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La présente invention est relative à un appareil pour l'utilisation de la chaleur sensible du gaz utile provenant d'installations servant à la gazéification en suspension de combustibles finement; divisés avec de l'oxygène et, le cas échéant,avec des agents de gazéification réagissant endother- miquement.
L'invention concerne, en particulier, un appareil dans lequel un dispositif de production de vapeur, où le gaz utile est envoyé lorsqu'il quitte la chambre ce gazéification, est associé au dispositif de gazéification proprement dit.
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Lors de la gazéification de combustibles dite "à courants de même sens", c'est-à-dire dens le cas d'un mode de gazéifica- -;ion où le combustible à gazéifier par l'agent de gazéification, en particulier par l'oxygène,est insufflé dans la chamb@@ se trouvant à une température de réaction élevée et y est maintenu en suspension jusqu'à gazéification complète, les conditions physiques et chimiques particulières rencontrées nécessitent que le gaz utile produis ait une température de sortie relati- vement élevée qui dépend de la nature du combustible à gazéifier et peut atteindre, par exemple lors de la gazéification de pous- sier, jusqu'à 1300 .
Etant donné que très souvent la chaleur sensible est produite à l'aide d'oxygène précieux, l'utilisa- tion de la chaleur sensible du gaz utile est une condition de la rentabilité de ce procédé de gazéification. Il existe dans la technique toute une série de propositions qui traitent du couplage constructif ou fonctionnel d'une installation de pro- duction de gaz avec une installation servant à l'utilisation de la chaleur sensible du gaz utile produit. Parmi ces propositions, on a considéré particulièrement celle dans laquelle la chaleur sensible est utilisée dans une chaudière servant à la production de vapeur d'eau à tension élevée. Cette vapeur d'eau de tension élevée peut alors servir à la production de courant électrique ou servir également pour d'autres buts.
Pour le fonctionnement satisfaisant d'une installation combinée de gazéification et de production de vapeur, le pas-
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sage du gaz du dispositif de gazéification dans le dispositif de production de vapeur est d'une inpor-cance particulière; il y a lieu de tenir compte aussi du f2i eue le lBZ utile pro- duit renferne encore, sous forne ¯; n¯en civir;6e, des fractions de concustible non gazéifiées, qu'il er-c G1.1 , notamment lorsqu'il s'a'it do 1 gazéification d'un ccicucticlc solide,
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de maintenir à une valeur la plus casse possible.
La chaudière montée après le dispositif'de gazéification doit, suivant les constatations, de la Demanderesse permettre ce que l'on appelle une gazéification subséquente, c'est-à-dire une réaction ulté- rieure entre les fractions de combustible non gazéifiées et la vapeur d'eau ou le gaz carbonique contenu dans le gaz utile.
@ Toutefois,le, chaudière à vapeur montée à la suite du disposi- tif de gazéification doit avoir une forme la plus ramassée possible pour maintenir à une valeur la plus petite possible les pertes de chaleur du gaz vers l'extérieur. finalement, la combinaison entre un générateur de gaz et une chaudière à vapeur doit comporter le moins possible de passager* tubulaires ,pour le gaz, car,..comme l'expérience l'a montré, de tels passa- ges tubulaires pour le gaz conduisent souvent, du fait des hau- tes températures,à des difficultés de construction.
'La présenta invention satisfait à ces exigences, par, le fait que le dispositif de production de vapeur est -constitué @ par une oheudière d'eau cylindrique disposée directement au- dessus. de la chambre de gazéification et'dans l'axe longitudi- nal de laquelle est disposé un tube (tube intérieur), relati- vement large, adapté à l'ouverture de sortie du gaz de la . chambre de gazéification et entouré, par plusieurs tubec (tubes extérieure) disposés sur des cercles concentriques,
le tube intériour et les 'cubes extérieurs étant reliés entre eux de manière que le @as chaud parcoure d'abord le tube intérieur de bas en haut et ensui@e les tubes extérieurs ce haut en
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cpc, 3.prè avoir eubi un oh±K.±C-r,&K.¯ de 4y; Gc :,¯ cr. de 180 .
