Procédé et appareil de gazéification comportant un agencement perfectionne pour évacuer en continu les cendres d'un gazogène
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<EMI ID=2.1> charbon et plus particulièrement un procédé et un appareil
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carbonisation, du schiste bitumineux décomposé ou des produits analogues provenant d'un gazogène sous pression produisant du gaz de synthèse, du gaz naturel, du gaz à l'eau, du gaz pauvre, etc.
Les procédés connus pour évacuer des cendres des gazogènes sous pression impliquent habituellement des opérations
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ou à une pression voisine. L'orifice de chargement de la trémie est ensuite isolé du gazogène par un dispositif à vannes et la trémie est mise en communication avec l'atmos-
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les cendres tombent de la trémie par gravité. Le cyclesuivant d'évacuation des cendres commence par la fermeture de l'orifice de déchargement de la trémie et le rétablis-
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gazogène. Ces dispositifs connus sont généralement équipés de compresseurs et de réservoirs de stockage de gaz pour effectuer les cycles de pressurisation et de mise en communication avec l'atmosphère. D'autres procédés opérant d'une façon un peu plus continue impliquent l'utilisation d'appareils de chargement tels que des distributeurs à roues étoilées et des transporteurs à vis et présentent les caractéristiques d'un chargement des matières dans les gazogènes à la pression atmosphérique ou à une pression voisine de cette dernière. Avec ces types d'appareils, il est pratiquement impossible de transférer des matériaux solides lorsqu'il existe d'importantes différences de pression de gaz appliquées aux surfaces d'étanchéité desdits appareils.
Un obtjet de la présente invention est, d'une part, un procédé qui sert à améliorer l'évacuation des cendres des gazogènes à charbon de type.connu en rendant l'évacuation continue afin d'éliminer les cycles de mise en communication avec l'atmosphère et de pressurisation de la trémie et,
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liquide pour empêcher-toute fuite de gaz à travers l'appareil d'évacuation.
<EMI ID=9.1> parvient à cette fin par une combinaison de phase de procède
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l'eau ou un liquide analogue, dans un premier circuit comprenant un volume comportant une surface libre exposée à la pression du gaz régnant à l'extrémité de décharge de particules de cendre du gazogène, à décharger d'une façon sensiblement continue les particules de cendre dans le volume précité d'eau à travers la surface libre de ce volume, à maintenir un écoulement continu de l'eau dans un second circuit
se trouvant à un niveau d'énergie inférieur au niveau d'énergie de l'eau du premier circuit et à isoler de façon continue du premier circuit des volumes incrémentiels (c'est-àdire de caractère additif) successifs de particules de
cendre entraînées dans l'eau et à faire communiquer lesdits volumes incrémentiels successifs d'eau et de particules de
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cuit.
De préférence, on évacue du premier circuit les volumes incrémentiels successifs de particules de cendre et de liquide en maintenant un écoulement continu de liquide et de particules de cendre entraînées à partir du volume exposé
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jusqu'à un endroit du premier circuit où lesdits volumes incrémentiels sont évacués. A cette position, l'écoulement des particules de cendre d'une taille supérieure à une taille prédéterminée sont bloquées tandis que l'écoulement de l'eau et des particules de cendre d'une taille.inférieure à ladite tailla prédéterminée précitée peuvent s'écouler audelà de l'endroit où lesdits volumes incrémentiels sont évacués. Ces particules bloquées et le liquide entraînant ces dernières constituent les volumes incrémentiels successifs évacués.
Il-est également préférable que pour chaque volume incrémentiel successif d'eau et de particules entraînées évacué du premier circuit et mis en communication avec le second circuit-,.un volume incrémentiel d'eau correspondant. soit évacué du second-circuit et mis en communication avec l'eau du premier circuit de manière qu'ait lieu entre les circuits un échange volumétrique égal se traduisant par= un. écoulement. effectif. de. particules du premier <EMI ID=13.1> cet échange volumétrique égal est exécuté de telle sorte qu'il est en permanence sensiblement constant.
Du point de vue appareil, l'échange volumétrique précité est effectué au moyen d'un dispositif connu (voir, par exemple, les brevets suédois 174.094 et 324.949) qui comprend une roue ou tambour à alvéoles entraîné et une grille d'arrêt de particules. Au cours de l'échange volumétrique, on admet qu'une fuite peut se produire du premier circuit haute pression au second circuit basse pression de sorte qu'il n'est pas essentiel de maintenir une étanchéité absolue pendant l'opération.
La fuite et la quantité d'eau et de fines particules qui peuvent s'écouler au-delà de l'endroit du premier cir-
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nés avec l'introduction dans le volume se trouvant dans le premier circuit d'une quantité de liquide suffisante pour maintenir la surface libre de ce volume dans une plage voulue de niveaux et la température du liquide à une température voulue en-dessous du point d'ébullition. Il est souhaitable. que le. débit, au delà de l'endroit où les volumes incrémentiels sont évacués, soit suffisant pour que les particules de cendre qui ont pénétré antérieurement dans le volume d'eau soient mises en communication avec la pression du gazogène de manière à être dirigées par la vitesse de l'écoulement dans l'alvéole ou les alvéoles ouverts du tambour. Toutefois, l'écoulement qui a lieu au-delà de la grille et qui consiste en de l'eau et en de fines particules de cendre doit être traité en aval de l'endroit où les
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particules présentes dans l'eau et de l'énergie élevée du mélange, l'usure exercée sur la structure de confinement
peut soulever un problème, particulièrement dans les structures de confinement comportant des parties mobiles telles
que des vannes et des pompes. Lorsque le débit est régulé au moyen d'une vanne d'étranglement asservie au niveau, les caractéristiques d'usure sont telles qu'elles exigent l'utilisation de matériaux anti-abrasifs coûteux dans la structure de
la vanne_d'étranglement-. Un autre inconvénient de l'utili- <EMI ID=16.1>
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qu'elle réduit l'énergie haute pression de l'écoulement jusqu'à la pression atmosphérique sans que soit utilisée efficacement .la perte d'énergie qu'elle occasionne. Par conséquent, pour empêcher cette perte d'énergie l'écoulement au-delà..de l'endroit où les.volumes incrémentiels sont évacués peut être remis en circulation jusqu'au volume exposé à la pression du gazogène, et, dans ce cas, seule la pompe utilisée pour cette remise en circulation est sujette à l'usure. Une évacuation des fines n'entraînant pas une chute de pression notable peut être utilisée pour vérifier l'usure si besoin est.
La présente invention vise également l'évacuation de volumes incrémentiels sans utilisation d'un écoulement réglé dirigeant les particules à travers le dispositif de transfert. Du fait que la fonction d'évacuation des particules a lieu dans un milieu sous énergie élevée, la fuite d'eau sous pression élevée peut être utilisée, à elle seule ou conjointement avec un moyen d'assistance mécanique tel que des chicanes mobiles ou analogues pour diriger le déplacement des particules par gravité dans l'alvéole ou les alvéoles ouverts, et dans ce cas, on modifie le dispositif connu en remplaçant la grille avec un élément métallique plein ou un élément équivalent bloquant les fentes de la grille.
Par conséquent, un autre objet de la présente invention est une combinaison d'éléments connus qui permet de mettre efficacement en oeuvre les phases de procédé énumérées cidessus, cela conformément aux moyens généraux énoncés.
La présente irivention sera mieux comprise à la lecture de-la description suivante faite en référence au dessin annexé, représentant des. modes. -de. réalisation illustratifs et sur lequel:
la fig. 1 est un schéma de fonctionnement illustrant un premier mode de de combinaison des phases du présent procédé ainsi qu'un appareil conforme à la.présente invention pour mettre en oeuvre lesdites phases de procédé;
la fig.. 2 est une vue en perspective du dispositif de transfert;
la fig. 3 est-une vue en perspective illustrant certaines.parties. du. dispositif. de. transfert, représentées sur la fig, 2;
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autre mode de combinaison des phases du présent procédé ainsi qu'un appareil conforme à la présente invention pour mettre en oeuvre lesdites phases du procédé; et
la fig. 5 est un schéma de fonctionnement illustrant un autre mode de combinaison des phases du présent procédé ainsi qu'un appareil conforme à la présente invention pour mettre en oeuvre lesdites phases du procédé.
