CA2680135A1 - Process and installation for the variable-power gasification of combustible materials - Google Patents
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Abstract
Le procédé de gazéification selon l'invention fait intervenir d'une insta llation comprenant une chambre de traitement dans laquelle les matières à tr aiter passent successivement par une zone de séchage/pyrolyse de dimensions variables dans laquelle s'effectue une extraction de gaz de pyrolyse, puis p ar une zone de gazéification de dimensions variables dans laquelle s'effectu e une extraction de gaz de synthèse. Le gaz de pyrolyse est injecté dans le ciel de la chambre de traitement (8) avec un gaz comburant, de manière à eng endrer une réaction d'oxydation exothermique apportant l'énergie nécessaire aux réactions de pyrolyse et de gazéification, Les dimensions et/ou la posit ion des zones de séchage/pyrolyse et de gazéification sont réglées en foncti on des quantités de matière à traiter introduite dans la chambre de traiteme nt (8), de leur nature et/ ou des besoins en puissance énergétique.The gasification process according to the invention involves an insta llation comprising a treatment chamber in which the materials to be treated pass successively through a drying / pyrolysis zone of variable dimensions in which a pyrolysis gas extraction is carried out. then a gasification zone of variable dimensions in which a synthesis gas extraction is carried out. The pyrolysis gas is injected into the sky of the treatment chamber (8) with an oxidizing gas, so as to produce an exothermic oxidation reaction providing the energy required for the pyrolysis and gasification reactions. The dimensions and / or or the position of the drying / pyrolysis and gasification zones are regulated according to the quantities of material to be treated introduced into the treatment chamber (8), of their nature and / or the energy power requirements.
Description
PROCEDE ET INSTALLATION POUR LA GAZEIFICATION A
PUISSANCE VARIABLE DE MATIERES COMBUSTIBLES.
La présente invention concerne un procédé pour la gazéification à puissance variable de produits tels que la biomasse et des sous produits organiques (végétaux, animaux, déchets ménagers, boues d'épuration), étant entendu que :
= Par gazéification, on entend un procédé thermochimique de conversion d'un combustible solide en un combustible gazeux. Il s'agit d'une combustion incomplète car elle doit aboutir à des produits chimiques combustibles.
= Par combustion, on entend une réaction chimique exothermique avec oxydation rapide d'un carburant.
= Par gazéifieur, on entend un réacteur permettant la transformation d'un combustible solide en un combustible gazeux.
= Par réacteur, on entend une enceinte qui permet des transformations thermochimiques.
= Par sole, on entend une surface sur laquelle repose la matière organique à
traiter, composée d'éléments ajourés tels que des grilles. METHOD AND INSTALLATION FOR GASIFICATION A
VARIABLE POWER OF COMBUSTIBLE MATERIALS.
The present invention relates to a method for gasification with power Variable of products such as biomass and organic byproducts (plants, animals, household waste, sewage sludge), it being understood that:
= Gasification means a thermochemical conversion process from a solid fuel to a gaseous fuel. It's about a incomplete combustion because it must lead to chemicals fuels.
= By combustion is meant an exothermic chemical reaction with rapid oxidation of a fuel.
= Gasifier means a reactor allowing the transformation of a solid fuel into a gaseous fuel.
= By reactor, we mean a chamber that allows transformations thermochemical.
= Sole means a surface on which the organic matter is based on treat, composed of openwork elements such as grids.
-2-= Par ciel, on entend une zone unique vide au - dessus du lit où ont lieu les réactions d'oxydation.
= Par biomasse, on entend tous produits carbonés issus directement ou indirectement de la photosynthèse et notamment mais pas de manière limitative les végétaux, les animaux, les déchets organiques divers, dont les déchets ménagers, les boues d'épuration des eaux, etc.
D'une manière générale, on sait que dans le but de valoriser de la biomasse et des sous produits organiques on a déjà proposé de nombreuses solutions.
Ainsi, notamment, le brevet FR No 78 31356 décrit un gazogène à lit fixe comportant une chambre de traitement horizontale dans laquelle les matières à
traiter sont introduites par l'une des extrémités, puis sont entraînées à
l'intérieur de la chambre par un dispositif d'entraînement jusqu'à une ouverture d'évacuation formée dans la partie inférieure de la paroi de la chambre, à sa seconde extrémité. Entre les deux extrémités de la chambre, la paroi comprend deux sorties espacées l'une de l'autre, à savoir :
- une première sortie située du côté de la première extrémité de la chambre, et - une seconde sortie qui constitue la sortie de gaz du gazogène.
La première sortie est connectée par un circuit de recyclage à une buse d'injection, située au-dessous d'un injecteur d'air préchauffé, de manière à
ce que les gaz chauds produits par la réaction des gaz recyclés et de l'air préchauffé soient injectés vers la première extrémité de la chambre, à un niveau correspondant à celui de la base du talus formé à l'avant des matières contenues dans la chambre. De ce fait, les particules de matière les plus proches de l'ouverture sont attaquées par les gaz les plus chauds (environ -2-= By sky, we mean a single empty area above the bed where the oxidation reactions.
= By biomass, we mean all carbon products produced directly or indirectly photosynthesis and especially but not so plants, animals and other organic waste, including household waste, sewage sludge, etc.
Generally, we know that in order to develop biomass and organic by-products have already been proposed many solutions.
