eau surchauffée, pendant cette injection en retour, 'aide à complèter la cokéfaction du résidu de la vaporisation instantanée de l'huile préalablement chauffée.
Après l'injection en retour ou descendante de vapeur d'eau, la valve 26 étant ouverte et la valve 28 étant fermée, on effectue une courte in- jection àscendante, sans carburation, avec de la vapeur d'eau amenée à la par- tie inférieure du générateur par le raccord 16, le gaz-combustible résultant et la vapeur d'eau en excès passant par le raccord 25 à la caisse de lavage 4. Après cette courte période d'injection ascendante de vapeur d'eau, on ef- fectue une courte purge à l'air en faisant arriver de l'air primaire à la partie inférieure du générateur 1 par le raccord 10, le gaz de gazogène résul- tant refoulant le gaz à l'eau, précédemment formé pendant la période d'injec- tion ascendante, à partir de l'installation par le raccord 25.
Après cette purge à l'air, on ouvre la valve 43 commandant la cheminée 42 de la chaudière, et on commence la'répétition du cycle avec un soufflage d'air, pendant le- quel on continue l'amenée d'air primaire par le raccord 10.
Pendant l'admission d'huile dans l'installation, soit pendant l'injection ascendante ou pendant l'injection en retour ou pendant les deux, de l'huile préalablement chauffée peut être fournie à partir de l'appareil de chauffage préalable à température élevée 48 à l'appareil de carburation 2 par' les conduites 71 et 75, la valve 76 et la crépine 35, pour être soumise à une vaporisation instantanée dans l'appareil de carburation à l'aide de la chaleur emmagasinée dans le revêtement de celui-ci.
Conformément à la présente invention, dans l'opération mentionnée ci-dessus à titre d'exemple, le volume combiné des tubes de l'appareil de chauffage préalable à haute température 48 et de la conduite 71 allant de cet appareil de chauffage préalable 48 au générateur 1 (et de la conduite 75, si on l'emploie) est, par exemple, approximativement égal au volume d'huile admis dans l'installation pendant un cycle.
Ainsi, la totalité de l'huile, qui a été précédemment laissée à l'état tranquille dans les tubes de l'appa- reil de chauffage'préalable à haute température 48 et dans la conduite 71 (et dans la conduite 75, si on emploie celle-ci) pendant la période précé- dente de soufflage, est déplacée à partir del'appareil de chauffage préala- ble 48 et de la conduite 71, pendant la période immédiatement suivante d'in- jection de vapeur d'eau, par de l'huile entrant dans l'appareil de chauffage préalable 48 par la conduite 55 à partir de l'appareil de chauffage préala- ble 47, de sorte que l'huile d'enrichissement est exposée seulement à des températures relativement élevées de chauffage préalable pendant une périp- de de temps égale à la longueur du cycle.
L'huile fraîche, venant de l'endroit d'emmagasinage, déplace également l'huile à partir de l'appareil de chauffage préalable à basse tem- pérature 47. Dans l'opération choisie à titre d'exemple, l'huile n'est pas chauffée à des températures de cokéfaction dans l'appareil de chauffage préalable à basse température, et il'n'est par conséquent pas nécessaire d'inclure le volume de l'appareil de chauffage préalable à basse tempéra- ture 47 dans le volume combiné mentionné ci-dessus.
Dans l'appareil représenté sur la fig. 2, si l'on désire dimi= nuer la quantité d'huile employée par cycle, on peut diminuer le volume d'huile exposé aux températures'relativement élevées de chauffage préala- ble dans l'appareil 48 en fermant le registre 64 et enouvrant un ou plu- sieurs des registrès 65,.
66 et 67'-en' faisant.ainsi passer en dérivation le gaz de la combustion, par lés.ràccords 68, 69 et/ou 70 et le raccord 61, autour des tubes dans les parties aval de l'appareil de chauffage préalable
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De même, on peut régler la température du chauffage préalable en faisant sélectivement passer endérivation une proportion déterminée d'avance des gaz de la combustion¯complètement autour de l'appareil de chauffage préa- lable à haute température 48 par le raccord 61, en réglant de façon appro- priée la position des registres 63 et 64 (ou 70a), et on peut également com- biner ce mode de réglage avec la dérivation précédemment décrite des gaz de la combustion autour de parties choisies de tubes situés en aval dans l'appa- reil de chauffage préalable 48,
par un ou plusieurs raccords 68, 69 et 70, eh réglant de façon appropriée la position des registres 65,66 et 67.
Après la vaporisation instantanée del'huile par réduction de la pression de celle-ci, il peut ,être avantageux d'effectuer au moins une sépa- ration partielle de la phase vapeur résultante et de la phase liquide rési- duelle, dans laquelle la teneur en carbone Conradson de l'huile est concen- trée, avant l'admission de cette dernière dans la partie supérieure du géné- rateur, dans le but d'éviter l'entraînement des matières liquides résiduel- les et/ou des matières solides résiduelles dans la phase vapeur résultante, ce qui aurait pour conséquence l'entraînement du carbone résultant dans l'ap- pareil de carburation au lieu d'effectuer son dépôt sur le lit de combustible.
On peut effectuer cette séparation, par exemple, de la manière décrite dans la demande de brevet aux Etats-Unis N 785.672 déposée le 13 Novembre 1947 au nom de Gerald L. Eaton.
La fig. 3 représente une forme de réalisation modifiée de l'appa- reil de chauffage préalable à haute température de la fig. 2. De même que dans le cas de la fig. 2 des dessins, 40 désigne le raccord conduisant les gaz chauds de la combustion, produits pendant le soufflage, à partir de l'ap- pareil de sur chauffage 3 de la fig. 1 à l'appareil de chauffage préalable à température élevée, qui, dans le cas de la fig. 3, est désigné de façon géné- rale par 90 et est représenté comme étant muni du revêtement réfractaire 91.
De même que, dans le cas de la fig. 2, 62 désigne le raccord conduisant les gaz de la combustion à partir de l'extrémité aval de l'appareil de chauffage à température élevée à une chaudière chauffée par ces gaz de la combustion (non représentée sur la fig. 3). A moins qu'il ne soit indiqué autrement de façon particulière, dans la description ci-après, les termes "amont" et "aval" se réfèrent à l'écoulement des gaz de chauffage, et non à l'écoule- ment de liquides dans les tubes.
Alors que, dans l'appareil selon la fig. 2, l'huile soumise au chauffage préalable traverse toute la longueur des tubes, montés en série, de l'appareil de chauffage préalable, et qu'il est prévu un dispositif pour faire passer en dérivation une proportion désiréé quelconque des gaz de la combustion autour d'une partie aval de la longueur de tube, au contraire, dans l'appareil selon la fig. 3, les gaz de la combustion traversent toute la longueur de l'appareil de chauffage préalable, et il est prévu un dispo- sitif pour faire passer en dérivation l'huile autour d'une partie aval dé- terminée d'avance de la-longueur des tubes. De même que dans le cas de la' fig. 2, le conduit pour l'écoulement de l'huile présente la forme de tubes, montés en série, agencés suivant des rangées montées en série.
Dans l'appareil représenté sur la fig. 3, la disposition est telle que l'huile entrante peut être admise par la rangée amont de paires de rangées de tubes, tout en passant en dérivation autour de toutes les ran- gées de tubes situées en aval de cette rangée dans laquelle l'huile est ad- mise. A titre d'exemple, certaines des rangées de tubes sont représentées avec des tubes successifs en partant de la partie supérieure des rangées en arrachement pour montrer le ou les tubes situés.par dessous.
Il est prévu un dispositif pour faire passer un milieu refroidis- seur, par exemple de l'eau ou de la vapeur d'eau, à travers la partie de la longueur des tubes qui n'est pas remplie par de l'huile, pour protéger cette longueur des tubes contre une destruction par les gaz chauds passant à travers
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l'appareil de chauffage préalable.
De même que dans le cas-de la fig. 2, sur la f ig. 3 des dessins, 55 indique la eonduite d'huile allant à l'appareil de chauffage préalable à température éleyée 90 à partir de l'appareil de chauffage préalable à bassé . température (non représenté). Sur la fig. 3, cette conduite 55 est raccordée au tube inférieur de rangées alternées de tubes 95, 97, 99, 101, 103, 105 'et- 107, par l'intermédiaire de valves 109, 110, 111, 112, 113, 114 et 115, res- pectivement.
La conduite 75, qui fournit le milieu refroidisseur, par .exemple de l'eau, est raccordée au tube inférieur de la rangée 95, tandis que la con- duite 148, qui sert à. l'évacuation du milieu refroidisseur, est raccordée au tube inférieur des rangées de tubes 96, 98, 100, 102, 104 et 106 par l'inter- médiaire de valves 125, 126, 127, 128, 129 et 130, respectivement. Les tubes dans les rangées respectives sont montés en série, par exemple par des rac- cords tubulaires habituels, indiqués en 131.
Des paires de rangées adjacentes de tubes sont raccordées en série, sur un côté de l'appareil de chauffage préa- lable, par des raccords tubulaires courants, indiqués en 131a, similaires aux raccords 131, tandis que sur l'autre côté de l'appareil de chauffage préala- ble, des paires de rangées adjacentes de tubes sont reliées par des raccords 132,133, 134,135, 136 et 137, munis de valves 142, 143, 144, 145,.146 et 147, respectivement.