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tube intérieur le gaz ait une température pour laquelle les frac- tions de cendre du gaz sciant solides dons tous les cas,de sorte 'qu'il ne se produis pas, du ricins pas de façon notable, d'agglu- tination ou de collage de la cendre dans les tubes extérieurs qui suivent.
En outre, il -produit encore, dans le tube inté- rieur agissant comme chaudière à rayonnement, une certaine gazéi- fication ultérieure de la fraction de combustible non gazéifiée-, gazéification qui est favorisée par la vitesse relative qui s'établit dans ce tube entre le combustible et le gaz.
La figure unique-dû dessin annexé illustre schématique- ment et simplement à titre d'exemple, par une vue en coupe, une forme de réalisation de l'appareil conforme à l'invention.
@ La gazéification du-.combustible a lieu dans la chambre. de gazéification 1 à laquelle le combustible et l'agent de gazéification sont délivrés par des tuyères 2 refroidies à l'eau.
Le mélangede combustible et d'agent de gazéification est insuf- flé par les conduites dans'les.tuyères 2. A l'extrémité infé- rieure du gazéificateur se trouve l'ouverture 4 d'extraction des.cendres, par laquelle on soutire une fraction des cendres, notamment celle qui se liquéfie lors de la gazéification. La majeure partie des cendres ou des résidus de gazéification sort toutefois avec le gaz, par l'ouverture 5 prévue au sommet du. gazéificateur. L'ouverture supérieure d'évacuation du gaz est entourée par un col 6, refroidi à l'eau, qui empêche la forma- tion de dépôts dans la zone de l'ouverture d'évacuation du gaz.
Le dispositif ± de production de vapeur est raccordé directement au dispositif gazéificateur ; il est constitué par un récipient cylindrique, dans lequel se trouve un tube central 8 dont le diamètre correspond sensiblement à l'ouverture 5 d'évacuation du gaz. Le gaz s'écoule vers le haut par le tube central 8 et cède, à cet endroit, une partie de sa chaleur sensible à l'eau
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ce prouvant @ans la chaudière 7. A l'extrémité supérieure du tube intérieur 8, le sens du courant gazeux est dévié de 180 , comme indiqué par la flèche . Le gaz s'écoule alors à travers une série de'tubes 10 qui sont disposés, à l'intérieur de la chaudière, en séries concentriques autour du tube intérieur 8.
Dans son trajet à travers les tubes 10, le gaz est refroidi davantage. A l'extrémité inférieure de ces -cubes 10, le gaz pénètre dans une chambre 11 dans laquelle le sens de son écou- lement est à nouveau dévié de 90 environ. Le gaz s'écoule alors, par la conduite 12, dans un aspirateur de poussière 13 à cyclone, qu'il quitte par la conduite de gaz utile 14, en vue de son traitement ultérieur ou de son utilisation.
Dans la conduite 12, il est prévu un serpentin 15 servant à surchauf- fer la vapeur, dans lequel on utilise, en outre, pour la sur- chauffe de la vapeur, la chaleur sensible que le gaz renferme encore en cet endroit. La poussière se déposant dans l'aspira- teur de poussière,13 est soutirée par la conduite 16 et, si elle renferme encore des quantités de carbone suffisantes pour une combustion, elle peut être délivrée à un foyer à poussier approprié, ou aussi être mélangée au combustible de départ pour la gazéification.
Grâce à l'inversion soudaine de la direction d'écoule- ment du gaz dans la chambre 11, une partie de la poussière en- traînée par ladit gaz, notamment les fractions les plus grandes, se trouvent projetées et peuvent être soutirées par la condui- te 17. Une partie de cet'ce poussière, qui renferme encore cer- taines quantités de. carbone non consommé, peut parvenir par la conduire 18 directement, c'est-à-dire à l'état chaud, dans les tuyères 2 et de là parvenir à nouveau dans la chambre de gazéi- fication 1 où a lieu une aure gazéification des fractions combustibles de la poussière.
