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GENERATEUR DE GAZ A HAUTE PRESSION.
La présente invention est relative à un générateur de gaz ou ga- zogène dont la cuve de gazéification se compose de tubes verticaux traversés par un agent de réfrigération et qui reçoit l'agent de gazéification à haute pression.
Actuellement, on construit toujours en métal la cuve de gazéifi- cation des générateurs de gaz pour éviter un collage du combustible sur la maçonnerie. L'enveloppe de la cuve dans les générateurs de gaz connus est formée soit par une double enveloppe refroidie par de 1-'eau, soit aussi par des tubes verticaux juxtaposés, parcourus par un agent réfrigéranto
Dans les générateurs de gaz fonctionnant avec des agents de ga- zéification introduits à haute'pression, on doit, pour que l'espace de réac- tion puisse admettre cette haute pression;, donner à la cuve de gazéification une épaisseur de paroi appropriée. Toutefois, cette épaisseur est limitée si l'on emploie des enveloppes en tôle rivées.
D'ature part, la construction d' enveloppes forgées n'est pas seulement très coûteuse,, mais elle est aussi au- jourdhui très difficile à exécuter.
Si la cuve de gazéification est formée par des tubes de refroi- dissement disposés verticalement les uns à côté des autres, ceux-ci sont en fait, en raison du moment résistant assez grand, en état de supporter une haute pressiono Mais il existe, dans ce cas, le danger que les joints des tubes de refroidissement sont difficiles à maintenir étanches.
Dans le cas ou les tubes sont soudés aux joints ceux-ci peuvent facilement se rompre sous l'action de la dilatation;,
On a alors cherché à écarter ces difficultés en établissant les cuves de gazéification des gazogènes, qui reçoivent l'agent de gazéifica- tion sous haute pression, par une enveloppe à double paroi, la paroi inté-
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rieure consistant en une matière résistant aux très hautes températures, tout en n'ayant pas besoin de pouvoir supporter des efforts mécaniques, tandis que la paroi extérieure consiste en une boite résistant à la pression. Le but de cette disposition est de chauffer l'agent de gazéification devant être in- troduit dans la cuve à l'aide d'un système de tubes montés dans l'espace li- bre entre les deux parois.
Cela permet de maintenir la pression de l'agent servant au chauffage de celui employé à la gazéification assez élevée pour qu'elle corresponde à la pression régnant dans la cuve. Ainsi, il est possi- ble de soustraire pratiquement la paroi intérieure aux efforts mécaniques et de ne lui donner qu'une faible épaisseur.
Dans les gazogènes de ce genre connus, on doit cependant prévoir des moyens de réglage, qui maintiennent toujours la pression, entre les deux enveloppes de la cuve de gazéification, à la même valeur que celle de la cham- bre de réaction. Si ces moyens de réglage n'existent pas, la pression dans la chambre de réaction peut, lors de fortes oscillations de pression, deve- nir assez grande pour que la paroi intérieure de la cuve se brise, dans cer- taines circonstances. De telles conditions peuvent, si l'espace annulaire formé par les deux enveloppes se trouve rempli d'un liquide réfrigérant, con- duire à des explosions.
L'invention est basée sur le principe consistant à conserver la cuve de gazéification formée, comme dans les générateurs usuels, de tubes verticaux parcourus par un agent réfrigérant et à utiliser complètement le moment résistant relativement grand dû aux tubes verticaux, dans les généra- teurs comportant une forte pression dans la chambre de réaction.
L'invention consiste à calculer et à disposer les tubes verticaux de telle manière qu'ils soient susceptibles de supporter la pression régnant dans la chambre de réaction, et à assurer l'étanchéité de cette chambre de réaction en la constituant par une enveloppe intérieure de cuve, cette enve- loppe s'appuyant sur les tubes et ayant une faible épaisseur de paroi qui doit être seulement capable de résister aux efforts dûs à la chaleur.
Les tubes de refroidissement verticaux sont alors assemblés, se- lon l'invention, par des bandages. Si les tubes de refroidissement présentent un moment résistant de grandeur appropriée, il suffit de disposer des banda- ges aux extrémités de ces tubes. Si l'on dispose plusieurs bandages de ce genre en hauteur le long des tubes, le moment résistant de ceux-ci peut, en correspondance, avoir une plus faible valeur.