De même que dans le cas de la fige 2, la.conduite. 71, munie de la valve 72, va de l'appareil de chauffage préalable à température élevée à l'in- stallation de fabrication de gaz à l'eau (non représentée sur la fig. 3); cette conduite 71 est, dans le cas de la fige 3, raccordée à l'extrémité aval (pour l'écoulement de l'huile) de la rangée de tubes 108. Dans l'appareil se- lon la fig. 3, la conduite 148 d'évacuation de vapeur d'eau ou d'eau est éga- lement raccordéé à l'extrémité aval (pour l'écoulement de l'huile) de la ran- gée de tubes 108 par l'intermédiaire de la valve 116.
Les tubes se prolongent- dans les compartiments collecteurs 150 et 151, stués respectivement sur l'un et l'autre côté de l'appareil de chauf- fage préalable et dans lesquels sont logés les raccords entre les tubes et en- tre les rangées de tubes. Des portes, telles que représentées en 152 et 153, permettent d'avoir accès à ces compartiments collecteurs pour le nettoyage des tubes et pour la maniculation des valves.
Les tubes inférieure dans les rangées de tubes de nombre impair peuvent être nettoyés après enlèvement de tampons dans des tés 155 à 161, tandis que les tubes inférieure dans les rangéesde tubes de nombre pair peu- vent être nettoyés après enlèvement de tampons dans des tés 162 à 167.
Dans le fonctionnement de l'appareil selon la fige 3, les gaz chauds de la combustion, produits pendant le soufflage dans l'appareil de fabrication de gaz à l'eau, traversent l'appareil de chauffage préalable 90 sur toute sa longueur pendant la période de soufflage du cycle. Pendant cette période, l'huile d'enrichissement soumise au chauffage préalable se trouve à l'état tranquille dans la rangée de tubes dans laquelle l'huile est admise par la conduite 55 et dans les rangées de tubes situées en aval (au point de vue de l'écoulement de l'huile) par rapport à la première. La température de l'huile à l'état tranquille est accrue pendant la période de soufflage d'air par la transmission de chaleur à partir des gaz de la com- bustion,qui emmagasinent également de la chaleur dans les parois des tu-' bes.
Si, par exemple, de l'huile est admise par la conduite 55 dans la rangée de tubes 99, la valve 111 est ouverte, tandis que les valves 109, 110, 112, 113, 114 et 115 sont fermées. La valve 143 est également fermée, tandis que les valves 142, 144, 145, 146 et 147 sont ouvertes. Les rangées de tubes 99 à 108, ainsi que les raccords-entre ces rangées de tubes, sont remplis d'huile.
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Lorsque de l'huile est admise dans l'appareil de chauffage préa- lable 90 à partir de la conduite 55 par l'intermédiaire de la rangée de tu- bes 99,.les rangées de tubes en aval de cette rangée de tubes 99 sont remplis d'eau par la conduite 75, par l'intermédiaire de la valve 89 et du tube infé- rieur de la rangée de tubes 95, la valve 142 étant ouverte, comme précédemment mentionné, et les valves 125, 127, 128, 129 et 130 étant fermées. L'eau, -pas- sant par les rangées de tubes en aval de la rangée de tubes 99, quitte l'appa- reil de chauffage préalable par le tube inférieur de la rangée de tubes 98 en passant par la valve 126 et la conduite 148.
Pendant la période de soufflage d'air, les gaz de combustion trans- mettent une partie de leur chaleur sensible au métal des parois des tubes, tandis que de la chaleur est également transmise à travers ces parois à l'hui- le, se trouvant à l'état tranquille dans les tubes situés en amont, et à l'eau dans les tubes situés en aval.
A la fin de la période de soufflage d'air, le passage des gaz de combustion à travers l'appareil de chauffage préalable 90 cesse. Toutefois, la transmission de chaleur à l'huile à partir des parois des tubes continue pendant l'injection de vapeur d'eau.
A l'exception de la partie, correspondant à l'admission d'huile, de la période d'injection de vapeur d'eau, la valve 72 étant ouverte, la char- ge d'huile dans l'appareil de chauffage préalable 90 et dans la conduite 71 est déplacée vers l'installation de fabrication de gaz à l'eau par une autre charge d'huile fournie à la rangée de tubes 99, par l'intermédiaire de la con- duite 55, à partir de l'appareil de chauffage préalable à basse température (non représenté). La vitesse d'écoulement de l'huile à travers les tubes est de préférence suffisamment élevée pour provoquer un écoulement turbulent, fa- vorisant des vitesses élevées de transmission, à l'huile, de chaleur précédem- ment emmagasinée dans les parois des tubes.
Le volume d'huile contenu dans les rangées de tubes 99 à 108, avec leurs raccords, et dans la conduite 71 allant à l'installation de fabrication de gaz à l'eau, est, à titre d'exemple, approximativement égal au volume d'hui- le exigé par l'installation pendant un cycle de fonctionnement, Par consé- quent, avant son utilisation, l'huile est maintenue à des températures rela- tivement élevées de chauffage préalable pendant une période de temps ne dépas- sant pas notablement la durée du cycle, en permettant undegré relativement élevé de chauffage préalable sans cokéfaction nuisible.
Le technicien pourra facilement déterminer une relation appro- priée entre la surface et le volume des tubes pour effectuer la transmission désirée de chaleur à l'huile pendant le temps disponible dans les conditions régnant dans chaque cas particulier.
En utilisant les rangées de tubes en amont99 à 108 pour le chauf- fage préalable de l'huile, les rangées de tubes en aval 98 à 95 sont protégées par 'leur remplissage par de l'eau, passant de là conduite 75, par l'intermé- diaire de la valve 89, au tube inférieur de la rangée de tubes 95, l'eau- chauffée sortant par le tube inférieur de la rangée de tubes 98, et ensuite par la valve 126 et la conduite 148.
On peut faire passer l'eau, circulant par les tubes situés en aval, à travers ces tubes à une vitesse constante pendant tout le cycle, ou à une vitesse variable, par exemple de manière à obtenir une température sèn- siblement constante de sortie d'eau, la vitesse d'écoulement de l'eau étant accrue pendant le soufflage d'air et étant diminuée pendant d'autres parties du cycle.
La valve 176 dans la conduite à huile 55 commande l'entrée d'hui- le à l'appareil de chauffage préalable à haute température. La conduite 177, munie de la valve 178, peut être employée pour fournir la vapeur d'eau pour
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la purge de la conduite 71.
On peut, si on le désire, produire de la vapeur d'eau dans les tubes situés en aval qui ne sont pas employés pour le chauffage préalable d'huile, ou bien on peut faire passer de la vapeur d'eau à travers ces tubes comme agent refroidisseur, la vapeur d'eau surchauffée résultante étant employée dans l'installation de fabrication de gaz à l'eau, si on le désire-.'
Il est décrit ci-après un exemple particulier du procédé selon l'invention, employant une installation de fabrication de gaz à l'eau carburé à trois corps, d'un diamètre intérieur de 2,70 m, et un appareil de chauffage préalable similaire à celui décrit, avec appareil de chauffage préa lable àtempérature élevée similaire à celui de la fig. 3, et avec un cycle de fonctionnement similaire à celui décrit ci-dessus.