En se référant maintenant plus particulièrement au dessin, on voit_que l'on a représenté sur la fig. 1 un schéma de fonctionnement illustrant les phases du présent procédé. Ces phases comprennent le maintien d'un volume de liquide référencé 10 dans son ensemble et comportant une surface libre 12 exposée à la pression régnant à l'extrémité de décharge d'un gazogène à charbon référencé 14 sur le dessin. On comprendra que bien que le dessin représente le volume de liquide 10 qui doit être contenu dans l'extrémité inférieure du gazogène 14, on pourrait utiliser un récipient distinct qui se trouverait à la pression (par exemple
21 kg/cm2 et davantage) régnant dans l'extrémité de décharge du gazogène 14 et qui serait capable de recevoir les particules de cendre déchargées de l'extrémité de décharge du gazogène. Dans l'agencement représenté, les particules de cendre qui se brisent et qui tombent dans l'extrémité de décharge du gazogène-14 par suite de la rotation de la grille (non représentée) qui supporte le lit fixe de
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dans celui-ci par sa surface libre supérieure 12. Bien que la présente invention convienne particulièrement pour les gazogènes à lit fixe, la présente invention peut être utilisée avantageusement avec n'importe quel gazogène dans lequel des conditions de pression interne doivent être maintenues. Il est préférable, selon la présente invention, d'utiliser-de l'eau comme liquide. Les particules de cendre se trouvent normalement à une température extrêmement élevée, supérieure au point de vaporisation instantanée de l'eau. Une certaine vaporisation.de l'eau a lieu lorsque les cendres pénètrent dans l'eau, mais cette vaporisation ne nuit pas au procédé de gazéification dans le gazogène 14 car la vapeur est utilisée comme gaz de réaction pendant la <EMI ID=20.1>
présents dans le gazogène 14 de s'échapper et le niveau du liquide est maintenu presque constant comme on l'expliquera d'une façon plus particulière par la suite.
Le présent procédé comprend l'établissement d'un courant d'eau à partir du volume 10 suivant un premier trajet au circuit d'écoulement référence 16 dans son ensemble et qui est maintenu par la pression régnant à l'intérieur du gazogène 14 et agissant sur la. surface. libre 12. L'eau s'écoulant du volume 10 le long du premier circuit 16 comprend des particules de cendre qui y sont entraînées et, en un point de transfert situé en aval du volume 10, des volumes successifs de particules de cendre entrainées dans l'eau sont isolées d'une façon sensiblement continue du premier circuit tandis-que l'eau avec= les particules de cendre d'une petite taille prédéterminée peuvent s'écouler vers l'aval dans le premier circuit.
Le présent procédé comprend l'établissement d'un écoulement d'eau le long d'un second trajet ou circuit 18 se trouvant à un niveau d'énergie inférieur à celui de l'eau du premier circuit. -.16. Comme représenté,-l'écoulement dans le second circuit; -2 est maintenu en un point de pompage par exemple par une pompe 20 qui aspire l'eau à partir d'un conduit 22 et qui refoule cette dernière dans un conduit 24. A un point de-transfert situé dans le second circuit, en aval du point de pompage, les volumes successifs de particules de cendre entraînées dans l'eau et évacuées du premier circuit 16 sont mis en.communication d'une façon sensiblement continue avec l'eau du second circuit.
L'opération de transfert en continu de volumes successifs de-cendres entraînées par l'eau, du premier circuit d'écoulement à haute énergie au deuxième circuit d'écoulement basse énergie, est accomplie par un dispositif de transfert, référencé 26 dans son ensemble et qui communique avec le premier circuit d'écoulement par l'intermédiaire d'un conduit 28 et avec le second circuit par l'intermédiaire du conduit 24.
Le procédé qui fait l'objet de, la présente invention comprend la phase de séparation des cendres et de l'eau <EMI ID=21.1> <EMI ID=22.1>
de transfert. Bien qu'on puisse utiliser tout dispositif approprié connu pour effectuer cette séparation, un dispositif préfère est représenté sur la fig. 1 sous la forme d'une courroie de transport sans fin percée de petits trous et placée de manière à âtre continuellement entraînée audessus d'un réservoir ou bac 32 qui recueille l'eau. Cette disposition permet de diriger simplement l'eau et les cendres, entraînées dans le deuxième circuit d'écoulement à partir du dispositif de transfert 26, sur le brin supérieur de la courroie perforée 30, par exemple par l'intermédiaire d'un conduit 34. On comprendra que les dimensions des trous pratiqués dans la courroie perforée 30 sont telles que les particules de cendre sont retenues sur la face supérieure du
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jusqu'à un point de déchargement éloigné. L'eau déversée du conduit 34 sur la courroie perforée traverse les perfo-
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l'avantage de pouvoir être utilisé-également avec le bac 32 pour séparer les cendres de petites dimensions de l'eau circulant dans le premier circuit 16 en aval du point de
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action peut être accomplie au moyen d'un conduit 36 qui s'étend à partir du dispositif de transfert 26 et qui effectue le déchargement au-dessus du brin supérieur de la courroie 30. La séparation des particules de cendre et de l'eau est exécutée, comme précédemment, par entraînement des particules de cendre jusqu'à la position de déchargement et par leur décharge avec les particules de plus grande taille séparées du liquide du second circuit. On comprendra que l'on peut éviter le colmatage de la courroie perforée en effectuant le lavage habituel du brin de retour.
Du point de vue de l'échangé thermique et pour réduire à un. minimum le pompage et les réglages, il est souhaitable d'utiliser un bac commun-32 pour.l'eau séparé des deux circuits d'écoulement. Avec la disposition représentée, l'eau contenue dans- le bac 32 est utilisée également avec le deuxième circuit d'écoulement si, pour cela, on branche <EMI ID=26.1>
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tenir le niveau de la surface 12 du volume 10 dans la partie
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pompant l'eau du bac à l'aide d'une pompe 38, branchée sur ce dernier au moyen d'un conduit d'alimentation 40, jusqu'au volume 10 au moyen d'un conduit 42.
Comme les particules de cendre pénètrent dans l'eau du
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des volumes successifs de particules de cendre et d'eau en provenance du premier circuit d'écoulement à haute énergie sont transférés continuellement dans le second circuit d'écoulement à basse énergie, la température de l'eau dans les deux circuits d'écoulement finira par atteindre le point d'ébullition à moins que-des mesures ne soient prises pour contrôler cette augmentation de température. On effectue ce contrôle, conformément à la présente invention, en utilisant de l'eau froide comme source partielle d'alimentation en eau en vue du maintien du volume d'eau 10 en même temps que l'eau refoulée dans le tuyau 42 par la pompe 38 à partir du bac 32. Comme représenté, de l'eau froide fraîche est
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branché entre le gazogène 14 et le côté refoulement d'une pompe 46, le côté aspiration de cette dernière étant branché à une source d'eau froide par un conduit 48. La quantité d'eau froide utilisée est juste suffisante pour empêcher une élévation de la température de l'eau du système au-dessus d'une valeur prédéterminée. Il est préférable que cette température soit détectée dans le volume 10 par un moyen classique 50. de létection. de température utilisé pour réguler une vanne 52 de commande de débit montée dans le conduit
44, cela également selon les règles de l'art. Le niveau de la surface 12 du volume d'eau 10 est maintenu par un'moyen classique 54 de détection de niveau qui est utilisé pour réguler une vanne d'étranglement'56 montée dans le conduit
36.
Le niveau du volume d'eau 10 tend à s'élever par suite de l'eau fournie par les. pompes 38 et. 46. Ce 'même niveau tend à s'abaisser du fait des fuites se produisant dans le <EMI ID=32.1>
dispositif de transfert 26. La résultante de ces tendances de modification du ni va au est-une élévation du niveau car le débit des pompes 38 et 46 est d'un ordre de grandeur supérieur à celui de la fuite. On maintient le niveau constant en réglant la vanne d'étranglement 56 de régulation de niveau. Cette régulation du niveau assure également un débit continu dans le premier circuit d'écoulement par l'intermédiaire du dispositif de transfert 26, L'apport d'eau nouvelle à partir du système de régulation de température a pour résultat une augmentation effective du volume d'eau du réservoir 32. Ce supplément de volume est évacué par l'intermédiaire de la vanne 58 de régulation de niveau.
L'évacuation de l'eau du réservoir 32 et l'apport d'eau nouvelle tendent à abaisser la concentration des fines, en permettant ainsi aux pompes 20 et 38 de fonctionner en présence d'un minimum de particules abrasives...
On peut voir que le dispositif de transfert 26 est un élément important de la combinaison formant l'appareil de la présente invention. Le dispositif préféré 26 est lui-même déjà connu comme étant utilisé dans les digesteurs de pâte
et il est décrit dans les brevets suédois précités
n[deg.] 174.094 et 324.949. Comme on peut mieux le voir sur les fig. 2 et 3, le dispositif 26 comprend un carter 60 comportant une extrémité supérieure ouverte 62 communiquant avec le conduit 28 du premier circuit d'écoulement et une extrémité inférieure ouverte 64 qui communique avec le conduit
36. Le carter 60 du dispositif de transfert 26 comporte
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pression qui s'écoule dans le second circuit 18 et qui arrive de la pompe 20 par l'intermédiaire du conduit 24, et un orifice de sentie 68 qui débouche, dans le conduit 34. Le dispositif de transfert 26 est représenté en traits pleins sur la fig. 1 dans l'état où il communique avec le premier circuit d'écoulement 16, la communication avec le second circuit d'écoulement 18 étant représentée en traits interrompus.
