Gazogène La présente invention concerne un nouveau type
de gazogène, et plus particulièrement de gazogène à bois, charbon de hois et autres matières ligneuses telles que copeaux de bois, déchets de noix de coco, de cannes à sucre, etc., destiné à la production en continu de gaz pauvre.
Les gazogènes pour la production de gaz pauvre, qui sont connus depuis plusieurs dizaines d'années, présentent notamment plusieurs inconvénients liés au fait que le parcours du courant gazeux de l'entrée de l'air à la sortie du mélange gazeux (gaz pauvre) formé est unique et direct. En effet, ceci implique d'une part que les vapeurs pyroligneuses et les goudrons formés lors de la gazéification du combustible utilisé peuvent être entraînées vers la sortie et être présentes dans le gaz pauvre recueilli, et d'autre part que le four ne peut en principe pas être alimenté avec des déchets de matières ligneuses trop petits, comme de la sciure ou des fines, qui risquent d'être entraînés directement dans le mélange gazeux de sortie.
Ainsi, le gaz pauvre produit dans les gazogènes classiques bien connus est souvent contaminé par des produits gazeux ou par des particules solides, ce qui est très gênant lorsqu'il est utilisé pour faire fonctionner un moteur par exemple.
Par conséquent, le but de cette invention est de fournir un nouveau type de gazogène qui vise à remédier aux inconvénients précités.
Ce but est atteint grâce au gazogène selon l'invention qui est caractérisé par le fait qu'il est constitué essentiellement par un four vertical comportant de haut en bas une zone d'introduction et de séchage des matières ligneuses, une zone de carbonisation et une zone de gazéification ;
par le fait que la zone de gazéification est pourvue d'une entrée d'air et d'une sortie du gaz pauvre produit vers un dispositif d'utilisation extérieur, et qu'elle est munie
à son extrémité inférieure d'un dispositif d'évacuation
des cendre? formées comportant un orifice d'évacuation muni d'un élément de fermeture et une entrée d'air pour le refroidissement des cendres ; et par le fait que le gazogène comporte encore un dispositif de recyclage des gaz situé à l'extérieur du four et relié d'une part à la partie supérieure de la zone de carbonisation et d'autre part à la zone de gazéification, ce dispositif étant destiné à entraîner une partie des gaz à tr-vers la zone de carbonisation en contrecourant du mouvement vers le bas des matières ligneuses
et à réintroduire ces gaz dans la zone de gazéification.
Le dessin unique annexé illustre schématiquement
et à titre d'exemple une forme d'exécution particulière
vue en coupe du gazogène selon l'invention.
En référence à ce dessin, le gazogène illustré comporte trois parties principales, à savoir une zone A d'introduction et de stockage et de séchage de la matière première combustible, une zone B de carbonisation de cette matière première et une zone C qui est la zone de gazéification proprement dite. Ces trois zones sont constituées généralement par des éléments tubulaires pouvant être assemblés et de préférence réalisés en tôle, sauf pour la zone de carbonisation qui est de préférence en acier inoxydable. La zone C de gazéification est isolée intérieurement par
un revêtement réfractaire 1, alors que la zone B de carbonisation est recouverte extérieurement d'un isolant 2.
Comme matière première combustible, on peut utiliser des morceaux de bois de toute nature, du charbon de bois, et toutes autres matières ligneuses, telles que des copeaux de bois, voire même de la sciure et des fines de bois, des déchets de noix de coco, de cannes � sucre, etc.
Cette matière première combustible est donc introduite dans le four par une ouverture d'alimentation fermée par un couvercle étanche 3. Lors de sa descente progressive par gravité dans ce four, la matière première subit donc d'abord un séchage dans la partie supérieure de la zone B
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est peu à peu carbonisé dans cette même zone, dans laquelle la température croît en allant vers la zone C de gazéification jusque vers 800[deg.]C. Le charbon de bois ainsi formé dans cette zone de carbonisation B atteint donc la zone C de gazéification, dans laquelle la température atteint 1000 à
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La zone de gazéification C est celle qui caractérise plus particulièrement le nouveau type de gazogène selon l'invention. En effet, elle est conçue de telle sorte qu'il
y ait formation de deux circuits gazeux, respectivement I
et II. Le circuit I, ou circuit de carbonisation, est destiné à utiliser une partie du mélange gazeux, chargée généralement de vapeurs pyroligneuses, vers la zone de carbonisation B d'où elle ressort en 4 et est réintroduite dans la zone
de gazéification C, au moyen d'un dispositif de recyclage
5, par l'entrée 6 correspondant également à l'entrée conventionnelle d'air 7. Le dispositif de recyclage comporte notamment un ventilateur V, une vanne de réglage 8 et un élément de mesure de la pression 9.