EMI14.1
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Durée <SEP> du <SEP> cycle- <SEP> 4 <SEP> minutes
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<tb> % <SEP> du <SEP> cycle
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<tb> Soufflage <SEP> d'air <SEP> 42
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<tb> Injection <SEP> ascendante <SEP> de <SEP> vapeur <SEP> d'eau <SEP> 30
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<tb> (admission <SEP> d'huile <SEP> 25,5)
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<tb> Injection <SEP> de <SEP> vapeur <SEP> d'eau <SEP> enretour <SEP> 21
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<tb> Dernière <SEP> injection <SEP> ascendante <SEP> de <SEP> vapeur <SEP> d'eau <SEP> 4
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<tb> Purge <SEP> par <SEP> soufflage <SEP> d'air <SEP> 3
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<tb> Température <SEP> moyenne <SEP> approximative <SEP> des <SEP> gaz <SEP> de <SEP> souf-
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<tb> flage <SEP> en <SEP> C
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<tb> Appareil <SEP> de <SEP> chauffage <SEP> préalable <SEP> à <SEP> haute <SEP> tempéra-
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<tb> ture
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<tb> Orifice <SEP> d'entrée <SEP> de <SEP> gaz <SEP> 760
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<tb> Orifice <SEP> de <SEP> sortie <SEP> de <SEP> gaz <SEP> 600
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<tb> Appareil <SEP> de <SEP> chauffage <SEP>
préalable <SEP> à <SEP> basse <SEP> tem-
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<tb> pérature
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<tb> Orifice <SEP> d'entrée <SEP> de <SEP> gaz <SEP> 330
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<tb> Orifice <SEP> de <SEP> sortie <SEP> de <SEP> gaz <SEP> 260
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<tb> Production <SEP> moyenne <SEP> de <SEP> gaz <SEP> par <SEP> soufflage <SEP> 3
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<tb> (mesurée <SEP> à <SEP> 15 C <SEP> et <SEP> sous <SEP> une <SEP> pression <SEP> ab- <SEP> 850 <SEP> m <SEP> /min <SEP>
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<tb> solue <SEP> de <SEP> 760 <SEP> mm <SEP> de <SEP> mercure)
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Huile de carburation:
Huile Bunker C,présentant les caractéristiques suivantes:
EMI14.2
<tb> Eau <SEP> Traces
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<tb> Poids <SEP> spécifique <SEP> à <SEP> 15 C <SEP> 0,978
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<tb> Poids <SEP> spécifique <SEP> API <SEP> 13,8
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<tb> Viscosité <SEP> Saybolt <SEP> Furol
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<tb> 60 <SEP> cm3 <SEP> 50 C <SEP> - <SEP> sec <SEP> 484
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<tb> Insoluble <SEP> dans <SEP> le <SEP> benzène <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 0,25
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<tb> Point <SEP> d'inflammation <SEP> - <SEP> Peusky <SEP> - <SEP> Martens <SEP> 253
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<tb> Carbone <SEP> Conradson <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 10,1
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<tb> Cendres <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 0,128
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<tb> Calories <SEP> 4.674 <SEP> cal/m3
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<tb> Soufre <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 0,82
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<tb> Distillation <SEP> %
<tb>
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<tb> 216-232 C <SEP> 0,
5
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<tb> 232-260 C <SEP> 0,5
<tb>
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<tb> 260-287 C <SEP> 1,5
<tb>
<tb>
<tb> 287-315 C <SEP> 65,0
<tb>
<tb>
<tb> 315-343 C <SEP> 12,0
<tb>
<tb>
<tb> 343-371 C <SEP> 4,5
<tb>
<tb>
<tb> Au-delà <SEP> de <SEP> 371 C <SEP> 4,5
<tb>
<tb>
<tb> 88,0
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EMI15.1
<tb> Quantité <SEP> d'huile <SEP> par <SEP> cycle <SEP> 492 <SEP> litres
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<tb> Vitesse <SEP> d'admission <SEP> d'huile <SEP> à <SEP> l'installation <SEP> 480 <SEP> litres/min
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<tb> Vitesse <SEP> moyenne <SEP> d'écoulement <SEP> d'huile <SEP> pendant <SEP> la
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<tb> période <SEP> d'admission <SEP> d'huile <SEP> 3,9 <SEP> m/sec
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<tb> Capacité <SEP> approximative <SEP> de <SEP> la <SEP> partie, <SEP> remplie
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<tb> d'huile,
<SEP> de <SEP> l'appareil <SEP> de-chauffage <SEP> préalable'
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<tb> à <SEP> haute <SEP> température, <SEP> pendant <SEP> le <SEP> 'soufflage <SEP> 462 <SEP> litres
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<tb>
<tb> Capacité <SEP> approximative <SEP> de <SEP> la <SEP> conduite.allant <SEP> à
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<tb> l'installation <SEP> 30,3 <SEP> litres
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<tb> Quantité <SEP> d'huile <SEP> admise <SEP> au <SEP> générateur <SEP> par <SEP> cycle <SEP> 363 <SEP> litres
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<tb> Quantité <SEP> d'huile <SEP> admise <SEP> à <SEP> l'appareil <SEP> de <SEP> carbura-
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<tb>
<tb>
<tb> tion <SEP> par <SEP> cycle <SEP> 90,9 <SEP> litres.
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Température <SEP> moyenne <SEP> de <SEP> l'huile:
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<tb> Orifice <SEP> d'entrée <SEP> de <SEP> l'appareil <SEP> de <SEP> chauffage <SEP> en <SEP> C
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<tb> Longueur.totale <SEP> des <SEP> tubes, <SEP> y <SEP> compris <SEP> les <SEP> raccords <SEP> 90 <SEP> m.
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Bien que l'invention ait été, à titre d'exemple, décrite en re- férence à l'utilisation d'un appareil de chauffage préalable à haute tempé- rature et d'un appareil de chauffage préalable à basse température situés respectivement en amont et en aval de la chaudière chauffée par les gaz de la combustion de l'installation de fabrication de gaz à l'eau, elle n'est pas limitée à l'utilisation d'un nombre particulier quelconque d'appareils de chauffage préalable. On peut, si on le désire, employer un seul appareil de chauffage, et il n'est pas nécessaire que l'agent de chauffage préalable soit constitué par les gaz de la combustion provenant de l'installation.
On peut, par exemple, employer un -chauffage direct, cas dans lequel on peut faire passer les gaz de chauffage à travers l'appareil de chauffage préala- ble de façon continue au lieu de les faire passer seulement pendant la pério- de de soufflage d'air. Les gaz de chauffage peuvent également passer à tra- vers l'appareil de chauffage préalable pendant la période d'injection de va- peur d'eau,'lorsqu'.on fait fonctionner de façon décalée plusieurs installa- tions de fabrication de gaz à l'eau et lorsqu'on fait passer les gaz de la combustion,,provenant d'une installation, à travers l'appareil de chauffage pendant la période d'injection d'une autre installation, dans laquelle de l'huile est fournie à partir de l'appareil de chauffage préalable.
En outre, si on le'désire, l'appareil de chauffage préalable d'huile à température élevée peut être.agencé de manière à permettre le chauf- fage de l'huile dans celui-ci par le gaz à l'eau chaud, produit pendant l'in-
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jection ascendante de vapeur d'eau, aussi bien que par les:gaz.de la combus- tion produits pendant le soufflage d'air.
Par exemple, l'appareil de chauf- fage préalable d'huile à température élevée peut prendre là forme d'un ser- pentin placé dans un prolongement de la partie supérieure de l'appareil de. surchauffage, de sorte que l'huile, à l'état relativement tranquille dans''le serpentin, pendant la période de soufflag-e, est chauffée par les gaz dé-la - combustion., produits pendant le soufflage, s'écoulant autour de ce serpen- tin,dans leur trajet à la chaudière chauffée par ces gaz de la combustion, et que l'huile, .s'écoulant dans le serpentin, pendant la période d'injec- tion ascendante de vapeur d'eau, est chauffée par le gaz à l'eau carburé, chaud, produit pendant cette période d'injection ascendante,
s'écoulant au- tour du serpentin sur son trajet à partir de l'appareil de sur chauffage à la caisse de lavage sans passer par la chaudière chauffée par les gaz de la combustion.
Si on le désire, on peut, dans le fonctionnement des appareils de chauffage préalable d'huile à basse température et à haute température montés en série'dans le trajet d'écoulement de l'huile à l'installation de fabrication de gaz à l'eau, limiter la température à laquelle l'huile est chauffée dans l'appareil de chauffage préalable à haute température, et évi- ter un surchauffage de l'huile, en faisant passer en dérivation une partie appropriée déterminée d'avance de l'huile autour de l'appareil de chauffage préalable à basse température, dans son trajet vers l'appareil de chauffage préalable à température élevée, en diminuant ainsi la température de l'huile amenée à ce dernier, et en diminuant ainsi la température maximum atteinte par l'huile dans l'appareil de chauffage préalable à haute température, les autres conditions étant les mêmes.
Le cycle particulier de fonctionnement, donné ci-dessus à titre d'exemple, peut être notablement modifié en ce qui concèrne les proportions et la disposition des périodes du cycle et en ce qui concerne les périodes particulières employées dans le cycle, comme le comprendra immédiatement le technicien dans le domaine auquel se rapporte l'invention. L'huile peut être introduite, si on le désire, dans le générateur et/ou partout ailleurs pen- dant une période d'injection en retour oudescendante de vapeur d'eau et être transformée pendant son passage à travers le lit de combustible. On peut ef- fectuer un soufflage d'air descendant ou en retour.
On peut effectuer des in- jections de vapeur d'eau, si on le désire, dans des périodes de soufflage ascendant d'air ou dans des triodes de soufflage descendant ou en retour d'air, et on peut admettre de l'huile au générateur et/ou partout ailleurs pendant une telle période de soufflage d'air avec injection de vapeur d'eau.
Il viendra immédiatement à l'esprit dutechnicien dans ce domaine comment l'installation de fabrication de gaz à l'eau, représentée sur les dessins ci-joints, peut être modifiée, s'il est nécessaire, pour réaliser ces opérations et d'autres opérations du cycle.
Bien qu'il soit préférable, lorsqu'il est possible en pratique, de soumettre l'huile à un chauffage préalable à un degré suffisant pour per- mettre l'introduction, dans le générateur, de la totalité de l'huile qui est introduite en phase liquide dans l'installation, on comprendra immédiatement que, même lorsqu'on soumet l'huile à un chauffage préalable à des températu- res relativement élevées, il peut être nécessaire d'introduire une partie de l'huile liquide en tout autre endroit, par exémple dans l'appareil de carbu- ration, en particulier lorsqu'une quantité relativement grande d'huile par heure est nécessaire.
Bien qu'il soit préférable de soumettre à un chauffage préalable à une température relativement élevée sensiblement la totalité de l'huile nécessaire, on comprendra facilement qu'on peut obtenir certains des avantages, résultant de l'invention, même si une partie de l'huile n'est pas ainsi sou- mise à un chauffage,préalable,"et même si l'huile n'est pas chauffée à la tem- pérature maximum possible en pratique.
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Il est préférable d'introduire l'air secondaire, nécessaire pour la combustion du gaz de gazogène produit pendant le soufflage ascendant d'air sur le lit de combustible, au-dessus de ce lit de combustible, de manière à brûler le gaz de gazogène en contact avec la partie-supérieure du lit de com- bustible et la voûte dugénérateur; et il est préférable d'introduire cet air tangentiellement, comme précédemment décrite car dans ce cas de l'air frais, tourbillonnant en contact avec du carbone, qui peut être déposé sur la voûte du générateur par la combustion, empêche l'accumulation de ce carbone.