Comme on.peut mieux le voir.sur les fig. 2 et 3, le
-dispositif de-transfert 26 comprend un tambour ou roue 72 qui comporte deux rangées d'alvéoles 74 traversant de part en part le tambour diamétralement, chaque rangée contenant <EMI ID=34.1>
deux alvéoles traversant le tambour de part en part et perpendiculaires l'un à l'autre, ces alvéoles présentant, pour chaque rangée, quatre orifices d'ouverture placés à égale distance l'un de l'autre sur la périphérie du tambour. Les deux rangées d'alvéoles sont parallèles, les.alvéoles d'une rangée étant décalés de 45[deg.] périphériquement par rapport aux alvéoles de la rangée adjacente, comme on peut le voir sur la fig. 3. Le tambour alvéolé 72 est entouré par le carter 60 et est monté de manière à pouvoir tourner à l'intérieur d'une chemise 76. Comme on peut le voir plus clairement sur la fig. 2, la chemise 76 comprend quatre orifices 78, 80, 82 et 84 placés à égale distance l'un de l'autre.sur la périphérie du carter et correspondant respectivement aux orifices d'entrée 62 et 66 et aux orifices de sortie 64 et 68.
La largeur de chaque orifice dépasse le double de la somme des largeurs de deux alvéoles 74 du tambour et une cloison 86 est placée à mi-largeur de chaque orifice du carter pour séparer cet orifice en deux orifices parallèles, comme on peut le voir clairement sur les fig. 2 et 3.
Le tambour alvéolé 72 peut être soit cylindrique, soit
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dont le diamètre augmente dans la direction d'un volant de manoeuvre 88 servant au réglage du jeu. La conicité du
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manoeuvre 88 de manière à pouasser le tambour 72 vers l'extrémité d'entraînement d'arbre 90 comme on peut le voir sur la fig. 2. Les alvéoles 74 traversant le tambour 72, dans une
-rangée, effectuent des tours complets l'un derrière l'autre <EMI ID=39.1>
maintenant alignés leurs orifices d'ouverture présents sur
la périphérie dudit tambour. Pendant que les alvéoles tournent, leurs orifices se rétrécissent mais s'élargissent par rapport.aux orifices du carter, cet élargissement apparaissant-sur la fig. 2; le rétrécissement est nécessairement entraîné par la rotation des passages et l'élargissement a pour but de maintenir une section d'alvéoles sensiblement constante pour l'écoulement de l'eau et des particules de cendre.
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contenu .dans..le gazogène, sont évacues, par.les-orifices 78 . et 82.. Une grille de:filtrage 92 est disposée dans chaque orifice 82.- de telle sorte. que les fines particules de cendre et le liquide traversent chaque grille 92, tandis que les particules de cendre de dimensions prédéterminées supérieures à l'écartement des ouvertures de la grille sont retenues dans l'alvéole 74 du tambour. Au fur et à mesure que l'alvéole rempli 74 tourne et commence à prendre une position voisine de la perpendiculaire à la position de remplissage, le liquide sous basse pression du deuxième circuit d'écoulement 18 en provenance de la pompe 20 est <EMI ID=41.1>
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le conduit 34 par l'intermédiaire de l'orifice 84 de l'alvéole. Avant que la rotation ne ramène l'alvéole dans sa position de remplissage, toutes les particules de cendre ont été évacuées dans le conduit 34, le liquide seul restant dans l'alvéole. La rotation du tambour alvéolé 72 est continue mais le remplissage, et .la. vidange des. alvéoles d'une rangée sont intermittents. Comme la rangée parallèle contiguë
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vide également de manière intermittente, la combinaison de ces deux rangées d'alvéoles se remplissant et se vidant de manière intermittente a pour effet un écoulement continu. L'opération continue est due au décalage des deux rangées parallèles d'alvéoles, décalage que l'on peut voir sur la fig. 3, car lorsqu'un alvéole se ferme à un orifice d'entrée du carter, un autre alvéole s'ou'vre au même orifice en maintenant ainsi continuellement une section constante de passage à travers les orifices de remplissage 78 et 82 du premier circuit d'écoulement et à travers les orifices 80 et
84 du deuxième circuit d'écoulement, grâce à quoi on obtient des systèmes de remplissage et d'évacuation à fonctionnement continu.
Le dispositif de transfert 26 est rendu unique du fait de plusieurs caractéristiques internes importantes. La première de ces caractéristiques est la capacité de transfé-......., <EMI ID=44.1>
autre circuit d'écoulement à une pression plus faible sans nécessiter de surfaces d'étanchéité positives. Selon la présente invention, il n'est pas nécessaire que le tambour rotatif alvéolé 72 soit en contact étroit avec la chemise
76, mais, au contraire, un jeu peut exister entre ce tambour et cette chemise. Comme les orifices 78 et 82 se trouvent à une pression supérieure à celle des orifices 80 et 84, il se produit une fuite sous forme d'un écoulement de liquide allant des orifices 78 et 82 aux orifices 80 et 84 par l'espace libre résultant du jeu précité. On peut limiter cet écoulement de liquide à une valeur faible en maintenant un jeu étroit. Ce faible écoulement de liquide joue un rôle de lubrification et de nettoyage qui empêche un collage du tambour rotatif 72-avec.la chemise 76 du carter.
En outre, une autre caractéristique unique du dispositif de transfert
26 réside dans le filtrage des fines réalisé au moyen des grilles 92. Pendant le remplissage d'un alvéole 74 du tambour rotatif 72, les particules de cendre fines sont évacuées à travers les fentes périphériques des grilles 92. Les
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rieures à une faible taille prédéterminée (par exemple environ 3 mm) sont évacuées. La forme structurelle du dispositif de transfert 26 est telle qu'il se produit un nettoyage automatique des grilles 92, ce nettoyage étant effectué par le bord de l'alvéole du tambour rotatif au moment où ce bord passe sur les fentes. De plus, on peut prévoir dans
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orifices 78 et 82, comme on'peut le voir sur la fig. 3. Les
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leurs dimensions mesurées dans le sens radial, de sorte qu'un écoulement liquide à haute pression dans les orifices
78 et 82 des alvéoles se trouve soumis à une action énergie d'étranglement. Par conséquent, les chocs et les vibrations qui prennent naissance au passage de l'alvéole sur l'orifice sont atténués et la tendance des cendres à se briser s'en trouve réduite. Enfin,'l'eau utilisée comme moyen de transI port tend-à empêcher le cisaillement des particules de cendre lorsque le bord de l'alvéole du tambour rotatif ferme l'orifice de remplissage 80 du carter à l'alvéole du tambour
72 qui tourne à une vitesse faible, de préférence
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cendres et le bord de l'alvéole a tendance à chasser la particule de cendre plutôt que de la coincer ou de la cisailler contre le bord de l'orifice de remplissage du carter. Lorsque l'alvéole en cours de remplissage se ferme vis-à-vis de l'orifice de remplissage, l'alvéole de la rangée parallèle est presque totalement ouvert vis-à-vis de cet orifice de remplissage, de sorte que la majeure partie du liquide s'écoule à travers cet alvé.ole en y entraînant les particules sans qu'aucune ou presque aucune de celles-ci ne se trouve ainsi coincée par l'alvéole en cours de fermeture.
L'écoulement d'eau haute pression maintenu à travers les grilles 92 tend à diriger les particules de cendre de manière qu'elles pénètrent dans le ou les alvéoles ouverts et, par conséquent, à empêcher le dépôt de particules de cendre sur la périphérie du tambour qui bloque l'entrée des particules dans les alvéoles. Cette action tend à réduire l'usure sur la périphérie du tambour. Toutefois, l'écoulement directif à travers les alvéoles du tambour rend nécessaire le traitement ou acheminement en aval des grilles 92 d'un écoulement d'eau haute pression et de particules de cendre fines entraînées. Dans l'agencement décrit ci-dessus pour traiter cet écoulement, il faut utiliser des matières résistant à l'abrasion dans la construction de la vanne d'étrangle-
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lation pour le remplacement de la pièce usée de la vanne. Les caractéristiques d'usure d'une vanne dont le fonctionnement vise à réduire un écoulement haute pression d'eau et de fines particules de cendre jusqu'à une valeur égale à la pression atmosphérique pose des-exigences excessives. Par
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tion permette au système d'utiliser un simple séparateur unique 30 fonctionnant à la pression atmosphérique, tant pour les particules de cendre de grande taille que pour les particules de cendre de petite taille, elle entraîne également une perte notable d'énergie.
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conforme aux moyens généraux de la présente invention et illustrant des modifications dans lesquelles les pertes d'énergie consécutives à une réduction par étranglement de la pression de l'écoulement; haute'pression à une valeur' égale à la pression atmosphérique sont réduites à un minimum. Le système de la fig. 4 illustre également un procédé pour éviter le blocage du dispositif de transfert par la présence de particules de cendre de grandes dimensions dans l'orifice d'entrée.