Le second circuit II, ou circuit de gazéification, passe à travers truite la masse de charbon de bois portée à
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de la zone C, avant de sortir par l'orifice 10 vers son circuit d'utilisation. C'est d'ailleurs ce circuit d'utilisation extérieur, par exemple un moteur à explosion ou diesel, qui crée la dépression nécessaire destinée à l'admission d'air par l'entrée 7. Ainsi, le mélange gazeux qui est produit en
10, c'est-à-dire le gaz pauvre, est totalement exempt de produits indésirés tels que des restes de vapeurs pyroligneuses ou de goudrons, et est à une température d'environ 700-800
(T3).
En outre, le fait que le mélange gazeux soit contraint de traverser toute la masse de charbon de bois à haute température permet d'introduire comme combustible supplémentaire par l'entrée d'air 7 de sciure ou de fines
de bois, sans que cela présente le risque qu'une partie de cette sciure ou de ces fines soit entraînée par le courant gazeux vers la sortie 10 et aille ainsi encrasser le moteur fonctionnant avec le mélange gazeux produit.
Pour la mise en route du gazogène, afin d'accélérer l'établissement adéquat des conditions de température
et d'éviter d'envoyer dans le circuit extérieur de fonctionnement par la sortie 10 un mélange gazeux encore trop riche en azote, un by-pass 11 muni d'une vanne 12 est branché sur le dispositif de recyclage 5, de telle sorte que ledit mélange puisse être provisoirement renvoyé dans l'atmosphère ou brûlé.
En outre, le gazogène selon l'invention présente
à son extrémité inférieure un dispositif 13 d'évacuation
des cendres ; ce dispositif 13 est placé juste au-dessous d'un orifice pratiqué au fond de la zone C de gazéification et muni d'une grille 14, et comporte une entrée d'air 15 et un orifice d'évacuation des cendres muni d'aun bouchon 16. L'entrée d'air 15, constituant donc une seconde entrée d'air dans le gazogène, est plus particulièrement destinée à con-
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Enfin, le gazogène selon l'invention comporte encore des lunettes 17, 18 avec vitres en mica pour l'observation à l'intérieur du four, et qui sont prévues respectivement d'une part à proximité de l'orifice d'entrée d'air principal 6 et d'autre part dans le dispositif 13 d'évacuation des cendres. Il présente également plusieurs prises
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pour le contrôle du bon déroulement des différentes opérations.
Le fonctionnement du gazogène selon l'invention, plus particulièrement de la forme d'exécution montrée sur le dessin unique annexé, sera maintenant illustré au moyen de l'exemple suivant.
EXEMPLE
Avec un gazogène tel que celui qui vient d'être décrit, et dont les dimensions sont notamment une hauteur d'environ 5-6 m et un diamètre interne maximum (zone de carbonisation) d'environ 1 m, on peut obtenir un gaz d'une composition très constante en fonction du temps, qui fournit envircn 75'000 Kcal/heure pour alimenter par exemple un moteur de 50-60 chevaux.
Plus précisément, avec un chargement de 73 kg de bois de chêne, ayant une humidité de 19 %, environ toutes
les 2 heures, les morceaux de bois utilisés ayant une longueur moyennne de 10 cm et une épaisseur de 5 à 7 cm, on obtient avec le gazogène décrit 61 m<3> N/hr. de gaz avec 1245 Kcal/m<3> N, la vitesse de circulation des gaz dans le gazogène étant
de l'ordre de 250 m<3>/hr.
Parmi les nombreux avantages que présente le nouveau gazogène selon l'invention, on peut relever les suivantes, qui sont essentiellement dues au double circuit gazeux et
au fait que les vapeurs pyroligneuses et les goudrons indésirés sont crackés lors de leur passage à travers la masse du charbon de bois de la zone de gazéification et par conséquent absents du gaz pauvre de sortie :
- il permet d'obtenir une très bonne stabilité de la composition du gaz ;
- le rendement obtenu est meilleur que celui obtenu avec les gazogènes classiques, et peut être encore amélioré par préchauffage de l'air ;
- il est conçu pour avoir une évacuation aisée des cendres, qui peuvent être en outre refroidies ;
- il peut recevoir et utiliser toutes sortes de matières premières ligneuses, et est même prévu pour recevoir par le même orifice d'entrée de l'air ou par un orifice complémentaire des sciures ou fines de bois, celles-ci étant directement introduites dans la flamme et étant forcées de passer à travers la masse de charbon de bois de la zone de gazéification, alors que cela n'est pas possible dans les gazogènes classiques, les sciures ou fines étant entraînées par le courant de gaz sans être carbonisées et par conséquent présentent dans le
gaz de sortie, ce qui conduit à un colmatage de certains organes du moteur fonctionnant avec ce gaz.