On'peut toutefois employer d'autres modes d'introduction d'air secondaire dans l'appa- reil de fabrication de gaz à l'eau, par exemple l'introduire directement'dans
EMI17.1
l'appareil de carburation, ou dans le raccord"entre le générateur et 1-lapoa- reil de carburation.
Il est préférable d'effectuer le chauffage préalable de l'huile à une température moyenne supérieure à 315 C environ, de préférence supérieure à 345 C, par exemple comprise entre 370 ou 400 et 510 C. Des températures moyennes comprises entre 410 et 440 C, par exemple dans le voisinage de 425 C, conviennent tout particulièrement.
Les,conditions de pression dans l'appareil de chauffage préalable dépendront des pressions de vapeur caractéristiques de l'huile particulière employée, le chauffage préalable étant effectué sous une pression suffisante pour maintenir l'huile sensiblement dans la phase liquide pendant l'opération de chauffage préalable.
La durée préférable d'expositionde l'huile à la température élevée de chauffage préalable est d'autant'plus petite que la teneur de l'huile en carbone Conradson est plus élevée, les autres conditions-étant les mêmes.
Dans la présente description, à moins qu'il ne soit indiqué expressément le contraire, les termes "aval" et "amont" se rapportent à la direction d'écoulement des gaz, et non à l'écoulement d'huile, comme déjà mentionné précédemment.
REVENDICATIONS.
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**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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METHOD AND APPARATUS FOR THE MANUFACTURING OF GAS. WITH CARBIDE WATER.
The present invention relates to a method and apparatus for the manufacture of carburized water gas. Its application is particularly advantageous in the manufacture of water-fueled gas in which the enrichment oil is a heavy oil or a residue which provides a relatively large proportion of coke on vaporization.
In the usual manufacture of water-fueled gas, air and water vapor are blown alternately, in a cycle, over an ignited bed of solid fuel, such as, for example, cokeo. cycle corresponding to the air blowing, called "blowing period", the temperature of the fuel bed is raised by combustion and heat is stored there, to be used in the part of the cycle corresponding to the blowing vapor pressure, called the "injection period", in which blue flame water gas is formed by the endothermic reaction of water vapor with hot carbon.
During the air blowing period, the gasifier gas, formed by the blowing of primary air upwards on the fuel bed, is ignited by secondary air, and the gases are passed through. combustion through chambers containing a heat storage material in which their heat is stored. During the water vapor injection period, at least part of the blue flame water gas, leaving the fuel bed, passes over this heat storage material and is carburized by an oil. of hydrocarbon, such as petroleum oil, which is vaporized and undergoes cracking under the action of the stored heat, so as to give oil gas, in the presence of the fuel water gas and excess water vapor from the fuel bed.
The period of the cycle corresponding to the injection of steam is usually divided into an "upward injection", in which the
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water vapor passes upward through the fuel bed, the blue flame water gas resulting from this upward injection being carburized as it passes through carburizing vessels, such as a carburizing apparatus and a superheating apparatus, and in a "down injection", in which water vapor is injected downwardly through the fuel bed.
This downward injection usually takes the form of a back injection, in which water vapor is passed in the opposite direction through the installation for the production of gas with fueled water. water vapor being = superheated by passing through the fuel vessels before passing downward through the fuel bed. The water gas resulting from this back or down injection is discharged directly from the lower part of the fuel bed. During the downward or return injection, a hydrocarbon oil may or may not be introduced into the downward water vapor and passed therewith downwardly through the fuel bed, following a procedure usually referred to as " transformation period "of the oil.
In the current modern manufacture of carburized water gas, a cycle length of five minutes is seldom exceeded; a duration of two to five minutes is the length of the cycle in the usual procedure, and most often the cycle has a duration of three to four minutes.
A suitable means of measuring the coke which a petroleum oil will give by vaporization in the manufacture of water-fueled gas is provided by the content of the oil of "Conradson carbon", determined by the method described. in the ASTM publication Standard D 189-41.
When a petroleum oil, for example gas oil, with a relatively low Conradson carbon content, for example less than 1 or 2%, is employed for the enrichment of gas with carburized water, the usual procedure in practice consists in admitting the oil, during the period of upward injection of water vapor, in a carburizing apparatus provided with a stack of refractory bricks, which gives a large strongly heated surface for the vaporization of oil, the resulting mixed vapor phase passing through a refractory brick stack superheater, to continue cracking or "fixing" of the hydrocarbon constituents of this vapor mixture.
When a heavy oil with a relatively high Conradson carbon content, greater than about 2%, for example 4 to 10 or 12% and more, is employed for the enrichment of gas with carbonated water. Stage, the vaporization of the oil in a fueling apparatus with stacked refractory bricks becomes disadvantageous, due to the rapid obstruction of the relatively narrow channels between the refractory bricks of the stack by the deposited carbon.
As frequent interruptions of the normal cycle of operation, to burn off this carbon or otherwise dispose of it, greatly reduce the gas-making capacity of the apparatus, it has become common practice in the use of such a heavy oil for the enrichment of the gas with carburized water, to use a carburizing apparatus which substantially does not include a stack of refractory bricks, at least downstream of the inlet zone of oil - the in this carburizing device.
Since it is difficult to store a sufficient quantity of heat in the refractory lining of the carburizing apparatus to effect the vaporization of all the heavy oil usually required for the enrichment of the gas, at the rate required by the operation at high production capacities of the plant, it has become common practice to vaporize part of the heavy enrichment oil by spraying it on the upper part of the generator fuel bed during the upward steam injection period.
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The latter procedure would be desirable, even if all of the oil. heavy could be efficiently processed in the fuel system, since the coke produced during the vaporization of the oil becomes part of the generator fuel bed and significantly reduces the amount of solid fuel that must be charged. In this one.
On the contrary, heavy oil, which is sprayed into the fuel apparatus for vaporization therein, deposits coke on the walls and the lower part thereof, and its deleterious effects on these surfaces greatly exceed those of whatever advantages it may have as a fuel.
The main object of the present invention is to increase the proportion of the heavy enriching and / or processing oil which can be admitted into the generator, with a reduction in the deposition of co-ke in the other parts of the generator. installation, and with increased use of oil-coke as fuel in the generator.
The reduction of the coke deposit in the carburizing vessels has the effect of an increased production capacity, in that it allows a longer operation of the installation without stopping for cleaning, because with modern mechanical screens, it is possible to do operate the generators for long periods without stopping. This advantage is accompanied by a reduction in cleaning work. Reducing coke deposition improves the rate of heat transfer to and from the heat storage refractory material in the fuel vessels because the carbon acts as an insulator for heat. This allows a higher ratio between the periods of steam injection and air blowing in the cycle, which results in an additional increase in the production capacity of the installation.
As fuel and booster appliances will operate more efficiently without a carbon layer on their refractory surfaces, a reduction in carbon deposition in these appliances reduces the size of the vessels required for a given quantity of oil. used per unit of gas produced. With regard to the carburizing apparatus, the reduction of oil vaporization therein allows a further reduction in dimensions, with the possible elimination of the need to use a carburizing apparatus in some cases.
However, a complete benefit cannot be obtained from adding oil to the fuel bed and reducing carbon deposition at any other location by simply admitting all of the enriching heavy oil to the top of the fuel bed. generator, in the same way that part of the oil is admitted in the current operating mode. In current modes of introducing heavy oil into the generator, this oil is heated only to a temperature at which it can be easily handled, for example 90 to 120 ° C. or a low temperature. little higher.
Under these conditions, a proportion of 50% of the heavy enrichment oil required to carburize the gas and give it a calorific value of, for example, 4,625 calories per m3, is approximately the upper limit of the proportion of the total enrichment heavy oil which can thus be vaporized, in the case of a Bunker C type oil containing approximately 10% Conradson carbon. When the usual methods are employed, if an attempt is made to vaporize a much larger proportion of oil from the upper part of the generator, an impermeable gummy layer is produced on the fuel bed, which greatly affects the porosity of the fuel. fuel bed.
The very poor conditions thus produced for the fuel bed cause a very irregular flow of gas, with channel formation and with increased entrainment of fuel by blowing, and result in a decrease in efficiency and capacity. gas production.
In accordance with the present invention, the enrichment oil,
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for example a heavy oil with a relatively high Conradson carbon content, is, before its introduction into the installation, preheated, preferably by the heat of the combustion gases coming from the gas production installation , in loads of a relatively limited volume, under pressure conditions high enough to maintain the oil substantially in the form of a liquid,
at a temperature sufficiently high to produce instantaneous vaporization of a considerable proportion of the oil by the preheating while reducing the pressure of the oil to the pressure conditions existing in the plant for the manufacture of carbureted water gas. In current practice, the pressure conditions existing during the period of upward injection of water vapor on the downstream side of the upper part of the fuel bed are only slightly above atmospheric pressure, for example of the order of 762 mm of mercury.
During the period of downward injection or back injection, the pressure conditions in the same part of the installation, which is then on the upstream side of the upper part of the fuel bed, are somewhat higher because of the pressure opposed by the resistance of the fuel bed.
Each charge of oil subjected to preheating is moved from the preheater to the installation, during one or more periods of steam injection, by the following charge, and the combined volumes of the duct (s). flow of oil into the pre-heater and from the oil line from the pre-heater to the fuel gas production plant are proportionate, relative to to the volume of oil per cycle required by the plant, such that the oil is exposed to coking temperatures, prior to its use, for a period of time insufficient to produce harmful coking in this or these oil flow ducts and this pipe.