En se référant maintenant plus particulièrement à la fig. 4, on voit que le système représenté comprend un gazogène 110 dont l'extrémité de décharge communique avec une enceinte cylindrique 112. L'enceinte 112 comprend une section supérieure 114 qui communique intérieurement avec l'intérieur sous pression du gazogène 110 et est configurée de manière à recevoir des moyens appropriés 116 destinés à broyer les particules de cendre. Bien que le type classique des moyens de broyage 116 puisse être quelconque, comme par exemple le type à un seul rouleau, le type à marteau oscillant ou le type à mâchoires, on préfère utiliser le type à deux rouleaux tel que représenté schématiquement sur la fig. 4.
Il est important de remarquer que les moyens de broyage 116 à deux rouleaux sont contenus à l'intérieur de la section 114 de sorte que les rouleaux fonctionnent en présence des conditions de pression qui règnent dans le gazogène et qui, normalement sont supérieures à 21 kg/cm2.
On remarquera que les particules de cendre tombent par gravité du gazogène 110, passent entre les deux rouleaux broyeurs des moyens de broyage 116. L'espacement des rouleaux est déterminé en fonction des dimensions du dispositif de transfert utilisé, un exemple de réglage étant compris entre 10 et 15 mm. Les particules de cendre d'une taille <EMI ID=52.1>
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traversent, après avoir quitté le gazogène 110, la section supérieure 114 de l'enceinte et pénètrent dans une section inférieure 118 de cette enceinte. La section inférieure 118 qui a la forme d'une paroi cylindrique fait partie des moyens servant à confiner le liquide, par exemple de l'eau, à. l'intérieur d'un premier circuit. Le liquide présent dans le premier circuit comprend un volume se crouvant dans la
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120 qui est soumise aux conditions de pression du gaz régnant à l'intérieur du gazogène 110.
Les particules de cendre plus petites passent donc directement dans le volume d'eau se trouvant à l'intérieur de la section 118 de l'enceinte en. se dirigeant vers le bas à travers la surface libre 120. Les particules de cendre d'une taille supérieure à l'espacement des rouleaux broyeurs sont attaquées par ces derniers et sont broyées avant de continuer leur déplacement vers le bas à travers la surface libre
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représentés au-dessus de la surface libre 120 en vue d'une
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en-dessous de la surface libre en vue d'un broyage humide si on le désire.
L'extrémité inférieure de la section 118 de l'enceinte débouche dans l'admission supérieure d'un dispositif de transfert 122 qui est réalisé comme le dispositif de transfert 26 décrit précédemment.
Dans le mode de réalisation représenté sur la fig. 4, les moyens servant à: confiner l'eau se trouvant sous haute pression à l'intérieur du premier circuit comprend un conduit approprié 124 s'étendant depuis la sortie inférieure du dispositif de transfert 122 jusqu'au côté aspiration d'une pompe centrifuge 126, un conduit 128 s'étendant du côté refoulement de la pompe jusqu'à un dispositif de filtrage 130 intégré, c'est-à-dire en série, et un conduit 132 s'étendant depuis le dispositif de filtrage jusqu'à la section 118 de l'enceinte, à l'intérieur de laquelle il débouche.
Grâce à cette disposition constructive, le premier circuit forme une boucle sur la section 118 de l'enceinte <EMI ID=57.1>
par l'intermédiaire du dispositif de transfert 122, de sorte que l'énergie élevée du liquide ne se trouve pas dissipée dans l'atmosphère comme c'est le cas lorsque l'on utilise la vanne d'étranglement 56. La pompe 126 n'exige que très peu d'énergie étant donné qu'elle ne remplit principalement qu'une fonction de circulation, sa fonction de mise sous pression étant limitée à celle requise pour compenser les
<EMI ID=58.1>
donné qu'elle entraîne de l'eau contenant de fines particules de cendre. Toutefois, on remarquera que l'usure est considérablement moindre que celle imposée à la vanne d'étranglement 56 étant donné que des écoulements à haute vitesse d'une intensité telle que celle des écoulements créés dans une telle vanne ne sont pas imposés aux parties mobiles de la pompe 126. Les caractéristiques de pression
<EMI ID=59.1>
la pompe 126 se situent bien dans les possibilités des pompes existantes pour l'écoulement de suspensions.
Le dispositif de filtrage 130 se présente sous la forme d'un dispositif simple mais efficace de séparation pour assurer à l'intérieur du premier circuit une source d'eau exempte de particules de cendre qui peut être utilisée pour maintenir la surface libre 120 dans une plage constante voulue de niveaux ainsi que pour maintenir l'eau déterminant ce niveau à une température voulue inférieure au point d'ébullition. Le dispositif de filtrage constitue une enceinte cylindrique dans son ensemble et comportant une grille cylindrique monté concentriquement dans ladite enceinte en étant alignée avec le circuit.
La vitesse d'écoulement à travers le dispositif de filtrage est telle que la majeure partie du liquide et presque toutes les particules de cendre de petite taille se trouvant dans l'écoulement sont dirigées longitudinalement à travers le dispositif de filtrage, à l'intérieur de la grille, de telle.sorte.que la grille ne tend pas à se colmater. Une petite quantité du liquide peut être évacuée de la périphérie intérieure de l'enceinte sans entraîner une pénétration notable des fines particules de cendre dans les ouvertures de la grille ou à travers ces ouvertures.
<EMI ID=60.1>
vant à maintenir un écoulement d'eau à un niveau d'énergie réduit le- long d'un second, circuit est illustré schématiquement sous -la forme d'un conduit d'alimentation 134 s'étendant depuis une alimentation d'eau jusqu'au côté aspiration d'une pompe centrifuge 136, un conduit 138 s'étendant du côté refoulement de- la pompe 136 jusqu'à l'entrée latérale du dispositif 122 et un conduit 140 �'étendant à partir de la sortie latérale du dispositif de transfert 122.
Dans le système représenté sur la fig. 4, le conduit 140 s'étendant à partir du dispositif de transfert 122 dirige les particules de cendre et l'eau vers une installation indépendante de séparation de cendre et d'eau, installation qui n'a pas été représentée schématiquement sur le dessin. L'installation indépendante peut être une installation de décantation, d'épaississement ou toute autre installation mécanique qui récupère les cendres en vue d'une utilisation ultérieure. De même, la source d'eau alimentant le conduit
134 n'a pas été représentée mais elle peut être une source d'eau fraîche ou d'eau purifiée en provenance de l'installation indépendante de séparation de particules de cendre.
Avec le système de la fig. 4, la régulation du niveau et
<EMI ID=61.1>
d'enceinte 118 est effectuée au moyen du liquide prélevé du premier circuit par l'intermédiaire du dispositif de filtrage 130 et introduit dans le second circuit lorsque la température du volume d'eau atteint une valeur prédéterminée inférieure au point d'ébullition et suffisante pour empêcher une vaporisation à l'intérieur du dispositif de transfert à la suite d'une chute de pression. Comme représenté, on effectue cette vidange en détectant la température de l'eau, par exemple au moyer. d'un mécanisme 142 de détection de température placé à l'intérieur de l'eau et qui actionne une
vanne 144 de vidange présente dans un conduit 146 s'étendant depuis le dispositif de filtrage 130 jusqu'au conduit d'admission 138 du second circuit. On abaisse la température de l'eau en introduisant un apport d'eau fraîche dans la section d'enceinte 118 par l'intermédiaire d'un conduit 147 s'étendant depuis la source d'alimentation (non représentée) jusqu'à une vanne de réglage 148 actionnée par un mécanisme <EMI ID=62.1>
conduit 152 s'étendant de la vanne 148 jusqu'à l'intérieur de la section d'enceinte 118.
<EMI ID=63.1>
nement, la fuite se produisant à l'intérieur du dispositif de transfert 122 du premier circuit haute pression au second circuit basse pression serait- supérieure à l'écoulement effectif d'eau du second circuit d'écoulement au premier circuit d'écoulement en raison du déplacement des particules
<EMI ID=64.1>
la vanne 144 asservie à la'température reste fermée la plupart du temps tandis que la vanne d'alimentation en eau fraîche resterait ouverte la majeure partie du temps pour maintenir le niveau de l'eau et, par conséquent, le niveau voulu de la température. Lorsque des pressions de fonctionnement plus basses sont prévues et à titre de caractéristique de sécurité supplémentaire en toutes circonstances pour empêcher l'écoulement de l'eau vers le haut jusqu'à l'extrémité de décharge du gazogène, on monte à l'intérieur de la section 118 de l'enceinte un mécanisme 154 de détection de niveau supérieur afin de commander une vanne de sécurité 156 montée dans un conduit 158 s'étendant du dispositif de filtrage 130 jusqu'au conduit 138 d'admission de second circuit.