REVENDICATIONS
1. Gazogène à matières ligneuses pour la production
en continu de gaz pauvre, caractérisé par le fait qu'il
est constitué essentiellement par un four vertical comportant de haut en bas une zone d'introduction et de séchage des matières ligneuses, une zone de carbonisation et une zone de gazéification ; par le fait que la zone de gazéification est pourvue d'une entrée d'air et d'une sortie du gaz pauvre produit vers un dispositif d'utilisation extérieur, et qu'elle est munie à son extrémité inférieure d'un dispositif d'évacuation des cendres formées comportant un orifice d'évacuation muni d'un élément de fermeture et une entrée d'air pour le refroidissement des cendres ;
et par le fait que le gazogène comporte encore un dispositif de recyclage des gaz situé à l'extérieur du four et relié d'une part à la partie supérieure de la zone de carbonisation et d'autre part à la zone de gazéification, ce dispositif étant destiné à entaîner une partie des gaz à travers la zone de carbonisation en contrecourant du mouvement vers le bas des matières ligneuses
et à réintroduire ces gaz dans la zone de gazéification.
The present invention relates to a new type
gasifier, and more particularly gasifier for wood, charcoal and other woody materials such as wood chips, coconut waste, sugar cane, etc., intended for the continuous production of lean gas.
Gasifiers for the production of lean gas, which have been known for several decades, have in particular several drawbacks linked to the fact that the path of the gas stream from the air inlet to the outlet of the gas mixture (lean gas) formed is unique and straightforward. In fact, this implies on the one hand that the pyroligneous vapors and tars formed during the gasification of the fuel used can be entrained towards the outlet and be present in the lean gas collected, and on the other hand that the furnace cannot in principle not be fed with too small waste of woody material, such as sawdust or fines, which may be entrained directly in the outlet gas mixture.
Thus, the lean gas produced in the well-known conventional gasifiers is often contaminated by gaseous products or by solid particles, which is very troublesome when it is used to operate an engine for example.
Consequently, the aim of this invention is to provide a new type of gasifier which aims to remedy the aforementioned drawbacks.
This object is achieved thanks to the gasifier according to the invention which is characterized in that it consists essentially of a vertical oven comprising from top to bottom a zone for introducing and drying the ligneous materials, a carbonization zone and a gasification zone;
in that the gasification zone is provided with an air inlet and an outlet for the lean gas produced to a device for external use, and that it is provided
at its lower end of an evacuation device
go down? formed comprising an evacuation orifice provided with a closing element and an air inlet for cooling the ash; and by the fact that the gasifier also comprises a gas recycling device located outside the furnace and connected on the one hand to the upper part of the carbonization zone and on the other hand to the gasification zone, this device being intended to entrain part of the gases tr-towards the charring zone by counteracting the downward movement of the woody material
and reintroducing these gases into the gasification zone.
The single attached drawing illustrates schematically
and by way of example a particular embodiment
sectional view of the gasifier according to the invention.
With reference to this drawing, the illustrated gasifier comprises three main parts, namely a zone A for the introduction and storage and drying of the combustible raw material, a zone B for carbonization of this raw material and a zone C which is the actual gasification zone. These three zones are generally formed by tubular elements which can be assembled and preferably made of sheet metal, except for the carbonization zone which is preferably made of stainless steel. The gasification zone C is internally isolated by
a refractory lining 1, while the carbonization zone B is covered on the outside with an insulator 2.
As combustible raw material, one can use pieces of wood of any kind, charcoal, and all other woody materials, such as wood chips, even sawdust and wood fines, waste nuts. coconut, cane � sugar, etc.
This combustible raw material is therefore introduced into the furnace through a feed opening closed by a sealed cover 3. During its gradual descent by gravity into this furnace, the raw material therefore first undergoes drying in the upper part of the furnace. zone B
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is gradually carbonized in this same zone, in which the temperature increases going towards the gasification zone C until around 800 [deg.] C. The charcoal thus formed in this carbonization zone B therefore reaches the gasification zone C, in which the temperature reaches 1000 to
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The gasification zone C is that which more particularly characterizes the new type of gasifier according to the invention. Indeed, it is designed so that it
there is formation of two gas circuits, respectively I
and II. Circuit I, or carbonization circuit, is intended to use part of the gas mixture, generally charged with pyroligneous vapors, to the carbonization zone B from which it emerges at 4 and is reintroduced into the zone
of gasification C, by means of a recycling device
5, through the inlet 6 also corresponding to the conventional air inlet 7. The recycling device comprises in particular a fan V, an adjustment valve 8 and a pressure measuring element 9.