Selon l'invention les bandages consistent en des bagues de sec- tion en forme de coin engagées avec des contre-bagues ou des segments annu- laires de forme correspondante. On obtient ainsi un bâti de cuve rigide contre lequel s'appuie avec pression l'enveloppe intérieure de petite épaisseur de paroi en transmettant bien la chaleur.
Une telle construction des générateurs de gaz a l'avantage de per- mettre, par des moyens simples et bon marché, de supporter les plus hautes pressions intérieures régnant dans la chambre de réaction sans qu'il soit né- cessaire d'employer pour établir cette chambre des chaudières forgées de prix élevé. On peut, en outre, se servir des mêmes tubes pour des chambres de réac- tion de sections de grandeur quelconque.
L'invention consiste aussi à établir les tubes réfrigérants verti- caux avec, à leurs extrémités, des surfaces latérales contigües et dirigées obliquement. Les tubes sont ainsi assurés dans leur position concentrique formant la cuve cylindrique.
Une autre caractéristique de l'invention consiste à former les extrémités des tubes réfrigérants placées tout près les unes des autres par des pièces rapportées, auxquelles sont reliées les tuyauteries d'amenée et de sortie du liquide de refroidissement. Ces pièces rapportées sont, en outre, pourvues de boulons pour la jonction du couvercle et du fond de la chambre de réaction.
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Le fond et le couvercle de la chambre de .réaction ont une forme bombée et comportent une maçonnerie réfractaireo Ces couverclés et fonds bom- bés peuvent être facilement forgés, à l'exemple des enveloppes de cuve fa- briquées par forgeageo
La mince paroi de l'enveloppe intérieure de la cuve permet de rabattre cette enveloppe à ses extrémités sur les tubes verticaux, le bord rabattu en forme de bride pouvant servir comme élément d'étanchéité.entre la cuve et le fond, ainsi qu'entre la cuve et le couvercle.
L'invention prévoit aussi, pour obtenir de manière certaine une jonction étanche entre la cuve et le fond et le couvercle, dans le cas éven- tuel où les tubes verticaux n'auraient pas tous la même hauteur, la disposi- tion d'une bague d'étanchéité métallique entre la cuve et le fond, ainsi qu' entre la cuve et le couvercle.
Au lieu de cette bague d'étanchéité on peut, en outre, monter aux extrémités des tubes verticaux une bague de soutien contre laquelle la bride de fond et de couvercle de la chambre de réaction se trouve appliquée de ma- nière étanche, par des armatures de traction serrant les deux brides.
Dans le but d'obtenir une application étanche de tous les côtés de l'enveloppe intérieure contre les tubes verticaux, l'invention prévoit en- fin de compenser, par des barrettes formant fourrures, les intervalles li- bres pouvant exister entre l'enveloppe intérieure et les tubes réfrigérants verticaux, particulièrement aux endroits des joints des tubes.
L'invention est aussi applicable à d'autres dispositifs possédant une chambre de réaction sous forte pression.
Les dessins annexés, donnés à titre d'exemple, montrent plusieurs formes d'exécution préférées de 1-'invention.
Sur ces dessins :
La fig. 1 est une vue en coupe verticale d'un générateur de gaz établi selon l'invention.
La fig. 2 est une vue, à plus grande échelle, en coupe verticale partielle des parties supérieures de ce générateur de gaz. "
La fig. 3 est une vue en coupe horizontale .partielle suivant III- III de la figo 2.
La fig. 4 est une vue en coupe suivant IV-IV de la figo 2, cette vue, comme celle de la fig. 3, étant à plus grande échelle.
La figo 5. est une vue en coupe verticale d'une portion de la par- tie supérieure d'un générateur établi selon une autre forme d'exécution.
Comme on le voit sur la fig. 1, le générateur.de gaz comprend une cuve de gazéification verticale 1:, un fond 2 formant la fermeture inférieure et un couvercle 3. formant la fermeture supérieure.
Le fond 2 est traversé par un arbre creux 4, qui, à la partie su- périeure, est relié à un bras agitateur ± refroidi par de l'eau. Ce bras effleure une grille 6 placée à la base de la chambre de réaction 1.
Le couvercle 3. de la chambre de réaction 1 comporte une ouverture qui peut être 'obturée''par un cône de fermeture 8. En outre, dans le couver- cle 3 est montée une tubulure de sortie du gaz 34.