Although other types of apparatus can be used, it is preferable to use a preheater, comprising, for the flow of the oil, one or more tubular conduits around which the gas of heating pass in an indirect relation of transmission of heat to the oil via the wall or walls of the tubes.
During blowing, when no oil is flowing to the installation, the oil charge in the tubular system may be in a relative state of rest, except for the flow due to convection. , or the load can be kept in motion through this tubular system by repeated circulation through it, while the heating gases pass through the preliminary heating apparatus around the tube (s). .
When the oil is in a relatively quiet state during the blowing air period, a greater part of the heat, transmitted from the heating gases during the blowing air, will be stored in the or the walls of the tubes and will then be transmitted to the oil during the period of steam injection, when the oil flows through the tube (s), than is the case when circulating oil repeatedly during the blowing period.
During the part of the steam injection period during which the oil is admitted into the installation, the oil, which was in a relatively quiet state in the tube or tubes of the preheating or which had been circulated repeatedly through it -or these, is moved to the installation by the oil constituting the next load to be subjected to preheating. In the event that the oil has been in a relatively quiet state in the tube (s), a considerable part if not most of the preheating is carried out, during the flow of the oil, for transmission to that - this is the heat which was stored in the wall (s) of the tube (s) while the oil was in a relatively
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quiet in these.
According to the present invention, the preheater is so arranged that the volume of oil passing therethrough, in which the oil is exposed to boiling temperatures, does not exceed the volume of oil required by the installation during a period of a few cycles, for example, for three or two cycles or preferably during one cycle, the lower volumes of oil being particularly preferred the higher the temperature of preheating is high.
The degree of coking which will occur upon prolonged heating under elevated temperature conditions will depend on the characteristics of the oil, for example its Conradson carbon content. With certain heavy oils, one can consider, as being coking temperatures, temperatures higher than 315 C, for example from 315 to 455 C and higher.
The apparatus is preferably arranged such that the volume of the tubular system containing the oil at a temperature above 343 ° C. does not significantly exceed that required by the installation for a few cycles, for example for three cycles, while that that containing oil at a temperature of 371 C does not significantly exceed the quantity of oil required by the installation during two cycles, and that that containing oil at a temperature greater than 400 C does not exceed for - the quantity of oil required by the installation during a cycle; It is understood that a volume not notably exceeding that required by the installation during a cycle is that to be preferred in any case.
Preferably, a relatively large proportion of the heat above 15 ° C., which is necessary for the instantaneous vaporization of the preheated oil, under the pressure conditions of the installation, is stored in the oil as. pre-heating heat, such as most of it, for example 60% or more, such as more than 80% or even 90%, thereby greatly reducing the amount of heat that it is necessary to supply to the installation for oil vaporization and greatly increasing the amount of oil which can be effectively vaporized per cycle at the top of the generator without adversely altering the fuel bed conditions.
The invention is described in detail below with reference to the accompanying drawings, which show somewhat diagrammatically embodiments of the apparatus according to the invention, chosen solely by way of example:
Fig. 1 shows, partially in elevation and partially in vertical section, a three-body fueled water gas production plant, with. which is connected the device according to fig. 2. fig. 2 shows, partially in elevation and partially in vertical section, an embodiment of the apparatus for preheating the oil according to the invention;
this fig. 2 is, for the sake of clarity, drawn on a scale a little larger than that of FIG. 1, but the two fig. 1 and 2 must be considered as constituting by their jvxta- position a single device;
Fig. 3 shows, partially in plan and partially in horizontal section, an apparatus for preheating oil at high temperature according to a modified embodiment of the invention.
With reference to fig. 1 and 2 of the drawings, 1 denotes a general
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teur, 2 a carburizing unit, 3 a booster heater and 4 a washing box from a fuel water gas manufacturing facility.
The upper part of the generator 1 is in communication for the gas with the upper part of the carburizing apparatus 2 through the intermediary of the connection 5, while the lower part of the carburizing apparatus 2 is in communication for the gas with the lower part of the booster heater 3 via connection 6.
The generator comprises the bed of solid fuel, 7, for example coke, which can be charged by the coal connection pipe 8 and which is supported on the grate 9. The generator further comprises the connection 10 for the air blowing, provided with a valve 11, for blowing primary air upwards on the fuel bed, as well as a duct 12 for supplying secondary air, provided with a valve 13, for burning, above dulit of fuel, the gasifier gas resulting from the blowing of primary air. The secondary air enters the upper part of the generator, tangentially, through several connections-14. Tertiary air can, if desired, be admitted, as shown at 15, into the superheater. 3.
The generator is also provided with a connection 16 for supplying water vapor, provided with a valve 17, for the upward injection of water vapor through the bed of fuel. A water vapor inlet connector 18, provided with a valve 19, supplies water vapor to the upper part of the superheating device 3 for the injection of water vapor in return or downward injection. through the installation.
The superheating apparatus 3 is provided with the valve 20 and a stack of refractory bricks 21, while the carburizing apparatus 2 does not include a stack of refractory bricks. The refractory linings of generator 1, carburizing apparatus 2, and superheating apparatus 3 are shown at 22, 23 and 24, respectively.
The installation is provided with a pipe 25, with valve 26, for the gas intake produced by the ascending injection, this pipe 25 going from the upper part of the overheating device 3 to the washing box and a pipe 27, with valve 28, for the gas intake produced by the downward or return injection, this pipe 27 going from the lower part of the generator 1 to the washing box 4. The gas intake pipe 29, provided of the valve 30, goes from the washing box 4 to the storage place or to another place of use.
The washing box 4 is provided with a connection 31, with valve, for supplying liquid, for example water, to this box, and an overflow connection 32, arranged so as to maintain the liquid level 33 above the lower part of the pipe 25, so as to form a hydraulic seal therefor.
The generator 1 is provided with a strainer 3. ',,' for spraying oil therein above the fuel bed; the carburetion apparatus 2 is provided with a strainer 35 for spraying oil into the upper part thereof.
The points described above can be found in existing installations for the production of gas with carburized water. Such installations are frequently also provided with a pipe 40 for discharging the gases originating from combustion by the blown air; this pipe 40 goes, passing through a boiler 41, heated by the heat entrained by these gases, to a chimney ', 2, passing through a valve 43. 44 designates a water inlet connection for the boiler, while the connections 45 and 46 lead to and from a steam collecting drum (not shown).
In the apparatus shown in FIG. 2, the heating device
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The pre-heating of the oil is divided into a low-temperature pre-heater 47 and a high-temperature pre-heater 48. The duct-for passing the heating gases into the low pre-heater. temperature 47 is part of the path of the gases of the wedge produced during the blowing, downstream of the heated boiler 41, by these gases, while the passage duct for the heating gases in the preheater at high temperature 48 is part of the path of the combustion gases produced during the blowing, upstream of the boiler 41 heated by these combustion gases.
The low temperature preheater is shown to be provided with a tubular system 49 for the oil flow; this tubular system is formed by tubes connected in series by manifolds and it is supplied with oil under an appropriate pressure by a pump 50, from the supply line 51, through the fitting 52 going to the oil inlet port 53.
The oil outlet 54 of the low temperature preheater 47 is connected through the conduit 55 to the oil inlet 56 of the heater. High temperature preheater 48. This high temperature preheater 48 is shown to be provided with a tubular system 57 for oil flow; this tubular system is formed by tubes connected in series by collectors and is connected to the oil inlet port 56 and to the oil outlet port 58.
The high temperature preheater 48 is provided with a gas bypass device, comprising the bypass line 51 from the line 40 for taking in the combustion gases during blowing to the connection 62 between the combustion gas. preheater 48 and boiler 41. The bypass line 61 and the fitting 62 are provided with registers 63 and 64, respectively, for controlling the flow of the combustion gases, produced during blowing, through this line. bypass and this fitting, respectively. Dampers 65, 66 and 67 in fittings 68, 69 and 70, respectively, connected to the bypass line 61, also allow adjustable control of the gas bypass.
If desired, a damper can also be mounted in fitting 40, as shown at 70a. By the appropriate adjustment of the position of the different registers, it is possible to pass all or a predetermined fraction of the combustion gases, produced during the blowing, in bypass around all the tubes of the tubular system 57 or around them. a selected downstream portion thereof.
From the oil outlet 58 of the preheater 48, the oil line 71 goes to the generator of the fuel water gas production plant, as shown in fig. . 1. This pipe 71 is provided with a device for reducing the pressure on the oil, so as to produce its instantaneous vaporization by the heat stored in this oil by the prior heating, for example an expansion valve 73.
The flow of oil through the preheaters to the water gas plant can be measured by any suitable device, for example a flow meter, shown at 74. on line 55.
As it may be necessary to introduce a certain part of the pre-heated oil into the carburizing apparatus, the line 71 can be connected to the line 75, provided with the expansion valve 76, going to the upper part of the fuel. the fuel system 2.
An example of an operating mode of the apparatus is described below, according to the freezes 1 and-2. The valve 20 of the superheater 3 and the valve 28, corresponding to the return or downward injection of water vapor, being closed and the valve 43 going from the boiler 41 to the chimney 42 being open, registers 63,65, 66 and 67 being closed
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mes and register 64 open, oil expansion valves 73 and 76 closed, and preheater tubes 47, oil line 55, preheater tubes 48 and the oil lines 71 and 75 being filled with a charge of heavy fuel oil under sufficient pressure to maintain this oil substantially in the liquid state,
primary air supplied by the accord 10 is blown into the fuel bed.,. ignited in the generator 1, which raises the temperature of this fuel bed and stores heat therein.