The second circuit II, or gasification circuit, passes through trout the mass of charcoal brought to
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of zone C, before leaving through orifice 10 towards its circuit of use. It is moreover this circuit for external use, for example an internal combustion engine or diesel engine, which creates the necessary depression intended for the air admission through the inlet 7. Thus, the gas mixture which is produced in
10, i.e. the lean gas, is completely free from unwanted products such as pyroligneous vapor residues or tar, and is at a temperature of about 700-800
(T3).
In addition, the fact that the gas mixture is forced to pass through the entire mass of charcoal at high temperature makes it possible to introduce as additional fuel through the air inlet 7 sawdust or fines
of wood, without this presenting the risk that part of this sawdust or of these fines is entrained by the gas stream towards the outlet 10 and thus clogs the engine operating with the gas mixture produced.
For starting the gasifier, in order to speed up the establishment of adequate temperature conditions
and to avoid sending into the external operating circuit via the outlet 10 a gas mixture still too rich in nitrogen, a bypass 11 provided with a valve 12 is connected to the recycling device 5, so that said mixture can be temporarily returned to the atmosphere or burnt.
In addition, the gasifier according to the invention has
at its lower end an evacuation device 13
ashes ; this device 13 is placed just below an orifice made at the bottom of the gasification zone C and provided with a grid 14, and comprises an air inlet 15 and an ash evacuation orifice provided with aun cap 16. The air inlet 15, therefore constituting a second air inlet in the gasifier, is more particularly intended to con-
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Finally, the gasifier according to the invention also comprises glasses 17, 18 with mica panes for observation inside the oven, and which are respectively provided on the one hand near the inlet orifice of main air 6 and on the other hand in the ash removal device 13. It also presents several takes
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for the control of the good progress of the various operations.
The operation of the gasifier according to the invention, more particularly of the embodiment shown in the single attached drawing, will now be illustrated by means of the following example.
EXAMPLE
With a gasifier such as that which has just been described, and the dimensions of which are in particular a height of about 5-6 m and a maximum internal diameter (carbonization zone) of about 1 m, it is possible to obtain a gas of 'a very constant composition as a function of time, which provides approximately 75,000 Kcal / hour to supply, for example, a 50-60 horsepower engine.
More precisely, with a load of 73 kg of oak wood, having a humidity of 19%, approximately all
the 2 hours, the pieces of wood used having an average length of 10 cm and a thickness of 5 to 7 cm, one obtains with the described gasifier 61 m <3> N / hr. of gas with 1245 Kcal / m <3> N, the gas circulation speed in the gasifier being
of the order of 250 m <3> / hr.
Among the many advantages offered by the new gasifier according to the invention, the following can be noted, which are essentially due to the double gas circuit and
the fact that the pyroligneous vapors and the unwanted tars are cracked during their passage through the mass of the charcoal of the gasification zone and therefore absent from the output lean gas:
- It makes it possible to obtain very good stability of the composition of the gas;
the yield obtained is better than that obtained with conventional gasifiers, and can be further improved by preheating the air;
- it is designed to have easy evacuation of the ashes, which can also be cooled;
- it can receive and use all kinds of woody raw materials, and is even designed to receive through the same air inlet or through a complementary orifice sawdust or wood fines, these being directly introduced into the flame and being forced to pass through the mass of charcoal in the gasification zone, while this is not possible in conventional gasifiers, the sawdust or fines being entrained by the gas stream without being carbonized and therefore present in the
outlet gas, which leads to clogging of certain parts of the engine operating with this gas.
CLAIMS
1. Woody material gasifier for production
continuous lean gas, characterized by the fact that it
consists essentially of a vertical oven comprising, from top to bottom, a zone for introducing and drying woody materials, a carbonization zone and a gasification zone; in that the gasification zone is provided with an air inlet and an outlet for the lean gas produced to a device for external use, and that it is provided at its lower end with a device for evacuation of the ash formed comprising an evacuation orifice provided with a closing element and an air inlet for cooling the ashes;
and by the fact that the gasifier also comprises a gas recycling device located outside the furnace and connected on the one hand to the upper part of the carbonization zone and on the other hand to the gasification zone, this device being intended to entrain part of the gases through the carbonization zone by counteracting the downward movement of woody material
and reintroducing these gases into the gasification zone.