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Dispositif pour l'évacuation d'une scorie à l'état liquide d'un. enceinte soumise à une pression élevée,
La présente invention est relative à un dispositif d'évacuation d'une scorie à l'état liquide d'une enceinte soumise à une pression élevée, et servant plus particuliè- rement à la gazéification de combustibles solides, finement divisée, mis en suspension dans de l'oxygène ou dans de l'air enrichi en oxygène.
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Il est connu de faire passer, la scorie à l'état liquide, à travers une ouverture de coulée prévue dans le fond du gazèificateur, dans un bain d'eau disposé au- dessous, où cette scorie est granulée et, le cas échéante ' à un sas d'évacuation.
Pour assurer un écoulement impecca- ble et continu par le fond du gazéificateur, autrement dit pour empêcher une solidification prématurée de la scorie et, par suite, un bouchage du trou de coulée et la formation de dépota dans les chambres voisines, il est indispensable d'éviter tout effet de refroidissement, par la vapeur d'eau qui s'élève de la surface de l'eau du collecteur inférieur des scories,
Pour la transmission de chaleur à la surface de l'eau, s'applique la loi de stefan-Boltzmann, selon laquelle, pour une température de gaz dt de scorie d'environ 1500 C et, par exemple, une surface d'un mètre carré seulement, il est déjà possible, en raison de la valeur élevée de K, de produire 14 tonnes de vapeur par jour, Si l'on veut donc être assuré de maintenir,
dans la chambre située au-dessous du trou d'évacuation des scories, une température supérieure à 1500 C, qui est la température de fusion des scories, la chute de température du gaz sortant du trou ne doit guère . excéder 10 à 20 C, et la surface du bain d'eau ne doit pas être supérieure à 0,15 ou 0,16 m2.
Même si l'on soutirait par le bas la totalité du gaz, avec une température de sortie de 1500 C, à travers le trou d'évacuation des scories, il se produirait, à la sur- face de l'eau, un tel développement de vapeur, rassemblant à une explosion, que même si ladite surface de l'eau du bain se trouvait placée un mètre plus bas, il se produirait déjà, pour la chaleur de surchauffa de cette vapeur d'eau, à
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l'embouchure d'évacuation des scories, des abaissements de température du gaz sortant:, qui se situeraient au-dessous de la température de 1500 C, qui est celle de la fusion des scories, de sorte qu'il en résulterait inévitablement une solidification et une obstruction, par les scories, du trou d'évacuation.
En outre, lorsque le gaz est sorti de la chambre située au-dessous du trou d'évacuation des scories, il est conduit à travers une chaudière prévue sous la forme d'une chaudière à rayonnement, où il subit rapidement, au cours de son passage dans cette chaudière, en raison de la valeur élevée de K, un abaissement de température qui provoque, sur les parois de la chaudière, une agglutination des fines particules de scorie entraînées en suspension.
On pourrait pallier cet inconvénient en injectant de l'eau dans la ré- gion de l'entrée de la chaudière, ce qui provoquerait une adaptation de chaleur dans le gaz et amènerait rapidement les scories, par une solidification brutale, à des tempo- ratures inférieures à celle de leur état piteux. Maie une telle mesure causerait, à nouveau, un abaissement de tempé- rature dans l'espace situé au-dessus de l'eau, respective- ment au-dessous de l'ouverture de sortie des scories, et y provoquerait des solidifications.
La présente invention envisage un moyen ent ère- ment nouveau en proposant une séparation de la ohambi: d'égouttage des scories, avec la fosse d'immersion pl.eée au-dessous, et de la chambre d'évacuation du gaz, dit osée au fond du gaéificateur, avec son raccordement à l'entrée de la chaudière à rayonnement, ce qui provoque obligatoire- ment une évacuation du gaz à cet endroit, directement au- dessus du trou d'évacuation des scories.
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En conséquence, l'invention est caractérisée par le fait que l'axe vertical d'une ouverture d'évacuation des scories,latéralement décalé, dans la région du fond du gazéificateur, par rapport à l'axe vertical du gazéfificateur, coupe, à un léger intervalle (au-dessus de l'ouverture d'entrée des scories) du trou d'évacuation, l'axe longitu- dinal (disposé sous un angle aigu relativement à l'axe vertical du gazéificateur, et tangent, à faible distance, de la périphérie du gaéificateur) d'une chaudière à rayon- nement, dont l'extrémité inférieure d'admission du gaz , chaud est à nouveau dirigée en oblique vers le haut à une faible distance dudit point d'intersection.