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La chambre dans laquelle a lieu le passage des gaz dù tube intérieur 8 dans le tube extérieur 10 est surmontée d'un couvercle 19 qui est réalisé sous la forme d'une double chemise d'eau et peut, par exemple, être utilise pour le préchauffage de l'eau alimentant la chaudière 2. -L'eau froide est délivrée par la conduite 20, quitte la chemise double par la conduite 21, et'parvient alors dans la conduite d'alimentation en eau 22 de la chaudière 7. La vapeur produite dans la chaudière 7 est amenée par la conduite 23, d'une manière connue en soi, dans un collecteur de vapeur.
Le couvercle 19 présente une ouverture centrale 24 obturable, qui permet d'accéder à la partie supérieure de la chaudière en vue des nettoyages et des réparations . En mê- me temps, il est prévu une conduite obturable 25 qui sert de conduite-torche. Les dépôts de cendre qui se forment encore éventuellement dans les tubes 10 peuvent être éliminés à l'aide d'outils appropriés-introduits dans des trous particuliers 26 de ringardage qui sont ménagés dans le couvercle 19.
Dans la chambre voûtée fermée par le couvercle 19, on peut encore prévoir un autre serpentin 27 pour surchauffer la vapeur.
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The present invention relates to an apparatus for the use of sensible heat of useful gas coming from installations serving for the gasification in suspension of finely fuels; divided with oxygen and, if appropriate, with endothermically reacting gasifying agents.
The invention relates, in particular, to an apparatus in which a device for producing steam, to which the useful gas is sent when it leaves the gasification chamber, is associated with the gasification device itself.
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During the gasification of fuels known as "with currents in the same direction", that is to say in the case of a gasification mode -; ion where the fuel to be gasified by the gasification agent, in particular by oxygen, is blown into the chamber, which is at a high reaction temperature and is kept in suspension there until complete gasification, the particular physical and chemical conditions encountered require that the useful gas produced have a relative outlet temperature. - high rate which depends on the nature of the fuel to be gasified and can reach, for example during the gasification of dust, up to 1300.
Since very often sensible heat is produced with the aid of precious oxygen, the use of sensible heat of the useful gas is a condition for the profitability of this gasification process. There exists in the art a whole series of proposals which deal with the constructive or functional coupling of a gas production plant with an installation serving the sensible heat of the useful gas produced. Among these proposals, particular consideration has been given to that in which sensible heat is used in a boiler for the production of high voltage steam. This high voltage water vapor can then be used for the production of electric current or also be used for other purposes.
For the satisfactory operation of a combined gasification and steam production plant, the
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of the gas from the gasification device to the steam generating device is of particular importance; it is also necessary to take into account the f2i if the useful lBZ product still contains, under form ¯; n¯en civir; 6th, non-carbonated concustible fractions, which he er-c G1.1, in particular when there is 1 gasification of a solid ccicucticlc,
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to keep at the lowest possible value.
The boiler mounted after the gasification device must, according to the observations of the Applicant, allow what is called a subsequent gasification, that is to say a subsequent reaction between the non-gasified fuel fractions and the gasification. water vapor or carbon dioxide contained in the useful gas.
@ However, the steam boiler mounted after the gasification device must have the most compact shape possible in order to keep the heat loss from the gas to the outside as small as possible. finally, the combination between a gas generator and a steam boiler must include as few tubular passengers * as possible, for gas, because, .. as experience has shown, such tubular passages for gas often lead, due to the high temperatures, to construction difficulties.
The present invention satisfies these requirements by the fact that the steam generating device is constituted by a cylindrical water tank arranged directly above. of the gasification chamber and in the longitudinal axis of which is disposed a tube (inner tube), relatively wide, adapted to the gas outlet opening of the. gasification chamber and surrounded by several tubec (outer tubes) arranged on concentric circles,
the inner tube and the outer cubes being interconnected so that the hot air first passes through the inner tube from bottom to top and then the outer tubes upwards.