Le système de la fig. 4 présente l'avantage d'éviter la perte d'énergie entraînée par la réduction de pression jusqu'à une valeur égale à la pression atmosphérique comme avec le système de la fig. 1. On obtient cet avantage par une recirculation et, par conséquent, le système présente une tendance plus grande à une concentration des fines dans l'eau du premier circuit. Toutefois, il convient de remarquer que, du fait que les fines traversant la grille du dispositif de transfert sont réintroduites dans l'eau audessus du dispositif de transfert, la majeure partie de ces fines passe de nouveau à travers un alvéole partiellement rempli du dispositif de transfert 122 et est par conséquent retenue avec ces particules par une action de filtrage en vue de leur introduction dans le second circuit après le remplissage.
Une quantité suffisante de fines est évacuée de cette façon afin d'empêcher une accumulation des fines au <EMI ID=65.1>
ment. Si la concentration- en fines venait à augmenter notablement, on pourrait-utiliser un cyclone au lieu du dispositif de vidange -130 pour séparer les fines. On peut réduire à un minimum la chute de pression en réduisant la sortie sous-jacente ou en utilisant des vannes à double sortie. On peut compenser les inconvénients que présente la perte d'énergie dans le cyclone par une réduction de l'usure de la pompe en plaçant le cyclone en amont de la pompe de telle sorte que sa sortie sus-jacente communique avec le côté aspiration de la pompe. De façon similaire, on pourrrait utiliser un cyclone pour réduire l'usure de la vanne d'étranglement 56.
La fig. 5 représente un mode de réalisation de la présente invention dans lequel .les moyens servant à confiner l'eau à l'intérieur du premier circuit sont simplifiés par élimination de l'écoulement à travers la sortie inférieure du dispositif de transfert. Cette simplification d'appareil et de procédé est quelque peu contrebalancée par la perte de direction d'écoulement positif des particules de cendre dans les alvéoles du dispositif de transfert. Sur la fig. 5, on a représenté un gazogène 210 dont l'extrémité de décharge communique avec l'enceinte 212 qui confine l'eau à l'intérieur du premier circuit ainsi que le volume présentant la surface libre 214 que-traversent les particules de cendre dans leur chute à partir du gazogène..
On comprendra que l'on peut utiliser si on le désire, comme c'est également le cas avec le système de la fig. 1, des moyens de broyage de particules de cendre appropriés similaires à ceux représentés sur la fig. 4. De même, le système de la fig, 4 peut être utilisé par les moyens 116 de broyage de particules de cendre.
L'enceinte 212 s'étend jusqu'à l'entrée supérieure d'un dispositif de'transfert 216 qui est réalisé comme le dispositif 26 décrit précédemment à l'exception que les grilles
92 ont été remplacées par des plaques pleines. Le second circuit a énergie réduite est assuré par un conduit d'alimentation 218, une pompe 220, un conduit d'admission 222 et un conduit de sortie 224 d'une manière similaire à celle mise en oeuvre dans le système de la fig. 4. La régulation;du <EMI ID=66.1>
niveau et de la température de l'eau présente dans l'en-
<EMI ID=67.1>
température, commandant une vanne 226 placée entre les conduits 228 et 230 et des moyens 232 de détection de niveau commandant une vanne 234 placée entre le conduit 236 d'alimentation en eau fraîche et le conduit 238 débouchant dans l'enceinte 212. Le conduit 228 s'étend de l'intérieur de l'enceinte 212 jusqu'à la vanne 226 de régulation de température tandis que le conduit 230 s'étend de la vanne
jusqu'au conduit d'admission 222 du second circuit. Pour protéger le plus possible la vanne contre les fines particules de cendre, on dispose une grille de filtrage 240 à l'intérieur de l'enceinte autour de l'entrée du conduit 228. Un dispositif empêchant le colmatage comme, par exemple, un balai mobile (non représenté) peut être utilisé avec la
<EMI ID=68.1>
similaire à la vanne 156, asservie à un mécanisme 244 de détection de niveau supérieur peut être montée en parallèle avec la vanne 226 sensible à la température.
Dans ce mode de réalisation, la fuite à travers le dispositif de transfert 216 compense amplement le déplacement des particules de cendre à partir du second circuit, cette fuite conférant une certaine tendance directionnelle d'écoulement aux particules de cendre à l'intérieur du volume d'eau en direction des alvéoles du dispositif de transfert. On a également recours à l'écoulement par gravité des particules à l'intérieur de l'eau pour remplir les alvéoles. Ce mode de réalisation convient particulièrement pour des vitesses très faibles, de l'ordre de 1 tr/mn et même moins, du tambour alvéolé. Un dispositif de transfert ayant une capacité plus grande que celle nécessaire dans les autres modes de réalisation peut être utilisé avantageusement.
On voit donc que les objets de la présente invention sont entièrement et efficacement atteints. Toutefois, on comprendra que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes et des modifications peuvent y être apportées dans le cadre de la présente invention tel que défini par les revendications ci-annexées.
<EMI ID=69.1>
REVENDICATIONS
1. Procédé pour produire du gaz .3. partir d'une matière gazéifiable, telle que du charbon, à l'intérieur d'un gazogène en chauffant de façon continue la matière sous pression de manière à obtenir du gaz et des particules de cendre et en évacuant de façon continue les particules de cendre dudit gazogène, ledit procédé susvisé étant caractérisé par le fait que l'évacuation continue précitée consiste:
à confiner un liquide, par exemple de l'eau ou autre li-
<EMI ID=70.1>
nant un volume présentant une surface libre exposée à la pression du gaz à l'extrémité de décharge des particules du gazogène;
;, à décharger de façon sensiblement continue les particules de cendre dans ledit volume d'eau à travers la surface libre
<EMI ID=71.1>
à maintenir un écoulement continu d'eau le long d'un
<EMI ID=72.1>
rapport au niveau d'énergie de l'eau se trouvant dans le premier circuit, et
à isoler dudit premier circuit des volumes incrémentiels
(c'est-à-dire de caractère additif) successifs de particules de cendre entraînées dans l'eau et à mettre lesdits volumes incrémentiels successifs d'eau et de particules de cendre entraînées en communication avec l'eau s'écoulant dans ledit second circuit.
A method and apparatus for gasification comprising an improved arrangement for continuously removing ash from a gasifier
<EMI ID = 1.1>
<EMI ID = 2.1> coal and more particularly a process and an apparatus
<EMI ID = 3.1>
carbonization, decomposed oil shale or similar products from a pressurized gasifier producing synthesis gas, natural gas, water gas, lean gas, etc.
Known methods of removing ash from pressurized gasifiers usually involve operations
<EMI ID = 4.1>
<EMI ID = 5.1>
or at a neighboring pressure. The loading orifice of the hopper is then isolated from the gasifier by a valve device and the hopper is placed in communication with the atmosphere.
<EMI ID = 6.1>
the ashes fall from the hopper by gravity. The next ash removal cycle begins with closing the hopper discharge port and re-establishing it.
<EMI ID = 7.1>
gasifier. These known devices are generally equipped with compressors and gas storage tanks for performing the pressurization cycles and for placing in communication with the atmosphere. Other processes operating in a somewhat more continuous fashion involve the use of loading devices such as star wheel distributors and screw conveyors and exhibit the characteristics of loading materials into gasifiers at pressure. atmospheric or at a pressure close to the latter. With these types of devices, it is practically impossible to transfer solid materials when there are large differences in gas pressure applied to the sealing surfaces of said devices.
An object of the present invention is, on the one hand, a method which serves to improve the discharge of ash from coal gasifiers of known type by making the discharge continuous in order to eliminate cycles of placing in communication with the gas. 'atmosphere and pressurization of the hopper and,
<EMI ID = 8.1>
liquid to prevent gas from escaping through the vent.
<EMI ID = 9.1> achieves this by a phase combination of proceeds
<EMI ID = 10.1>
water or a similar liquid, in a first circuit comprising a volume comprising a free surface exposed to the pressure of the gas prevailing at the discharge end of ash particles of the gasifier, to discharge in a substantially continuous manner the particles of ash in the aforementioned volume of water through the free surface of this volume, to maintain a continuous flow of water in a second circuit
being at an energy level lower than the energy level of the water of the first circuit and to isolate continuously from the first circuit successive incremental volumes (that is to say of additive character) of particles of
ash entrained in the water and to communicate said successive incremental volumes of water and particles of
<EMI ID = 11.1>
cooked.
Preferably, the successive incremental volumes of ash particles and liquid are removed from the first circuit while maintaining a continuous flow of liquid and entrained ash particles from the exposed volume.
<EMI ID = 12.1>
to a place in the first circuit where said incremental volumes are evacuated. At this position, the flow of ash particles larger than a predetermined size are blocked while the flow of water and ash particles smaller than said predetermined size above may be blocked. flow beyond where said incremental volumes are discharged. These blocked particles and the liquid entraining them constitute the successive incremental volumes evacuated.
It is also preferable that for each successive incremental volume of water and entrained particles discharged from the first circuit and placed in communication with the second circuit -, a corresponding incremental volume of water. is evacuated from the second-circuit and placed in communication with the water of the first circuit so that an equal volumetric exchange takes place between the circuits, resulting in = one. flow. effective. of. particles of the first <EMI ID = 13.1> this equal volumetric exchange is carried out in such a way that it is permanently substantially constant.