Les agents de.'gazéification'sont introduits dans la chambre de réaction 1 sous haute pression par les intervalles de la grille 6 à un endroit non représenté du fond 2. Par l'ouverture 9 du fond, ;la cendre refoulée à tra- vers les intervalles de, la grille est aspirée à l'aide de dispositifs d'ex- traction assurés contre''la'pression, non représentés sur le dessin.
La cuve de-gazéification (figs. 1 et 4) comprend une paroi inté-
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rieure 10,autour de laquelle sont disposés contigus les t-bes verticaux 11 qui forment le bâti rigide de la cuve. A la fig. 4 les tubes de refroidisse- ment 11 ont une section rectangulaire. On peut aussi employer des tubes ay- ant une autre section appropriée, ronde par exemple.. -
Les tubes 11 sont assemblés par des anneaux de serrage 12 qui, à leur surface intérieure, présentent une obliquité et ont un diamètre assez grand pour que, entre eux et les tubes verticaux 11, puissent être enfoncées des bagues 13 de section en coin. Ces bagues mettent en contact serré les,tu- bes avec l'enveloppe intérieure 10.
Il faut au moins une bague de serrage 12 avec une bague en coin 13 à l'extrémité supérieure, et un jeu semblable à l'extrémité inférieure, pour obtenir le contact serré entre l'enveloppe in- térieure et les tubes. Grâce à l'emploi d'autres jeux de bagues de serrage 12 et de bagues en coin 13 il est possible d'employer des tubes réfrigérants 11 ayant un moment résistant plus petit, donc d'employer une épaisseur de pa- roi plus petite. Les tubes verticaux 11 et le système de serrage 12, 13 ab- sorbent donc la forte pression qui règne dans la chambre de réaction, de tel- le sorte que la paroi d'enveloppe intérieure 10 n'a besoin d'avoir qu'une fai- ble épaisseur correspondant à celle nécessaire pour absorber les efforts dûs à la chaleur.
Les bagues de serrage 12 peuvent être reliées par des tubes d'é- cartement 35, ou des éléments analogues.
Dans le but d'obtenir une bonne transmission de la chaleur de la paroi d'enveloppe intérieure 10 aux tubes 11 parcourus par un liquide réfrigé- rant, les intervalles formés par l'emploi de tubes, dont le c8té tourné vers l'intérieur de la cuve n'est pas en arc de cercle, sont en principe rendus étanches aux joints par des barrettes formant fourrures 15 qui peuvent être soudées aux tubes 11. Ceci a particulièrement de l'importance daps le cas de tubes de section circulaire.
Dans les tubes réfrigérants 11 sont introduites, aux extrémités, des pièces rapportées 16, 17 qui sont de préférence soudées audit tube. Ces pièces 16, 17 sont pourvues de passages 18, 19 pour l'entrée et la sortie du liquide de refroidissement. En outre, avec les pièces rapportées 16,17 sont reliées, de manière fixe, des boulons 20, 21 qui traversent les brides 22, 23 du fond 2 et du couvercle 1 de la chambre de réaction 1. Des écrous cor- respondants pressent le fond et le couvercle contre les pièces rapportées par l'intermédiaire d'éléments d'étanchéité qui empêchent le passage du gaz.
Comme on le voit à la fig. 2, les pièces rapportées 16, 17 dis- posées aux extrémités des tubes sont entaillées aux extrémités intérieure et supérieure et pourvues à cet endroit d'une bague d'étanchéité 24. Ces bagues d'étanchéité métalliques compensent les différences de longueur éventuelles entre les tubes et leurs pièces rapportées. Les barrettes d'étanchéité sont pourvues d'évidements, de préférence en forme de rainures 25. Dans la ré- gion des bagues d'étanchéité 24, la paroi intérieure de la cuve est rabattue de telle manière que le bord en forme de bride ainsi créé 26 vienne se pla- cer contre les barrettes d'étanchéité 24 et soit pressé par les brides du fond 2 et du couvercle 3 par l'intermédiaire des boulons 20.