Dans ce dispo- sitif, la section transversale horizontale d'une chambre se continuant au-dessous de l'ouverture d'évacuation des sco- ries, doit être prévue inférieure à 0,16 ou 0,2 m2, ladite chambre s'étendant vers le bas, à partir de l'embouchure d'évacuation des scories, sur environ Om80 ou 1 mètre, pour se raccorder plue bas, après avoir traversé une surface de bain d'eau mesurant également 0,16 à 0,2 m2 environ, un sas hydraulique d'évacuation,
Avec le dispositif conforma à l'invention, on ob- tient que le gaz porteur de chaleur se trouve refoulé vers le bas, directement sur le bord de la surface du trou de coulée, avec sa capacité thermique maintenue à un degré de température élevé (au-dessus de 1500 C),
que dans la parti* inférieure de la chaudière l'injection d'eau peut être maintenue, en vue de refroidir les particules de scories entraînées, et qu'en outre des dépota s'accumulant dans la région du bain des scories, au-dessus du trou de coulée, peuvent être repoussés de temps en temps.
Etant donné que., dans la gazéification sous une
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pression élevée, les chambres deviennent de plus en plus petites, la masse de chaleur a affaire à un espace rela- tivement petit, et à surface de rayonnement réduite, de sorte que le degré de température est maintenu au-dessus du point de fusion des scories.
D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention sortiront mieux de la description détaillée qui va suivre en regard du dessin annexé, qui représente schéma- tiquement et simplement à titre d'exemple une forme d'exé- cution simplifiée de l'invention.
Sur le dessin annexé, la référence 1 désigne un gazéificateur, dans lequel le mélange, préalablement compri- mé, constitué par un combustible solide finement divisé en suspension dans de l'oxygène ou dans de l'air enrichi en oxygène, est introduit en 2, respect, en 2'. La paroi 3 du gazéificateur est revêtue intérieurement d'une maçonnerie réfractaire 4 et est entourée, a l'extérieur, par une che- mise 5 de refroidissement par eau. Sur un axe colique 7. est disposé, dans la partie supérieure du gazéifioateur 1, un trou de contrôle et de coulée 8, tandis que, par une ou- verture inférieure 9, sont évacués, tant le mélange de gaz, à haute température, formé dans le gazéificateur, que la scorie à l'état liquide.
Parallèlement à l'axe vertical 10 du gazéifica- teur 1, est disposé l'axe vertical 11 d'une ouverture 12 d'évacuation de scories, qui coupe, en un point 13, l'axe 7 du gazéificateur, l'axe longitudinal incliné 14 d'une chau- dière à rayonnement 15 et l'axe 16 d'un autre trou de con- trôle et de coulée 17.
Comme il a déjà été mentionné, la scoire, à l'état liquide, sort du gazéificateur 1 par l'ouverture 9 pratiquée
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dans le fond du gazéificateur, et arrive, à travers l'ou- verture 12 d'évaluation de scories, dont une entrée 18 est disposée directement au-dessous du point 13 d'intersection des axes, dans une fosse d'immersion 19, raccordée à la partie inférieure. En entrant dans un bain d'eau 20, la scorie liquide se granule et est ensuite évacuée de l'instal- lation, par d'autres dispositifs non représentés sur le dessin.
Dans la fosse d'immersion 19, entre une bouche,21 de coulée des scories et la surface 22 du bain d'eau 20, est prévu un tuyau 23, se dirigeant en oblique vers le haut: et refroidi par eau, qui comporte, à son extrémité supé- rieure, une soupape de décharge 24, résistant à la corrosion et réglable, par laquelle les quantités de vapeur dégagées lors du refroidissement des scories peuvent s'échapper,
Pour refroidir rapidement les fines particules de scories éventuellement entraînées par le gaz, il est prévu, dans la partie inférieure de la chaudière à rayonne- ment 15, un dispositif do projection d'eau à travers un tuyau 25. L'amenée d'eau d'alimentation dans la chaudière s'effectue au moyen d'une conduite 27.
Enfin, dans la région du point 13 d'intersection des axes, est disposé le trou de contrôle et de coulée 17, qui se dirige en oblique vers le haut, et qui est muni d'une armature d'ouverture 26 résistant à la pression,
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Device for the evacuation of a slag in the liquid state from a. enclosure subjected to high pressure,
The present invention relates to a device for discharging a slag in the liquid state from an enclosure subjected to a high pressure, and more particularly used for the gasification of solid fuels, finely divided, suspended in a chamber. oxygen or in oxygen enriched air.
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It is known to pass, the slag in the liquid state, through a pouring opening provided in the bottom of the gasifier, into a water bath disposed below, where this slag is granulated and, if applicable ' to an escape hatch.
To ensure an impeccable and continuous flow through the bottom of the gasifier, in other words to prevent premature solidification of the slag and, consequently, plugging of the tap hole and the formation of deposit in the neighboring chambers, it is essential to '' avoid any cooling effect, by the water vapor rising from the water surface of the lower slag collector,
For the transmission of heat to the water surface, the stefan-Boltzmann law applies, according to which, for a slag gas temperature dt of about 1500 C and, for example, a surface of one meter square only, it is already possible, due to the high value of K, to produce 14 tons of steam per day, If we therefore want to be sure to maintain,
in the chamber below the slag discharge hole, a temperature above 1500 C, which is the melting temperature of the slag, the temperature drop of the gas leaving the hole should hardly. exceed 10 to 20 C, and the surface of the water bath should not be greater than 0.15 or 0.16 m2.