From an apparatus point of view, the above-mentioned volumetric exchange is effected by means of a known device (see, for example, Swedish patents 174,094 and 324,949) which comprises a driven cell wheel or drum and a particle stopper grid . During the volumetric exchange, it is accepted that a leak can occur from the first high pressure circuit to the second low pressure circuit so that it is not essential to maintain absolute tightness during the operation.
The leakage and the amount of water and fine particles that may flow beyond the place of the first cir-
<EMI ID = 14.1>
born with the introduction into the volume in the first circuit of a sufficient quantity of liquid to maintain the free surface of this volume in a desired range of levels and the temperature of the liquid at a desired temperature below point d 'boiling. It is desirable. that the. flow, beyond the point where the incremental volumes are discharged, is sufficient so that the ash particles which have previously penetrated into the volume of water are placed in communication with the pressure of the gasifier so as to be directed by the speed flow in the cell or open cells of the drum. However, the flow which takes place beyond the screen and which consists of water and fine particles of ash must be treated downstream of the point where the
<EMI ID = 15.1>
particles present in the water and high energy of the mixture, the wear exerted on the containment structure
can be a problem, especially in containment structures with moving parts such as
as valves and pumps. When the flow is regulated by means of a level-controlled throttle valve, the wear characteristics are such as to require the use of expensive anti-abrasive materials in the structure of the valve.
the throttle_valve-. Another drawback of using- <EMI ID = 16.1>
<EMI ID = 17.1>
that it reduces the high pressure energy of the flow down to atmospheric pressure without effectively utilizing the loss of energy which it causes. Therefore, to prevent this loss of energy the flow beyond ... where the incremental volumes are discharged can be recirculated to the volume exposed to the pressure of the gasifier, and in this case , only the pump used for this recirculation is subject to wear. A fine discharge that does not cause a noticeable pressure drop can be used to check for wear if necessary.
The present invention is also directed towards the discharge of incremental volumes without the use of a controlled flow directing the particles through the transfer device. Since the particle evacuation function takes place in a high energy environment, the high pressure water leak can be used, by itself or in conjunction with a mechanical assistance means such as movable baffles or the like. in order to direct the movement of the particles by gravity in the cell or the open cells, and in this case, the known device is modified by replacing the grid with a solid metal element or an equivalent element blocking the slots of the grid.
Consequently, another object of the present invention is a combination of known elements which makes it possible to effectively implement the process phases listed above, in accordance with the general means stated.
The present irivention will be better understood on reading the following description given with reference to the appended drawing, showing. modes. -of. illustrative realization and on which:
fig. 1 is a functional diagram illustrating a first mode of combining the phases of the present process as well as an apparatus according to the present invention for implementing said process phases;
Fig. 2 is a perspective view of the transfer device;
fig. 3 is a perspective view illustrating some.parties. of. device. of. transfer, shown in FIG, 2;
<EMI ID = 18.1>
another mode of combining the phases of the present method as well as an apparatus in accordance with the present invention for carrying out said phases of the method; and
fig. 5 is a functional diagram illustrating another mode of combining the phases of the present method as well as an apparatus according to the present invention for carrying out said phases of the method.
Referring now more particularly to the drawing, it can be seen that one has shown in FIG. 1 an operating diagram illustrating the phases of the present process. These phases include maintaining a volume of liquid referenced 10 as a whole and comprising a free surface 12 exposed to the pressure prevailing at the discharge end of a carbon gasifier referenced 14 in the drawing. It will be understood that although the drawing shows the volume of liquid 10 which is to be contained in the lower end of the gasifier 14, a separate vessel which would be under pressure (e.g.
21 kg / cm2 and more) prevailing in the discharge end of the gasifier 14 and which would be capable of receiving the ash particles discharged from the discharge end of the gasifier. In the arrangement shown, the ash particles which shatter and fall into the discharge end of the gasifier-14 as a result of the rotation of the grate (not shown) which supports the fixed bed of
<EMI ID = 19.1>
therein by its upper free surface 12. Although the present invention is particularly suitable for fixed bed gasifiers, the present invention can be used advantageously with any gasifier in which internal pressure conditions must be maintained. It is preferable, according to the present invention, to use water as the liquid. The ash particles are normally found at an extremely high temperature, above the instantaneous vaporization point of water. Some vaporization of the water takes place when the ash enters the water, but this vaporization does not adversely affect the gasification process in gasifier 14 because the vapor is used as the reaction gas during <EMI ID = 20.1>
present in the gasifier 14 to escape and the level of the liquid is kept almost constant as will be explained in a more particular way later.
The present method comprises establishing a stream of water from volume 10 following a first path to the reference flow path 16 as a whole and which is maintained by the pressure prevailing inside the gasifier 14 and acting on the. area. free 12. The water flowing from volume 10 along first circuit 16 comprises ash particles which are entrained therein and, at a transfer point located downstream of volume 10, successive volumes of ash particles entrained in it. the water are isolated in a substantially continuous fashion from the first circuit while the water with ash particles of a small predetermined size can flow downstream in the first circuit.
The present method includes establishing a flow of water along a second path or circuit 18 at a lower energy level than the water in the first circuit. -.16. As shown, the flow in the second circuit; -2 is maintained at a pumping point for example by a pump 20 which sucks water from a pipe 22 and which delivers the latter into a pipe 24. At a transfer point located in the second circuit, in downstream of the pumping point, the successive volumes of ash particles entrained in the water and discharged from the first circuit 16 are put in a substantially continuous manner with the water of the second circuit.
The operation of continuously transferring successive volumes of water entrained ash, from the first high energy flow circuit to the second low energy flow circuit, is accomplished by a transfer device, referenced 26 as a whole. and which communicates with the first flow circuit via conduit 28 and with the second circuit via conduit 24.
The process which is the subject of the present invention comprises the phase of separating the ash and the water <EMI ID = 21.1> <EMI ID = 22.1>
transfer. Although any known suitable device can be used to effect this separation, a preferred device is shown in FIG. 1 in the form of an endless conveyor belt pierced with small holes and placed so as to be continuously entrained above a reservoir or tank 32 which collects the water. This arrangement makes it possible to simply direct the water and the ash, entrained in the second flow circuit from the transfer device 26, onto the upper strand of the perforated belt 30, for example by means of a duct 34 It will be understood that the dimensions of the holes made in the perforated belt 30 are such that the ash particles are retained on the upper face of the belt.
<EMI ID = 23.1>
to a remote unloading point. The water discharged from the conduit 34 onto the perforated belt passes through the perforators.
<EMI ID = 24.1>
the advantage of being able to be used-also with the tank 32 to separate the ash of small dimensions from the water circulating in the first circuit 16 downstream of the point of
<EMI ID = 25.1>
This action can be accomplished by means of a conduit 36 which extends from the transfer device 26 and which discharges above the upper run of the belt 30. The separation of the ash particles and the water is carried out, as before, by driving the ash particles to the unloading position and by discharging them with the larger particles separated from the liquid of the second circuit. It will be understood that the clogging of the perforated belt can be avoided by carrying out the usual washing of the return strand.
From the point of view of heat exchange and to reduce to one. minimum pumping and adjustments, it is desirable to use a common 32-tank for water separate from the two flow circuits. With the arrangement shown, the water contained in the tank 32 is also used with the second flow circuit if, for this, we connect <EMI ID = 26.1>
<EMI ID = 27.1>
keep the level of the surface 12 of the volume 10 in the part
<EMI ID = 28.1>
pumping water from the tank using a pump 38, connected to the latter by means of a supply duct 40, up to volume 10 by means of a duct 42.
As the ash particles enter the water of the
<EMI ID = 29.1>
<EMI ID = 30.1>
successive volumes of ash particles and water from the first high energy flow path are continuously transferred to the second low energy flow path, the water temperature in both flow paths will end by reaching the boiling point unless measures are taken to control this increase in temperature. This control is carried out, in accordance with the present invention, using cold water as a partial source of water supply in order to maintain the volume of water 10 at the same time as the water discharged into the pipe 42 by the outlet. pump 38 from tank 32. As shown, fresh cold water is
<EMI ID = 31.1>
connected between the gasifier 14 and the discharge side of a pump 46, the suction side of the latter being connected to a source of cold water by a pipe 48. The quantity of cold water used is just sufficient to prevent a rise in water. system water temperature above a predetermined value. It is preferable that this temperature is detected in volume 10 by conventional means 50. of detection. temperature used to control a flow control valve 52 mounted in the duct
44, this also according to the rules of the art. The level of the surface 12 of the water volume 10 is maintained by a conventional level sensing means 54 which is used to control a throttle valve 56 mounted in the conduit.
36.