Comme il ressort de la fig. 5, la liaison entre la cuve 1 et le fond 2, ainsi qu'entre la cuve et le couvercle 3, peut être obtenue aussi d' une autre manière. Dans ce cas, les pièces rapportées 16,17 sont pourvues de tourillons 27 qui s'engagent dans des bagues de support 28. Autour de ces bagues de support 28 l'enveloppe intérieure 10 est rabattue. Contre le rabat- tement qui forme élément d'étanchéité les brides 22, 23 placées en avant du couvercle et du fond sont serrées par des armatures travaillant à la traction 29. Ces armatures travaillant à la traction 29 traversent les brides 22, 23 du fond et du couvercle.
Autour des brides 22, 23 est disposée une enveloppe 30 en tôle mince qui est garnie d'une couche 31-isolante de la chaleur, pour maintenir uniformément chaudes les armatures travaillant à la traction et les protéger contre les modifications de longueur résultant des oscillations de la température.
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Les pièces rapportées 16,17 ont une forme telle que leurs sur- faces latérales se touchent comme montré fig. 3. De préférence, leurs sur- faces placées du côté de la chambre de réaction ont une forme en arc de cer- cle de telle sorte que l'enveloppe intérieure de la cuve s'appuie, en s'y adaptant, sur ces surfaces. Le fond et le couvercle sont revêtus d'une ma- çonnerie réfractaire 33.
Le montage de la cuve de réaction s'exécute de la manière sui= vante : Ce n'est qu'après l'établissement du bâti de la cuve formé par les tu- bes verticaux 11 et les organes de serrage 12, 13, que l'on met en place la paroi d'enveloppe intérieure 10 avec ses joints verticaux non jointés et qu' ensuite, après l'avoir pressée contre les tubes 11 et avoir soudé les joints verticaux,.on rabat les bords à la partie supérieure et à la partie inférieu- re.
REVENDICATIONS.
1 - Générateur de gaz à haute pression, dont la cuve de gazéi- fication est formée de tubes verticaux parcourus par un agent réfrigérant, caractérisé en ce que les tubes verticaux sont calculés et disposés de maniè- re à supporter la pression régnant dans la chambre de réaction, l'étanchéité de celle-ci étant assurée par une enveloppe intérieure de cuve, qui a une fai- ble épaisseur de paroi correspondant seulement aux efforts dûs à la chaleur.
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HIGH PRESSURE GAS GENERATOR.
The present invention relates to a gas or gasifier generator, the gasification vessel of which consists of vertical tubes through which a refrigeration agent passes and which receives the gasification agent at high pressure.
At present, the gasification vessel of gas generators is still constructed in metal to prevent fuel sticking to the masonry. The casing of the tank in known gas generators is formed either by a double jacket cooled by 1-water, or also by juxtaposed vertical tubes, traversed by a refrigerant agent.
In gas generators operating with gasifying agents introduced at high pressure, in order for the reaction space to be able to accommodate this high pressure, the gasification vessel must be given a suitable wall thickness. However, this thickness is limited if one uses riveted sheet metal envelopes.
On the other hand, the construction of forged envelopes is not only very expensive, but it is also very difficult to carry out today.
If the gasification tank is formed by cooling tubes arranged vertically next to each other, these are in fact, due to the rather large resistance moment, in a condition to withstand a high pressure o But there are, in In this case, the danger that the joints of the cooling tubes are difficult to keep tight.
In the case where the tubes are welded to the joints, these can easily break under the action of expansion ;,
We then sought to overcome these difficulties by establishing the gasification tanks of the gasifiers, which receive the gasification agent under high pressure, by a double-walled casing, the inner wall.
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upper consisting of a material resistant to very high temperatures, while not needing to be able to withstand mechanical forces, while the outer wall consists of a pressure resistant box. The purpose of this arrangement is to heat the gasifying agent to be introduced into the tank by means of a system of tubes mounted in the free space between the two walls.
This makes it possible to maintain the pressure of the agent used for heating that used for the gasification high enough so that it corresponds to the pressure prevailing in the tank. Thus, it is possible to practically withdraw the inner wall from mechanical forces and to give it only a small thickness.
In known gasifiers of this type, however, adjustment means must be provided which always maintain the pressure between the two envelopes of the gasification vessel at the same value as that of the reaction chamber. If these adjustment means do not exist, the pressure in the reaction chamber may, during strong pressure oscillations, become large enough that the inner wall of the vessel breaks, under certain circumstances. Such conditions can, if the annular space formed by the two envelopes is filled with a refrigerant liquid, lead to explosions.