The resulting gasifier gas is burned with secondary air supplied to the generator, above the fuel line, through fittings 12 and 14, and the products resulting from the combustion pass through the carburetion apparatus and apparatus. of superheating, in series, thus raising the temperature of the upper part of the fuel bed, the lining of the upper part of the generator and the fuel apparatus, and the lining and stacking of refractory bricks of the superheater, and by storing heat therein.
From the booster heater 3, the combustion gases produced during the blowing pass through connection 40 through the high temperature preheater 48, the boiler 41 and the heater. prior to low temperature 47, to the chimney 42 and from this to the atmosphere.
During the passage through the preheater 48, the combustion gases produced during the blowing transfer heat to the walls of the tubes 57, which have a considerable heat storage capacity, since they must be thick. considerable to withstand the oil pressures prevailing therein, and some of the heat is transferred from the walls to the relatively quiet oil inside the tubes.
On leaving the preheater 48, the combustion gases, somewhat cooled by the transmission of heat to the tubes 57 and to the oil contained therein, pass through the connection 62 and then through the boiler 41, in which they are further cooled by the transmission of an additional part of their heat to the water contained in the boiler to transform it into water vapor.
From the boiler 41, the combustion gases pass through the low temperature preheater 47, flowing around its tubes 49 and transmitting an additional part of their heat to these tubes and with the oil contained therein, before passing through the open valve 43 and the chimney 42, into the atmosphere.
At the end of the blowing period, the blowing of primary air and secondary air is stopped. Steam is supplied to the lower part of generator 1 through connection 16 and is injected upwardly through the bed of fuel. The resulting water gas and the excess water vapor discharge, through the gas intake line 40, the combustion gases remaining in the installation at the end of the blowing. The chimney control valve 43 is then closed and, with the valve 28 remaining closed and the valves 26 and 30 remaining open, the gas is passed to the water produced during this injection period. rising water vapor, via connection 25 to washing box 4, and from this via connection 29 to the condensing, purification, storage and / or other use devices.
When the water gas, produced during this period of upward injection of water vapor, and the excess water vapor flow in series through the upper part of the generator 1, to the down through the carburizing apparatus 2 and upward through the superheating apparatus 3, the pump 50 supplies oil from the storage location,
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through lines 51 and 52 to the low temperature preheater 47, thereby displacing the oil which was in the quiet state in the tubes 49 thereof during the blowing period,
and discharging oil from the low temperature preheater 47 through line 55 and flow meter 74 into the high temperature preheater 48, thereby moving the oil which was in the quiet state in it during the blowing period and by discharging it into the upper part of the generator 1, passing through the line 71 and the expansion valve 73, which is opened shortly after the start of the upward injection of water vapor.
The movement of the oil in the tubes of the preheater, as it gradually flows from the low temperature preheater 47 into the high temperature preheater 48 and from this to the generator 1, increases the speed of heat transmission from the walls of the tubes to the oil, with the result that the oil leaves the high temperature preheater 48 in a state strongly heated.
During the pre-heating operation, the oil is maintained under a sufficiently high pressure so that it remains substantially in the liquid phase. By reducing the pressure, when the oil passes through the expansion valve 73, at the pressure conditions prevailing in the upper part of the generator above the fuel bed, instantaneous vaporization occurs. oil, with the deposit of a residue on the upper part of the fuel bed.
The oil in the evolved vapor phase is mixed with the carburized water gas produced during the period of upward steam injection and with the excess vapor, which simultaneously pass upward through the upper part of the bed. fuel; resulting mixture of carburized water gas, excess water vapor and oil vapors passes through the carburizing apparatus and the superheating apparatus, where the oil vapors are cracked, with formation of oil gas and tar, the gas, with the resulting water carburetted leaving the washing box 4 through the gas intake pipe 29.
The residue from the instantaneous vaporization of the oil settles on the upper part of the fuel bed, where its coking is quickly completed by the heat stored in the upper part of the fuel bed and the heat radiated by the coating of fuel. the upper part of the generator, aided by the sensible heat contained in the gases passing through the upper part of the generator.
At the end of the upward injection period, the supply of water vapor to the lower part of the generator via connection 16 is stopped, and, the valve 26 being closed and the valve 28 being open, water vapor is brought to the upper part of the overheating apparatus via connection 18, and a downward or return injection is carried out; the water vapor is superheated by passing in the reverse direction downward through the booster heater, upward through the carburizing apparatus and then downward through the bed of fuel in the generator. The water gas, resulting from this return injection, and the excess water vapor pass through the connection 27 into the washing box 4 and from the latter through the connection 29 to the storage location. .
During this period of the cycle corresponding to the return injection, preheated oil may or may not be supplied to the installation, for example to the upper part of the generator, in the manner previously described.
In the case where oil is thus admitted during the back injection, this oil is vaporized instantaneously, in the manner previously described with regard to the oil admission during the upward injection, with the deposition of the vaporization residue on the upper part of the fuel bed. The resulting oil vapors pass down
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through the fuel bed with the return injection water vapor and are subjected to cracking therein, producing the carbon deposit resulting from the pyrolysis of oil within the fuel bed. The resulting oil gas passes from the lower part of the generator through connection 27, mixed with the water gas produced during this return injection period.
The superheated water vapor, during this back injection, helps to complete the coking of the residue from the instantaneous vaporization of the preheated oil.
After the return or downward injection of water vapor, the valve 26 being open and the valve 28 being closed, a short downward injection is carried out, without carburizing, with water vapor supplied to the outlet. lower part of the generator via connection 16, the resulting fuel gas and excess water vapor passing through connection 25 to the washing box 4. After this short period of upward injection of water vapor, it is ef - perform a short purge with the air by making the primary air arrive at the lower part of the generator 1 through connection 10, the resulting gasifier gas forcing the gas to the water, previously formed during the period d 'ascending injection, from the installation via connection 25.
After this air purge, the valve 43 controlling the chimney 42 of the boiler is opened, and the repetition of the cycle is started with an air blast, during which the supply of primary air is continued through fitting 10.
During the intake of oil into the installation, either during the upward injection or during the back injection or during both, preheated oil can be supplied from the preheater to temperature. raised 48 to the carburizing apparatus 2 by 'the lines 71 and 75, the valve 76 and the strainer 35, to be subjected to instantaneous vaporization in the carburizing apparatus with the aid of the heat stored in the coating of this one.
According to the present invention, in the operation mentioned above by way of example, the combined volume of the tubes of the high temperature preheater 48 and of the pipe 71 from this preheater 48 to the generator 1 (and of line 75, if it is used) is, for example, approximately equal to the volume of oil admitted into the installation during a cycle.
Thus, all of the oil, which was previously left in a quiescent state in the tubes of the high temperature preheater 48 and in the line 71 (and in the line 75, if we employs this) during the preceding period of blowing, is moved from the preheater 48 and the line 71, during the immediately following period of injection of water vapor, by oil entering preheater 48 through line 55 from preheater 47, so that the enrichment oil is exposed only to relatively high preheating temperatures for a period of time equal to the length of the cycle.
The fresh oil, coming from the storage location, also displaces the oil from the low temperature preheater 47. In the operation chosen as an example, the oil n It is not heated to coking temperatures in the low temperature preheater, and therefore it is not necessary to include the volume of the low temperature preheater 47 in the low temperature preheater. combined volume mentioned above.
In the apparatus shown in FIG. 2, if it is desired to decrease the quantity of oil used per cycle, the volume of oil exposed to the relatively high preheating temperatures in the apparatus 48 can be reduced by closing the register 64 and opening one or more registrations 65 ,.
66 and 67 '- thus passing the combustion gas in bypass, through the fittings 68, 69 and / or 70 and the connector 61, around the tubes in the downstream parts of the preheater
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Likewise, the preheating temperature can be adjusted by selectively passing a predetermined proportion of the combustion gases gaz completely around the high temperature preheater 48 via connection 61, by adjusting suitably the position of the registers 63 and 64 (or 70a), and this mode of adjustment can also be combined with the previously described bypass of the combustion gases around selected parts of tubes situated downstream in the pre-heater 48,
by one or more fittings 68, 69 and 70, eh appropriately adjusting the position of registers 65, 66 and 67.
After the instantaneous vaporization of the oil by reducing the pressure thereof, it may be advantageous to carry out at least a partial separation of the resulting vapor phase and of the residual liquid phase, in which the content of Conradson carbon in the oil is concentrated, before the latter is admitted into the upper part of the generator, in order to avoid the entrainment of residual liquids and / or residual solids in the resulting vapor phase, which would result in entrainment of the resulting carbon in the carburizing apparatus instead of depositing it on the fuel bed.
This separation can be effected, for example, as described in US Patent Application No. 785,672 filed November 13, 1947 in the name of Gerald L. Eaton.
Fig. 3 shows a modified embodiment of the high temperature preheater of FIG. 2. As in the case of FIG. 2 of the drawings, 40 denotes the connection leading the hot combustion gases produced during blowing from the booster heater 3 of FIG. 1 to the high temperature preheater, which, in the case of FIG. 3, is generally designated 90 and is shown as having the refractory lining 91.
As, in the case of FIG. 2, 62 designates the connection leading the combustion gases from the downstream end of the high temperature heater to a boiler heated by these combustion gases (not shown in Fig. 3). Unless specifically stated otherwise, in the description below, the terms "upstream" and "downstream" refer to the flow of heating gases, and not to the flow of liquids. in the tubes.