The level of the water volume 10 tends to rise as a result of the water supplied by them. pumps 38 and. 46. This same level tends to decrease due to the leaks occurring in the <EMI ID = 32.1>
transfer device 26. The result of these changing trends in ni is a rise in level because the flow rate of pumps 38 and 46 is an order of magnitude greater than that of the leak. The level is kept constant by adjusting the level control throttle valve 56. This level regulation also ensures a continuous flow in the first flow circuit via the transfer device 26. The supply of new water from the temperature control system results in an effective increase in the volume d. The water in the tank 32. This additional volume is discharged through the level control valve 58.
The evacuation of the water from the reservoir 32 and the addition of new water tend to lower the concentration of fines, thus allowing the pumps 20 and 38 to operate in the presence of a minimum of abrasive particles.
It can be seen that the transfer device 26 is an important part of the combination forming the apparatus of the present invention. The preferred device 26 is itself already known to be used in dough digesters.
and it is described in the aforementioned Swedish patents
n [deg.] 174,094 and 324,949. As can be seen better in fig. 2 and 3, the device 26 comprises a housing 60 having an open upper end 62 communicating with the conduit 28 of the first flow circuit and an open lower end 64 which communicates with the conduit
36. The casing 60 of the transfer device 26 comprises
<EMI ID = 33.1>
pressure which flows in the second circuit 18 and which arrives from the pump 20 through the conduit 24, and a sentient orifice 68 which opens into the conduit 34. The transfer device 26 is shown in solid lines on fig. 1 in the state that it communicates with the first flow circuit 16, the communication with the second flow circuit 18 being shown in broken lines.
As can be seen better in fig. 2 and 3, the
-dispositif de-transfer 26 comprises a drum or wheel 72 which comprises two rows of cells 74 crossing right through the drum diametrically, each row containing <EMI ID = 34.1>
two cells passing right through the drum and perpendicular to each other, these cells having, for each row, four opening orifices placed at an equal distance from one another on the periphery of the drum. The two rows of cells are parallel, les.alveoli of a row being offset by 45 [deg.] Peripherally with respect to the cells of the adjacent row, as can be seen in FIG. 3. The honeycomb drum 72 is surrounded by the housing 60 and is rotatably mounted inside a jacket 76. As can be seen more clearly in FIG. 2, the jacket 76 comprises four orifices 78, 80, 82 and 84 placed at an equal distance from each other. On the periphery of the casing and corresponding respectively to the inlet ports 62 and 66 and to the outlet ports 64 and 68.
The width of each hole exceeds twice the sum of the widths of two cells 74 of the drum and a partition 86 is placed halfway across each hole in the housing to separate this hole into two parallel holes, as can be clearly seen on figs. 2 and 3.
The honeycomb drum 72 can be either cylindrical or
<EMI ID = 35.1>
the diameter of which increases in the direction of a handwheel 88 serving to adjust the clearance. The taper of the
<EMI ID = 36.1>
<EMI ID = 37.1>
<EMI ID = 38.1>
maneuver 88 so as to push the drum 72 towards the shaft drive end 90 as can be seen in FIG. 2. The cells 74 passing through the drum 72, in a
-rank, make full turns one behind the other <EMI ID = 39.1>
now aligned their opening holes present on
the periphery of said drum. As the cells rotate, their orifices narrow but widen relative.aux orifices in the housing, this widening appearing in FIG. 2; the narrowing is necessarily caused by the rotation of the passages and the purpose of the enlargement is to maintain a section of cells substantially constant for the flow of water and of the ash particles.
<EMI ID = 40.1>
contained .in..the gasifier, are evacuated, through.the-orifices 78. and 82. A filter grid 92 is disposed in each orifice 82.- in such a manner. that the fine particles of ash and the liquid pass through each grate 92, while the ash particles of predetermined dimensions greater than the spacing of the openings of the grate are retained in the cell 74 of the drum. As the filled cell 74 rotates and begins to assume a position near perpendicular to the fill position, the low pressure liquid of the second flow path 18 from the pump 20 is <EMI ID = 41.1>
<EMI ID = 42.1>
the conduit 34 via the orifice 84 of the cell. Before the rotation returns the cell to its filling position, all the ash particles have been discharged into the conduit 34, the liquid alone remaining in the cell. The rotation of the honeycomb drum 72 is continuous but the filling, and .la. emptying. alveoli in a row are intermittent. As the contiguous parallel row
<EMI ID = 43.1>
also empties intermittently, the combination of these two rows of cells filling and emptying intermittently results in a continuous flow. The continuous operation is due to the shift of the two parallel rows of cells, shift which can be seen in fig. 3, because when a cell closes at an inlet of the housing, another cell opens at the same orifice thus continuously maintaining a constant section of passage through the filling orifices 78 and 82 of the first circuit flow and through orifices 80 and
84 of the second flow path, whereby continuously functioning filling and discharge systems are obtained.
The transfer device 26 is made unique by virtue of several important internal features. The first of these characteristics is the transfer capacity -......., <EMI ID = 44.1>
other flow path at lower pressure without requiring positive sealing surfaces. According to the present invention, it is not necessary for the honeycomb rotating drum 72 to be in close contact with the jacket.
76, but, on the contrary, a play may exist between this drum and this jacket. Since ports 78 and 82 are at a higher pressure than ports 80 and 84, a leak occurs as a flow of liquid from ports 78 and 82 to ports 80 and 84 through the resulting headspace. of the aforementioned game. This liquid flow can be limited to a low value by maintaining a narrow clearance. This low flow of liquid plays a lubricating and cleaning role which prevents the rotating drum 72 from sticking with the casing liner 76.
In addition, another unique feature of the transfer device
26 resides in the filtering of the fines carried out by means of the screens 92. During the filling of a cell 74 of the rotating drum 72, the fine ash particles are discharged through the peripheral slots of the screens 92. The
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small, predetermined size (eg about 3 mm) are discharged. The structural form of the transfer device 26 is such that an automatic cleaning of the screens 92 takes place, this cleaning being effected by the edge of the cell of the rotating drum as this edge passes over the slots. In addition, we can foresee in
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orifices 78 and 82, as can be seen in FIG. 3. The
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their dimensions measured in the radial direction, so that a high pressure liquid flow through the orifices
78 and 82 of the alveoli is subjected to a throttling energy action. Consequently, the shocks and vibrations which arise when the cell passes over the orifice are reduced and the tendency of the ash to break is reduced. Finally, the water used as a conveying medium tends to prevent the shearing of the ash particles when the edge of the rotary drum cell closes the fill port 80 of the casing to the drum cell.
72 which runs at a low speed, preferably
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ash and the edge of the cell tends to push the ash particle rather than jam or shear it against the edge of the crankcase fill hole. When the cell being filled closes vis-à-vis the filling port, the cell of the parallel row is almost completely open vis-à-vis this filling port, so that the major part liquid flows through this alve.ole by entraining the particles therein without any or almost none of them being thus trapped by the alveolus during closure.
The high pressure water flow maintained through the grates 92 tends to direct the ash particles so that they penetrate the open cell (s) and therefore prevent the deposition of ash particles on the periphery of the cell. drum which blocks the entry of particles into the cells. This action tends to reduce wear on the periphery of the drum. However, the directional flow through the cells of the drum makes it necessary to treat or convey downstream of the screens 92 a flow of high pressure water and entrained fine ash particles. In the arrangement described above to deal with this flow, abrasion resistant materials must be used in the construction of the throttle valve.
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lation for the replacement of the worn part of the valve. The wear characteristics of a valve operated to reduce a high pressure flow of water and fine ash particles to a value equal to atmospheric pressure pose excessive demands. By
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Although this allows the system to use a simple single separator 30 operating at atmospheric pressure, both for large ash particles and for small ash particles, it also results in a noticeable loss of energy.
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in accordance with the general means of the present invention and illustrating modifications in which the energy losses resulting from a constricted reduction in the pressure of the flow; high pressure to a value equal to atmospheric pressure are reduced to a minimum. The system of FIG. 4 also illustrates a method for avoiding blocking of the transfer device by the presence of large ash particles in the inlet orifice.
Referring now more particularly to FIG. 4, it is seen that the system shown comprises a gasifier 110 whose discharge end communicates with a cylindrical enclosure 112. The enclosure 112 comprises an upper section 114 which communicates internally with the pressurized interior of the gasifier 110 and is configured to so as to receive suitable means 116 for grinding the ash particles. Although the conventional type of the crushing means 116 can be any, such as, for example, the single roll type, the swing hammer type or the jaw type, it is preferred to use the two roll type as shown schematically in FIG. . 4.
It is important to note that the two-roller grinding means 116 are contained within the section 114 so that the rolls operate under the pressure conditions which prevail in the gasifier and which normally are greater than 21 kg. / cm2.
It will be noted that the ash particles fall by gravity from the gasifier 110, pass between the two grinding rollers of the grinding means 116. The spacing of the rollers is determined according to the dimensions of the transfer device used, an example of adjustment being between 10 and 15 mm. Ash particles of a size <EMI ID = 52.1>
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pass through, after leaving the gasifier 110, the upper section 114 of the enclosure and enter a lower section 118 of this enclosure. The lower section 118 which is in the form of a cylindrical wall forms part of the means for confining liquid, for example water, to. inside a first circuit. The liquid present in the first circuit comprises a volume crouvant in the
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120 which is subjected to the pressure conditions of the gas prevailing inside the gasifier 110.