The invention is based on the principle consisting in keeping the gasification tank formed, as in conventional generators, of vertical tubes traversed by a refrigerant and in fully utilizing the relatively large resistance moment due to the vertical tubes, in the generators. with high pressure in the reaction chamber.
The invention consists in calculating and arranging the vertical tubes in such a way that they are capable of withstanding the pressure prevailing in the reaction chamber, and in ensuring the tightness of this reaction chamber by constituting it by an inner envelope of tank, this casing resting on the tubes and having a small wall thickness which must only be able to withstand the forces due to the heat.
The vertical cooling tubes are then assembled, according to the invention, by bandages. If the cooling tubes have a moment of resistance of suitable size, it suffices to place bands at the ends of these tubes. If several such bandages are arranged high up along the tubes, the moment of resistance thereof may correspondingly have a lower value.
According to the invention the tires consist of wedge-shaped section rings engaged with counter-rings or annular segments of corresponding shape. A rigid vessel frame is thus obtained against which the inner casing of small wall thickness is pressed with pressure, while transmitting heat well.
Such a construction of gas generators has the advantage of making it possible, by simple and inexpensive means, to withstand the highest internal pressures prevailing in the reaction chamber without it being necessary to employ to establish this chamber of high-priced forged boilers. The same tubes can also be used for reaction chambers of sections of any size.
The invention also consists in establishing the vertical refrigerant tubes with, at their ends, contiguous side surfaces directed obliquely. The tubes are thus secured in their concentric position forming the cylindrical tank.
Another characteristic of the invention consists in forming the ends of the refrigerant tubes placed very close to each other by attached parts, to which the pipes for supplying and leaving the cooling liquid are connected. These inserts are, moreover, provided with bolts for the junction of the cover and the bottom of the reaction chamber.
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The bottom and the cover of the reaction chamber have a convex shape and have a refractory masonry.
The thin wall of the inner casing of the tank allows this casing to be folded at its ends over the vertical tubes, the folded edge in the form of a flange which can serve as a sealing element between the tank and the bottom, as well as between the bowl and the cover.
The invention also provides, in order to obtain with certainty a sealed junction between the tank and the bottom and the cover, in the possible case where the vertical tubes do not all have the same height, the provision of a metal sealing ring between the tank and the bottom, as well as between the tank and the cover.
Instead of this sealing ring, it is also possible to mount at the ends of the vertical tubes a support ring against which the bottom flange and cover of the reaction chamber is applied in a sealed manner, by reinforcements. pulling the two clamps.
In order to obtain a sealed application on all sides of the inner casing against the vertical tubes, the invention finally provides for compensating, by strips forming furring, the free intervals that may exist between the casing. interior and vertical refrigerant tubes, particularly at the locations of the tube joints.
The invention is also applicable to other devices having a reaction chamber under high pressure.
The accompanying drawings, given by way of example, show several preferred embodiments of the invention.
On these drawings:
Fig. 1 is a vertical sectional view of a gas generator established according to the invention.
Fig. 2 is a view, on a larger scale, in partial vertical section of the upper parts of this gas generator. "
Fig. 3 is a view in horizontal section .partial along III-III of figo 2.
Fig. 4 is a sectional view along IV-IV of FIG. 2, this view, like that of FIG. 3, being on a larger scale.
Fig. 5 is a view in vertical section of a portion of the upper part of a generator established according to another embodiment.
As seen in fig. 1, the gas generator comprises a vertical gasification tank 1 :, a bottom 2 forming the lower closure and a cover 3 forming the upper closure.
The bottom 2 is crossed by a hollow shaft 4, which, at the upper part, is connected to a agitator arm ± cooled by water. This arm touches a grid 6 placed at the base of the reaction chamber 1.
The lid 3 of the reaction chamber 1 has an opening which can be 'closed' by a closing cone 8. In addition, in the lid 3 is mounted a gas outlet pipe 34.
The gasification agents are introduced into the reaction chamber 1 under high pressure through the intervals of the grid 6 at a place not shown in the bottom 2. Through the opening 9 in the bottom, the ash discharged through the intervals of, the grid is sucked by means of extractors provided against the pressure, not shown in the drawing.