Whereas, in the apparatus according to FIG. 2, the oil subjected to the preheating passes through the entire length of the tubes, mounted in series, of the preheater, and that a device is provided for bypassing any desired proportion of the combustion gases around a downstream part of the length of tube, on the contrary, in the apparatus according to FIG. 3, the combustion gases pass through the entire length of the preheater, and a device is provided for bypassing the oil around a predetermined downstream part of the preheater. tube length. As in the case of 'fig. 2, the conduit for the flow of oil has the form of tubes, mounted in series, arranged in rows mounted in series.
In the apparatus shown in FIG. 3, the arrangement is such that the incoming oil can be admitted through the upstream row of pairs of rows of tubes, while passing by bypass around all the rows of tubes located downstream of this row in which the oil is admitted. By way of example, some of the rows of tubes are shown with successive tubes starting from the upper part of the rows cut away to show the tube or tubes located below.
A device is provided for passing a cooling medium, for example water or water vapor, through the part of the length of the tubes which is not filled with oil, to protect this length of the tubes against destruction by hot gases passing through
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the pre-heater.
As in the case of FIG. 2, on f ig. 3 of the drawings, 55 shows the oil line to the high temperature preheater 90 from the low preheater. temperature (not shown). In fig. 3, this pipe 55 is connected to the lower tube of alternating rows of tubes 95, 97, 99, 101, 103, 105 'and 107, by means of valves 109, 110, 111, 112, 113, 114 and 115 , respectively.
Line 75, which supplies the cooling medium, eg water, is connected to the lower tube of row 95, while line 148, which serves as a. the discharge of the cooling medium is connected to the lower tube of the rows of tubes 96, 98, 100, 102, 104 and 106 through valves 125, 126, 127, 128, 129 and 130, respectively. The tubes in the respective rows are connected in series, for example by usual tubular connectors, indicated at 131.
Pairs of adjacent rows of tubing are connected in series, on one side of the pre-heater, by standard tubular fittings, indicated at 131a, similar to fittings 131, while on the other side of the pre-heater, pairs of adjacent rows of tubing are connected by fittings 132, 133, 134, 135, 136 and 137, with valves 142, 143, 144, 145, 146 and 147, respectively.
As in the case of fig 2, la.conduite. 71, provided with the valve 72, goes from the high temperature preheater to the water gas manufacturing plant (not shown in fig. 3); this pipe 71 is, in the case of the pin 3, connected to the downstream end (for the flow of oil) of the row of tubes 108. In the apparatus according to FIG. 3, the pipe 148 for discharging water vapor or water is also connected to the downstream end (for the flow of oil) of the row of tubes 108 by means of the valve 116.
The tubes extend into the manifold compartments 150 and 151, stued respectively on one side and the other side of the pre-heater and in which are housed the fittings between the tubes and between the rows of tubes. Doors, such as shown at 152 and 153, provide access to these collecting compartments for cleaning the tubes and for handling the valves.
Bottom tubes in rows of odd-numbered tubes can be cleaned after removing buffers from tees 155 to 161, while bottom tubes in rows of even-numbered tubes can be cleaned after removing buffers from tees 162 to 167.
In the operation of the apparatus according to Fig. 3, the hot combustion gases produced during the blowing in the water gas production apparatus pass through the preheater 90 over its entire length during the blowing. cycle blowing period. During this period, the enrichment oil subjected to preheating is found in a quiet state in the row of tubes into which the oil is admitted through line 55 and in the rows of tubes located downstream (at the point of view of the oil flow) in relation to the first. The temperature of the quiescent oil is increased during the air blast period by the transmission of heat from the combustion gases, which also store heat in the walls of the tubes. .
If, for example, oil is admitted through line 55 into row of tubes 99, valve 111 is open, while valves 109, 110, 112, 113, 114 and 115 are closed. Valve 143 is also closed, while valves 142, 144, 145, 146, and 147 are open. The rows of tubes 99 to 108, as well as the fittings-between these rows of tubes, are filled with oil.
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When oil is admitted to the preheater 90 from line 55 via row of tubes 99, the rows of tubes downstream of this row of tubes 99 are filled with water through line 75, through valve 89 and the lower tube of row of tubes 95, valve 142 being open, as previously mentioned, and valves 125, 127, 128, 129 and 130 being closed. The water, passing through the rows of tubes downstream of the row of tubes 99, leaves the preheater through the lower tube of the row of tubes 98, passing through the valve 126 and the pipe. 148.
During the period of air blowing, the combustion gases transmit part of their sensible heat to the metal of the walls of the tubes, while heat is also transmitted through these walls to the oil, which is in the quiet state in the tubes located upstream, and in the water in the tubes located downstream.
At the end of the air blowing period, the passage of combustion gases through the preheater 90 ceases. However, the transmission of heat to the oil from the walls of the tubes continues during the injection of steam.
With the exception of the part, corresponding to the oil inlet, of the steam injection period, the valve 72 being open, the oil charge in the preheater 90 and in line 71 is moved to the water gas plant by a further charge of oil supplied to row of tubes 99, through line 55, from the line. low temperature preheater (not shown). The rate of flow of the oil through the tubes is preferably high enough to cause turbulent flow, promoting high rates of transmission, to the oil, of heat previously stored in the walls of the tubes.
The volume of oil contained in the rows of tubes 99 to 108, with their fittings, and in the pipe 71 going to the water gas production plant, is, by way of example, approximately equal to the volume oil required by the installation during an operating cycle. Therefore, before use, the oil is maintained at relatively high pre-heating temperatures for a period of time not exceeding notably the duration of the cycle, allowing a relatively high degree of preheating without harmful coking.
The technician will easily be able to determine an appropriate relationship between the area and the volume of the tubes to effect the desired transmission of heat to the oil during the time available under the conditions prevailing in each particular case.
By using the upstream rows of tubes 99-108 for pre-heating the oil, the downstream rows of tubes 98-95 are protected by being filled with water from line 75 through the line. through valve 89, to the lower tube of row of tubes 95, the heated water exiting through the lower tube of row of tubes 98, and then through valve 126 and line 148.
The water, circulating through the tubes situated downstream, can be passed through these tubes at a constant speed throughout the cycle, or at a variable speed, for example so as to obtain a substantially constant outlet temperature d. water, the water flow rate being increased during the air blowing and being decreased during other parts of the cycle.
Valve 176 in oil line 55 controls the entry of oil to the high temperature preheater. Line 177, provided with valve 178, can be used to supply water vapor for
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the bleeding of the line 71.
If desired, water vapor can be produced in the downstream tubes which are not used for preheating oil, or water vapor can be passed through these tubes. as a coolant, the resulting superheated steam being employed in the water gas plant, if desired.
A specific example of the process according to the invention is described below, employing a three-body carbureted water gas manufacturing plant, with an internal diameter of 2.70 m, and a similar preheater. to that described, with a preliminary high temperature heater similar to that of FIG. 3, and with an operating cycle similar to that described above.
EMI14.1
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Duration <SEP> of the <SEP> cycle- <SEP> 4 <SEP> minutes
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<tb>% <SEP> of the <SEP> cycle
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<tb> Air supply <SEP> <SEP> 42
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<tb> Upward <SEP> injection <SEP> of <SEP> steam <SEP> of water <SEP> 30
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<tb> (intake <SEP> of oil <SEP> 25.5)
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<tb> Injection <SEP> of <SEP> steam <SEP> of water <SEP> in return <SEP> 21
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<tb> Last <SEP> upward <SEP> injection <SEP> of <SEP> steam <SEP> of water <SEP> 4
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<tb> Purge <SEP> by <SEP> blowing <SEP> of air <SEP> 3
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<tb> Average <SEP> temperature <SEP> approximate <SEP> of the <SEP> gases <SEP> of <SEP> souf-
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<tb> flage <SEP> in <SEP> C
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<tb> Device <SEP> for <SEP> heating <SEP> prior <SEP> to <SEP> high <SEP> tempera-
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<tb> ture
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<tb> Gas <SEP> inlet <SEP> <SEP> port <SEP> 760
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<tb> Gas <SEP> outlet <SEP> <SEP> <SEP> outlet <SEP> 600
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<tb> Device <SEP> for <SEP> heating <SEP>
prior <SEP> to <SEP> low <SEP> tem-
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<tb> temperature
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<tb> Gas <SEP> inlet <SEP> <SEP> port <SEP> 330
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<tb> Port <SEP> of <SEP> outlet <SEP> of <SEP> gas <SEP> 260
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<tb> Average <SEP> production <SEP> of <SEP> gas <SEP> by <SEP> blowing <SEP> 3
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<tb> (measured <SEP> at <SEP> 15 C <SEP> and <SEP> under <SEP> a <SEP> pressure <SEP> ab- <SEP> 850 <SEP> m <SEP> / min <SEP >
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<tb> solue <SEP> of <SEP> 760 <SEP> mm <SEP> of <SEP> mercury)
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Fuel oil:
Bunker C oil, having the following characteristics:
EMI14.2
<tb> Water <SEP> Traces
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<tb> Specific <SEP> weight <SEP> to <SEP> 15 C <SEP> 0.978
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<tb> Specific <SEP> weight <SEP> API <SEP> 13.8
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<tb> Viscosity <SEP> Saybolt <SEP> Furol
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<tb> 60 <SEP> cm3 <SEP> 50 C <SEP> - <SEP> sec <SEP> 484
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<tb> Insoluble <SEP> in <SEP> the <SEP> benzene <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 0.25
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<tb> Ignition point <SEP> <SEP> - <SEP> Peusky <SEP> - <SEP> Martens <SEP> 253
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<tb> Carbon <SEP> Conradson <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 10.1
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<tb> Ashes <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 0.128
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<tb> Calories <SEP> 4.674 <SEP> cal / m3
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<tb> Sulfur <SEP>% <SEP> in <SEP> weight <SEP> 0.82
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<tb> Distillation <SEP>%
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<tb> 216-232 C <SEP> 0,
5
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<tb> 232-260 C <SEP> 0.5
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<tb> 260-287 C <SEP> 1.5
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<tb> 287-315 C <SEP> 65.0
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<tb> 315-343 C <SEP> 12.0
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<tb> 343-371 C <SEP> 4.5
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<tb> Beyond <SEP> of <SEP> 371 C <SEP> 4.5
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<tb> 88.0
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EMI15.1
<tb> Quantity <SEP> of oil <SEP> per <SEP> cycle <SEP> 492 <SEP> liters
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<tb> Speed <SEP> of oil inlet <SEP> <SEP> to <SEP> the installation <SEP> 480 <SEP> liters / min
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<tb> Average speed <SEP> <SEP> of oil flow <SEP> <SEP> during <SEP> the
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<tb> oil <SEP> intake <SEP> period <SEP> 3.9 <SEP> m / sec
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<tb> Approximate <SEP> capacity <SEP> of <SEP> the <SEP> part, <SEP> filled
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<tb> of oil,
<SEP> of <SEP> the pre-heating <SEP> <SEP> device '
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<tb> at <SEP> high <SEP> temperature, <SEP> during <SEP> the <SEP> 'blowing <SEP> 462 <SEP> liters
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<tb> Approximate <SEP> capacity <SEP> of <SEP> the <SEP> pipe. going <SEP> to
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<tb> installation <SEP> 30.3 <SEP> liters
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<tb> Quantity <SEP> of oil <SEP> admitted <SEP> to the <SEP> generator <SEP> by <SEP> cycle <SEP> 363 <SEP> liters
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<tb> Quantity <SEP> of oil <SEP> allowed <SEP> to <SEP> the <SEP> of <SEP> carbura-
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<tb> tion <SEP> by <SEP> cycle <SEP> 90.9 <SEP> liters.