The smaller ash particles therefore pass directly into the volume of water located inside section 118 of the enclosure. running down through the free surface 120. Ash particles larger than the crusher roll spacing are attacked by the crushing rolls and are crushed before continuing their downward movement through the free surface
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shown above the free surface 120 with a view to
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below the free surface for wet grinding if desired.
The lower end of the section 118 of the enclosure opens into the upper inlet of a transfer device 122 which is made like the transfer device 26 described above.
In the embodiment shown in FIG. 4, the means for: confining the water under high pressure within the first circuit comprises a suitable duct 124 extending from the lower outlet of the transfer device 122 to the suction side of a centrifugal pump 126, a conduit 128 extending from the discharge side of the pump to an integrated filter device 130, i.e. in series, and a conduit 132 extending from the filter device to the section 118 of the enclosure, into which it opens.
Thanks to this constructive arrangement, the first circuit forms a loop on section 118 of the enclosure <EMI ID = 57.1>
through the transfer device 122, so that the high energy of the liquid is not dissipated into the atmosphere as is the case when using the throttle valve 56. The pump 126 is 'requires very little energy since it mainly fulfills a circulation function, its pressurizing function being limited to that required to compensate for
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since it entrains water containing fine particles of ash. However, it will be appreciated that the wear is considerably less than that imposed on the throttle valve 56 since high speed flows of an intensity such as that of the flows created in such a valve are not imposed on the moving parts. of the pump 126. The pressure characteristics
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the pump 126 are well within the possibilities of the existing pumps for the flow of suspensions.
The filter device 130 is in the form of a simple but effective separation device to provide within the first circuit a source of water free of ash particles which can be used to maintain the free surface 120 in a vacuum. constant range of levels as well as to maintain the water determining that level at a desired temperature below the boiling point. The filtering device constitutes a cylindrical enclosure as a whole and comprising a cylindrical grid mounted concentrically in said enclosure while being aligned with the circuit.
The rate of flow through the filter device is such that most of the liquid and almost all of the small ash particles in the flow are directed longitudinally through the filter device, inside. the grid so that the grid does not tend to clog. A small amount of the liquid can be drained from the interior periphery of the enclosure without causing significant penetration of the fine ash particles into or through the openings of the grate.
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In order to maintain a flow of water at a reduced energy level along a second, the circuit is schematically illustrated as a supply conduit 134 extending from a water supply to the same. at the suction side of a centrifugal pump 136, a conduit 138 extending from the discharge side of pump 136 to the side inlet of device 122 and a conduit 140 extending from the side outlet of the transfer device 122.
In the system shown in fig. 4, the conduit 140 extending from the transfer device 122 directs the ash particles and the water to an independent installation for the separation of ash and water, which installation has not been shown schematically in the drawing. The independent installation can be a settling, thickening or any other mechanical installation which collects the ashes for later use. Likewise, the water source feeding the conduit
134 has not been shown but it can be a source of fresh water or purified water from the independent installation for separating ash particles.
With the system of fig. 4, level regulation and
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enclosure 118 is carried out by means of the liquid taken from the first circuit via the filtering device 130 and introduced into the second circuit when the temperature of the volume of water reaches a predetermined value below the boiling point and sufficient to prevent vaporization inside the transfer device as a result of a pressure drop. As shown, this emptying is carried out by detecting the temperature of the water, for example at the moyer. a temperature sensing mechanism 142 placed inside the water and which actuates a
drain valve 144 present in a duct 146 extending from the filtering device 130 to the inlet duct 138 of the second circuit. The water temperature is lowered by introducing a supply of fresh water into the enclosure section 118 through a conduit 147 extending from the power source (not shown) to a valve. control 148 actuated by a mechanism <EMI ID = 62.1>
conduit 152 extending from valve 148 to the interior of enclosure section 118.
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Eventually, the leak occurring within the transfer device 122 from the first high pressure circuit to the second low pressure circuit would be greater than the effective flow of water from the second flow circuit to the first flow circuit due to particle movement
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the temperature-controlled valve 144 would remain closed most of the time while the fresh water supply valve would remain open most of the time to maintain the water level and therefore the desired temperature level . Where lower operating pressures are expected and as an added safety feature under all circumstances to prevent the flow of water upward to the discharge end of the gasifier, it is mounted inside section 118 of the enclosure a higher level sensing mechanism 154 to control a safety valve 156 mounted in a conduit 158 extending from the filter 130 to the second circuit inlet conduit 138.
The system of FIG. 4 has the advantage of avoiding the loss of energy caused by the reduction in pressure to a value equal to atmospheric pressure as with the system of FIG. 1. This advantage is achieved by recirculation and, therefore, the system exhibits a greater tendency for a concentration of fines in the water of the first circuit. However, it should be noted that, as the fines passing through the transfer device screen are reintroduced into the water above the transfer device, most of these fines pass again through a partially filled cell of the transfer device. transfer 122 and is therefore retained with these particles by a filtering action with a view to their introduction into the second circuit after filling.
Sufficient fines are removed in this way to prevent a build-up of fines at <EMI ID = 65.1>
is lying. If the concentration of fines were to increase significantly, a cyclone could be used instead of the -130 drain device to separate the fines. The pressure drop can be minimized by reducing the underlying outlet or by using double outlet valves. The disadvantages of energy loss in the cyclone can be compensated for by reducing pump wear by placing the cyclone upstream of the pump so that its overlying outlet communicates with the suction side of the pump. pump. Similarly, a cyclone could be used to reduce wear on the throttle valve 56.
Fig. 5 shows an embodiment of the present invention in which the means for confining water within the first circuit is simplified by eliminating flow through the lower outlet of the transfer device. This simplification of apparatus and method is somewhat offset by the loss of positive flow direction of the ash particles in the cells of the transfer device. In fig. 5, there is shown a gasifier 210 whose discharge end communicates with the enclosure 212 which confines the water inside the first circuit as well as the volume having the free surface 214 through which the ash particles pass in their fall from the gasifier.
It will be understood that one can use it if desired, as is also the case with the system of FIG. 1, suitable ash particle grinding means similar to those shown in FIG. 4. Likewise, the system of FIG. 4 can be used by means 116 for crushing ash particles.
The enclosure 212 extends to the upper entrance of a transfer device 216 which is made like the device 26 previously described except that the grids
92 have been replaced by solid plates. The second reduced energy circuit is provided by a supply duct 218, a pump 220, an inlet duct 222 and an outlet duct 224 in a manner similar to that implemented in the system of FIG. 4. The regulation; of <EMI ID = 66.1>
level and temperature of the water present in the
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temperature, controlling a valve 226 placed between the conduits 228 and 230 and level detection means 232 controlling a valve 234 placed between the fresh water supply conduit 236 and the conduit 238 opening into the enclosure 212. The conduit 228 extends from inside the enclosure 212 to the temperature control valve 226 while the conduit 230 extends from the valve
to the intake duct 222 of the second circuit. To protect the valve as much as possible against the fine particles of ash, a filtering grid 240 is placed inside the enclosure around the inlet of the duct 228. A device preventing clogging such as, for example, a broom. mobile (not shown) can be used with the
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Similar to valve 156, slaved to a higher level sensing mechanism 244 can be mounted in parallel with temperature sensitive valve 226.
In this embodiment, the leakage through the transfer device 216 more than compensates for the displacement of the ash particles from the second circuit, this leakage imparting some directional tendency of flow to the ash particles within the volume d. water towards the cells of the transfer device. Gravity flow of particles within the water is also used to fill the cells. This embodiment is particularly suitable for very low speeds, of the order of 1 rpm and even less, of the honeycomb drum. A transfer device having a larger capacity than that required in the other embodiments can be used advantageously.
It can therefore be seen that the objects of the present invention are fully and effectively achieved. However, it will be understood that the foregoing description has been given purely by way of illustration and without limitation and that variants and modifications can be made thereto within the scope of the present invention as defined by the appended claims. .
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CLAIMS
1. Process for producing gas .3. starting from a gasifiable material, such as coal, inside a gasifier by continuously heating the material under pressure so as to obtain gas and ash particles and by continuously removing the ash particles of said gasifier, said aforementioned process being characterized in that the aforementioned continuous evacuation consists:
to confine a liquid, for example water or other liquid
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providing a volume having a free surface exposed to the pressure of the gas at the discharge end of the particles of the gasifier;
;, in substantially continuously discharging the ash particles in said volume of water through the free surface
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to maintain a continuous flow of water along a
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relative to the energy level of the water in the first circuit, and
in isolating from said first circuit incremental volumes
(i.e. of additive character) of ash particles entrained in the water and bringing said successive incremental volumes of water and entrained ash particles into communication with the water flowing in said second circuit.