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cpc, 3.prè having had an oh ± K. ± C-r, & K.¯ of 4y; Gc:, ¯ cr. from 180.
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inner tube the gas has a temperature at which the ash fractions of the sawing gas solid in any case, so that there does not occur, no noticeable castor, clumping or sticking ash in the outer tubes that follow.
In addition, it -produces, in the inner tube acting as a radiation boiler, some subsequent gasification of the non-gasified fuel fraction-, gasification which is favored by the relative speed which is established in this tube. between fuel and gas.
The single figure of the accompanying drawing illustrates schematically and simply by way of example, in a sectional view, an embodiment of the apparatus according to the invention.
@ The gasification of the fuel takes place in the chamber. gasification 1 to which the fuel and the gasifying agent are delivered by water cooled nozzles 2.
The mixture of fuel and gasifying agent is blown through the pipes into the nozzles 2. At the lower end of the gasifier there is the opening 4 for extracting the ash, through which an ash is withdrawn. fraction of the ash, especially that which liquefies during gasification. Most of the ash or gasification residues, however, exit with the gas, through the opening 5 provided at the top of the. gasifier. The upper gas discharge opening is surrounded by a neck 6, cooled with water, which prevents the formation of deposits in the area of the gas discharge opening.
The ± steam production device is directly connected to the gasification device; it consists of a cylindrical container, in which there is a central tube 8, the diameter of which corresponds substantially to the opening 5 for discharging the gas. The gas flows upwards through the central tube 8 and gives, at this point, part of its sensible heat to the water
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this proving @ans the boiler 7. At the upper end of the inner tube 8, the direction of the gas flow is deviated by 180, as indicated by the arrow. The gas then flows through a series of tubes 10 which are arranged, inside the boiler, in concentric series around the inner tube 8.
In its path through the tubes 10, the gas is cooled further. At the lower end of these -cubes 10, the gas enters a chamber 11 in which the direction of its flow is again deviated by approximately 90. The gas then flows, through line 12, into a cyclone dust extractor 13, which it leaves through useful gas line 14, with a view to its subsequent treatment or to its use.
In line 12 there is provided a coil 15 for superheating the steam, in which, in addition, for superheating the steam, the sensible heat which the gas still contains at this point is used. The dust settling in the dust extractor 13 is drawn off through line 16 and, if it still contains sufficient quantities of carbon for combustion, it can be delivered to a suitable dust chamber, or also be mixed. to the starting fuel for gasification.
Thanks to the sudden reversal of the direction of gas flow in chamber 11, part of the dust entrained by said gas, in particular the larger fractions, is thrown and can be withdrawn by the pipe. - te 17. Part of this dust, which still contains certain quantities of. unconsumed carbon, can reach by the conduct 18 directly, that is to say in the hot state, in the nozzles 2 and from there arrive again in the gasification chamber 1 where aure gasification of the gases takes place. combustible fractions of dust.
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The chamber in which the passage of gases from the inner tube 8 into the outer tube 10 takes place is surmounted by a cover 19 which is made in the form of a double water jacket and can, for example, be used for heating. preheating of the water supplying the boiler 2. -The cold water is delivered by the pipe 20, leaves the double jacket through the pipe 21, and then enters the water supply pipe 22 of the boiler 7. The steam produced in the boiler 7 is fed through line 23, in a manner known per se, into a steam collector.
The cover 19 has a closable central opening 24, which allows access to the upper part of the boiler for cleaning and repairs. At the same time, a closable pipe 25 is provided which serves as a torch pipe. The ash deposits which may still form in the tubes 10 can be removed with the aid of suitable tools - introduced into particular holes 26 of ringing which are formed in the cover 19.
In the arched chamber closed by the cover 19, one can still provide another coil 27 to superheat the steam.
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