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Oil <SEP> average <SEP> temperature:
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<tb> Input port <SEP> <SEP> of <SEP> the device <SEP> of <SEP> heating <SEP> in <SEP> C
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<tb> prior <SEP> to <SEP> low <SEP> temperature <SEP> 121
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<tb> Port <SEP> of <SEP> outlet <SEP> of <SEP> the device <SEP> of <SEP> heating
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<tb> prior <SEP> to <SEP> low <SEP> temperature <SEP> 232
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<tb> <SEP> port of <SEP> outlet <SEP> of <SEP> the heater <SEP>
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<tb> prior <SEP> to <SEP> high <SEP> temperature <SEP> 426
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<tb> Oil pressure <SEP> <SEP> Psi.
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To <SEP> the <SEP> input of <SEP> the <SEP> of <SEP> heating <SEP> beforehand
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<tb> to <SEP> low <SEP> temperature <SEP> 121
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<tb> A <SEP> the <SEP> valve <SEP> of <SEP> trigger, <SEP> of the <SEP> side <SEP> of <SEP> the device <SEP> of
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<tb>
<tb> heating <SEP> prior <SEP> 93.
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Tubes <SEP> of <SEP> the apparatus <SEP> of <SEP> preheating <SEP>; <SEP> 50 <SEP> mm <SEP> internal diam.
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<tb>
<tb>
<tb> Part, <SEP> filled <SEP> with oil <SEP> from <SEP> the device <SEP> from <SEP> heating
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> prior <SEP> to <SEP> high <SEP> temperature
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Rows <SEP> of <SEP> tubes <SEP> 10
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<tb> Tubes / row <SEP> - <SEP> 10
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<tb> Total length <SEP> <SEP> of the <SEP> tubes, <SEP> y <SEP> including <SEP> the <SEP> fittings <SEP> 224.5 <SEP> m
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<tb> Part, <SEP> filled <SEP> with water,
<SEP> of <SEP> the <SEP> of <SEP> heater
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<tb> prior <SEP> to <SEP> high <SEP> temperature
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<tb> Rows <SEP> of <SEP> tubes <SEP> 4
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<tb> Tubes / row <SEP> 10
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<tb> Total.length <SEP> of the <SEP> tubes, <SEP> y <SEP> including <SEP> the <SEP> fittings <SEP> 90 <SEP> m.
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Although the invention has been, by way of example, described with reference to the use of a preheater at high temperature and of a preheater at low temperature respectively situated upstream. and downstream of the boiler heated by the combustion gases of the water gas production plant, it is not limited to the use of any particular number of pre-heaters. It is possible, if desired, to use a single heating device, and it is not necessary for the pre-heating agent to consist of the combustion gases coming from the installation.
For example, direct heating can be employed, in which case the heating gases can be passed through the preheater continuously instead of passing them only during the blowing period. of air. Heater gases can also pass through the preheater during the steam injection period, when multiple gas production plants are operated staggered. water and when the combustion gases, coming from one installation, are passed through the heater during the injection period of another installation, in which oil is supplied to from the pre-heater.
Further, if desired, the high temperature oil preheater can be arranged so as to allow heating of the oil therein by the hot water gas, produced during the in-
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upward jection of water vapor, as well as by the combustion gases produced during the blowing of air.
For example, the apparatus for preheating oil at high temperature may take the form of a coil placed in an extension of the upper part of the apparatus. superheating, so that the oil, in a relatively quiet state in the coil, during the blowing period, is heated by the de-combustion gases, produced during the blowing, flowing around of this coil, in their passage to the boiler heated by these combustion gases, and that the oil, flowing in the coil, during the period of upward injection of water vapor, is heated by the hot carburized water gas produced during this upward injection period,
flowing around the coil on its path from the overheating device to the washing box without passing through the boiler heated by the combustion gases.
If desired, in the operation of the low temperature and high temperature oil preheaters connected in series in the oil flow path to the gas production plant in series, it is possible to operate. water, limit the temperature to which the oil is heated in the high temperature preheater, and prevent overheating of the oil by bypassing a suitable predetermined portion of the oil. oil around the low temperature preheater, in its path to the high temperature preheater, thereby reducing the temperature of the oil supplied to the latter, and thus reducing the maximum temperature reached by oil in the high temperature preheater, other conditions being the same.
The particular cycle of operation, given above by way of example, can be significantly modified with respect to the proportions and arrangement of the periods of the cycle and with respect to the particular periods employed in the cycle, as will immediately be understood. the technician in the field to which the invention relates. The oil can be introduced, if desired, into the generator and / or elsewhere during a period of backward or downward injection of water vapor and be transformed as it passes through the bed of fuel. A downward or return air supply can be carried out.
Steam injections can be made, if desired, in periods of upward air blowing or in downward or return air blowing triodes, and oil can be admitted to the air. generator and / or everywhere else during such a period of air blowing with injection of water vapor.
It will immediately occur to the technician in this field how the water gas manufacturing plant, shown in the accompanying drawings, can be modified, if necessary, to carry out these and other operations. cycle operations.
Although it is preferable, where practicable, to subject the oil to preheating to a sufficient degree to allow the introduction into the generator of all of the oil which is introduced. in the liquid phase in the installation, it will immediately be understood that, even when the oil is subjected to preheating at relatively high temperatures, it may be necessary to introduce a part of the liquid oil into any other location, for example in the fuel apparatus, especially where a relatively large amount of oil per hour is required.
Although it is preferable to pre-heat to a relatively high temperature substantially all of the oil required, it will be readily understood that some of the advantages resulting from the invention can be obtained even if part of the oil is obtained. The oil is thus not subjected to preheating, even if the oil is not heated to the maximum temperature practically possible.
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It is preferable to introduce the secondary air, necessary for the combustion of the gasifier gas produced during the upward blowing of air on the fuel bed, above this fuel bed, so as to burn the gasifier gas in contact with the upper part of the fuel bed and the vault of the generator; and it is preferable to introduce this air tangentially, as previously described because in this case fresh air, swirling in contact with carbon, which can be deposited on the roof of the generator by combustion, prevents the accumulation of this carbon.
It is, however, possible to employ other methods of introducing secondary air into the water-gas fabrication apparatus, for example introducing it directly into the water gas apparatus.
EMI17.1
the carburetion apparatus, or in the connection "between the generator and 1-carburetion pipe.
It is preferable to preheat the oil to an average temperature above approximately 315 C, preferably above 345 C, for example between 370 or 400 and 510 C. Average temperatures between 410 and 440 C , for example in the vicinity of 425 C, are particularly suitable.
The pressure conditions in the preheater will depend on the vapor pressures characteristic of the particular oil employed, the preheating being carried out at a pressure sufficient to maintain the oil substantially in the liquid phase during the heating operation. prior.
The preferable time of exposure of the oil to the high preheating temperature is the smaller the higher the Conradson carbon content of the oil, the other conditions being the same.
In the present description, unless expressly stated to the contrary, the terms "downstream" and "upstream" refer to the direction of flow of the gases, and not to the flow of oil, as already mentioned. previously.
CLAIMS.
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