Even if all of the gas were withdrawn from below, with an outlet temperature of 1500 C, through the slag evacuation hole, such a development would occur at the surface of the water. of steam, gathering to an explosion, that even if the said surface of the water of the bath were placed a meter lower, it would already occur, for the heat of superheated of this water vapor, to
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the outlet of the slag, the temperature reductions of the outgoing gas :, which would be below the temperature of 1500 C, which is that of the melting of the slag, so that solidification would inevitably result and an obstruction, by slag, of the drain hole.
In addition, when the gas is released from the chamber below the slag discharge hole, it is conducted through a boiler provided in the form of a radiation boiler, where it undergoes rapidly, during its passage through this boiler, due to the high value of K, a lowering of temperature which causes, on the walls of the boiler, an agglutination of the fine particles of slag entrained in suspension.
This drawback could be overcome by injecting water into the region of the inlet of the boiler, which would cause an adaptation of heat in the gas and would rapidly bring the slag, by sudden solidification, to high temperatures. lower than that of their pitiful state. But such a measure would again cause a drop in temperature in the space above the water, respectively below the slag outlet opening, and cause solidification there.
The present invention contemplates an entirely new means by proposing a separation of the ohambi: of slag draining, with the immersion pit pl.eée below, and of the gas evacuation chamber, said daring. at the bottom of the gaéifier, with its connection to the inlet of the radiant boiler, which obligatory evacuation of the gas there, directly above the slag evacuation hole.
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Accordingly, the invention is characterized in that the vertical axis of a slag discharge opening, laterally offset, in the region of the bottom of the gasifier, with respect to the vertical axis of the gasifier, intersects, at a slight gap (above the slag inlet opening) of the discharge hole, the longitudinal axis (arranged at an acute angle relative to the vertical axis of the gasifier, and tangent, at a short distance , of the periphery of the gaéifier) of a radiant boiler, the lower end of the hot gas inlet of which is again directed obliquely upwards at a small distance from said point of intersection.
In this arrangement, the horizontal cross-section of a chamber continuing below the opening for the discharge of the scoops, must be provided less than 0.16 or 0.2 m2, said chamber extending down, from the slag evacuation mouth, about Om80 or 1 meter, to connect lower, after having crossed a water bath surface also measuring approximately 0.16 to 0.2 m2 , a hydraulic evacuation lock,
With the device according to the invention, it is obtained that the heat carrier gas is forced downwards, directly on the edge of the surface of the taphole, with its thermal capacity maintained at a high temperature degree ( above 1500 C),
that in the lower part of the boiler the injection of water can be maintained, in order to cool the entrained slag particles, and that in addition deposits accumulating in the region of the slag bath, above from the taphole, can be pushed back from time to time.
Since., In gasification under a
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high pressure, the chambers become smaller and smaller, the heat mass deals with a relatively small space, and with a reduced radiating area, so that the degree of temperature is maintained above the melting point of the slag.
Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the detailed description which follows with reference to the appended drawing, which shows diagrammatically and simply by way of example a simplified embodiment of the invention. invention.
In the appended drawing, the reference 1 designates a gasifier, in which the mixture, previously compressed, consisting of a finely divided solid fuel in suspension in oxygen or in oxygen-enriched air, is introduced in 2 , respect, in 2 '. The wall 3 of the gasifier is lined on the inside with refractory masonry 4 and is surrounded on the outside by a water cooling jacket 5. On a colonic axis 7. is disposed, in the upper part of the gasifier 1, a control and tap hole 8, while, through a lower opening 9, both the gas mixture, at high temperature, are evacuated. formed in the gasifier, as slag in a liquid state.
Parallel to the vertical axis 10 of the gasifier 1, there is arranged the vertical axis 11 of a slag discharge opening 12 which intersects, at a point 13, the axis 7 of the gasifier, the longitudinal axis inclined 14 of a radiant boiler 15 and the axis 16 of another control and pouring hole 17.
As has already been mentioned, the scoire, in the liquid state, leaves the gasifier 1 through the opening 9 made.
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in the bottom of the gasifier, and arrives, through the slag evaluation opening 12, an inlet 18 of which is disposed directly below the point 13 of intersection of the axes, into an immersion pit 19, connected to the lower part. On entering a water bath 20, the liquid slag granulates and is then discharged from the installation, by other devices not shown in the drawing.
In the immersion pit 19, between a slag pouring mouth 21 and the surface 22 of the water bath 20, a pipe 23 is provided, running obliquely upwards: and cooled by water, which comprises, at its upper end, a corrosion-resistant and adjustable relief valve 24, through which the quantities of steam given off during the cooling of the slag can escape,
In order to quickly cool the fine particles of slag possibly entrained by the gas, a device for spraying water through a pipe 25 is provided in the lower part of the radiant boiler 15. supply to the boiler is carried out via a pipe 27.
Finally, in the region of the point 13 of intersection of the axes, there is arranged the control and pouring hole 17, which runs obliquely upwards, and which is provided with an opening frame 26 resistant to pressure. ,