The de-gasification tank (figs. 1 and 4) comprises an internal wall.
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higher 10, around which are disposed contiguously the vertical t-bes 11 which form the rigid frame of the tank. In fig. 4 the cooling tubes 11 have a rectangular cross section. It is also possible to use tubes with another suitable cross-section, for example round.
The tubes 11 are assembled by clamping rings 12 which, on their inner surface, have an obliquity and have a diameter large enough so that, between them and the vertical tubes 11, rings 13 of wedge section can be pressed. These rings bring the tubes into tight contact with the inner casing 10.
At least one clamp ring 12 with a wedge ring 13 at the upper end, and a similar clearance at the lower end, is needed to achieve tight contact between the inner shell and the tubes. By using other sets of clamping rings 12 and wedge rings 13 it is possible to employ refrigerant tubes 11 having a smaller resistance moment, hence to employ a smaller wall thickness. The vertical tubes 11 and the clamping system 12, 13 therefore absorb the high pressure which prevails in the reaction chamber, such that the inner casing wall 10 only needs to have one low thickness corresponding to that necessary to absorb the forces due to heat.
The clamping rings 12 can be connected by spacer tubes 35, or the like.
In order to obtain good transmission of heat from the inner casing wall 10 to the tubes 11 through which a refrigerant liquid passes, the gaps formed by the use of tubes, the side of which faces inwardly. the tank is not in an arc of a circle, are in principle made watertight at the joints by strips forming furs 15 which can be welded to the tubes 11. This is particularly important in the case of tubes of circular section.
In the cooling tubes 11 are introduced at the ends, inserts 16, 17 which are preferably welded to said tube. These parts 16, 17 are provided with passages 18, 19 for the inlet and outlet of the coolant. Furthermore, with the inserts 16,17 are connected, in a fixed manner, bolts 20, 21 which pass through the flanges 22, 23 of the bottom 2 and of the cover 1 of the reaction chamber 1. Corresponding nuts press the bottom and cover against the added parts by means of sealing elements which prevent the passage of gas.
As seen in fig. 2, the inserts 16, 17 arranged at the ends of the tubes are notched at the inner and upper ends and provided at this point with a sealing ring 24. These metal sealing rings compensate for any differences in length between the tubes. tubes and their attachments. The sealing strips are provided with recesses, preferably in the form of grooves 25. In the region of the sealing rings 24, the inner wall of the vessel is folded down so that the flange-shaped edge thus created 26 comes to be placed against the sealing bars 24 and is pressed by the flanges of the bottom 2 and of the cover 3 by means of the bolts 20.
As can be seen from FIG. 5, the connection between the tank 1 and the bottom 2, as well as between the tank and the cover 3, can also be obtained in another way. In this case, the inserts 16,17 are provided with journals 27 which engage in support rings 28. Around these support rings 28 the inner casing 10 is folded down. Against the flap which forms the sealing element, the flanges 22, 23 placed in front of the cover and the bottom are clamped by reinforcements working in tension 29. These reinforcements working in traction 29 pass through the flanges 22, 23 at the bottom and the cover.
Around the flanges 22, 23 is arranged a casing 30 of thin sheet metal which is lined with a heat-insulating layer 31, to keep the tensile reinforcements uniformly hot and to protect them against changes in length resulting from the oscillations of temperature.
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The inserts 16,17 have a shape such that their side surfaces touch each other as shown in fig. 3. Preferably, their surfaces placed on the side of the reaction chamber have the shape of an arc of a circle such that the inner casing of the vessel rests, and conforms to it, on these surfaces. . The bottom and the cover are lined with refractory masonry 33.
The assembly of the reaction vessel is carried out as follows: It is only after the establishment of the vessel frame formed by the vertical tubes 11 and the clamping members 12, 13, that the inner casing wall 10 is put in place with its vertical joints not joined and then, after having pressed it against the tubes 11 and having welded the vertical joints, the edges are folded down to the upper part and at the lower part.
CLAIMS.
1 - High-pressure gas generator, the gasification tank of which is formed by vertical tubes traversed by a refrigerant, characterized in that the vertical tubes are calculated and arranged so as to withstand the pressure prevailing in the chamber reaction, the sealing thereof being ensured by an inner vessel casing, which has a low wall thickness corresponding only to the forces due to the heat.