Thus, in particular, patent FR No. 78 31356 describes a fixed bed gasifier comprising a horizontal treatment chamber in which the materials to be treat are introduced by one end and then are trained to inside the chamber by a drive device up to a discharge opening formed in the lower part of the wall of the room, at its second end. Between the two ends of the chamber, the wall comprises two outlets spaced apart from one another, namely:
a first outlet located on the side of the first end of the chamber, and a second outlet which constitutes the gas outlet of the gasifier.
The first output is connected by a recycling circuit to a nozzle injection pipe, located below a preheated air injector, so as to this that hot gases produced by the reaction of recycled gases and air preheated are injected towards the first end of the chamber, at a level corresponding to that of the base of the slope formed in front of the contained in the room. As a result, the most close to the opening are attacked by the hottest gases (about
-3-1 200 C) de sorte que les cendres sont rejetées après que le carbone ait été
totalement gazéifié.
Cette solution présente notamment l'avantage de réduire les temps de séchage et de pyrolyse grâce à la circulation forcée de gaz chaud engendrée par le recyclage. En outre, l'utilisation des gaz chauds est optimisée pour obtenir une gazéification complète et rapide.
Néanmoins, l'inconvénient de la solution telle que décrite dans ce document consiste en ce qu'elle ne comprend pas une structure autoadaptative apte à
optimiser le processus de gazéification en fonction du débit de matière traitée ou, à l'inverse, en fonction de la puissance énergétique demandée, et ce, pour des débits ou des puissances variables dans des plages relativement larges.
Le brevet FR No 80 16854 propose d'améliorer le procédé de traitement précédemment décrit en faisant traverser la matière à traiter par un flux gazeux réchauffé résultant du recyclage, non plus axialement comme précédemment, mais transversalement par rapport à la direction longitudinale de progression des matières en cours de traitement dans la chambre. Plus précisément, selon ce procédé, la chambre de traitelnent comprend une succession de modules de traitement comportant chacun ses propres moyens de recyclage, d'admission d'air et d'extraction de gaz combustible. Il s'agit donc d'une solution relativement coûteuse. Par ailleurs, le but que cette solution vise à obtenir est une optimisation des caractéristiques d'écoulement des gaz au travers de la couche de matière traversée et non d'adapter le fonctionnement de la chambre de traitement en fonction du débit de matière et/ou de la puissance énergétique demandée, à cause de la présence de plusieurs zones d'oxydation et d'une seule zone de gazéification.
La demande de brevet US 2007/0006528 a pour objet un procédé et un dispositif correspondant permettant de transformer un matériau carboné solide WO 2008/13235-3-1200 C) so that the ashes are released after the carbon has been totally gasified.
This solution has the particular advantage of reducing drying times and pyrolysis due to the forced circulation of hot gas generated by the recycling. In addition, the use of hot gases is optimized to obtain a complete and fast gasification.
Nevertheless, the disadvantage of the solution as described in this document it does not include an autoadaptive structure suitable for optimize the gasification process according to the flow of material treated or, conversely, depending on the energy power demanded, and this, for flow rates or variable powers in relatively wide ranges.
FR Patent No. 80 16854 proposes to improve the treatment process previously described by passing through the material to be treated by a flow gaseous heated resulting from recycling, no longer axially as before, but transversely to the longitudinal direction of progression materials being processed in the room. More specifically, according to this process, the treatment chamber comprises a succession of modules of treatment each with its own means of recycling, admission air and fuel gas extraction. It is therefore a solution relatively expensive. Moreover, the goal that this solution aims to achieve is an optimization of the gas flow characteristics through the layer of material crossed and not to adapt the operation of the chamber of treatment according to the flow of material and / or the power energy requested because of the presence of several oxidation zones and a single gasification zone.
US patent application 2007/0006528 relates to a method and a corresponding device for transforming a solid carbonaceous material WO 2008/13235
4 PCT/FR2008/000407 en un gaz combustible à faible teneur en goudron, cette transformation s'opérant dans une chambre - réacteur vertical de gazéification. Ce procédé
comprend notamment les étapes principales suivantes :
= l'introduction du matériau carboné dans la chambre ;
= la transformation d'une première partie du matériau carboné en charbon dans une zone de pyrolyse par flamme ;
= le contrôle d'une pluralité de températures le long de la chambre en injectant un gaz oxydant à plusieurs niveaux dans la chambre de gazéification ;
= le contrôle d'une quantité de gaz oxydant injectée à partir de l'un desdits niveaux ;
= la modification de l'emplacement de la zone de pyrolyse par flamme en augmentant ou en diminuant une quantité de gaz oxydant injectée en amont ou en aval de la zone de pyrolyse ;
= le contrôle de la porosité du charbon et d'une seconde partie du matériau carboné dans la chambre - réacteur de gazéification en appliquant au moins une force à la chambre ;
= la transformation du charbon et de la seconde partie du matériau carboné en un gaz combustible à faible teneur en goudron, à l'intérieur de la chambre - réacteur de gazéification.
La demande de brevet FR 2 263 290 a quant à elle pour objet un procédé et une installation de traitement de schistes bitumeux et de calcaires asphaltiques par pyrogénation. Ce procédé consiste principalement en un traitement dans un four gazogène vertical de roches renfermant de la matière organique exploitable et notamment de schistes bitumeux dans lequel on soumet ces roches d'abord à une réaction de pyrogénation et ensuite à une réaction de gazéification. Ce procédé est caractérisé en ce que :
= l'on injecte les divers gaz nécessaires dans la zone où se déclenche la réaction de gazéification à des niveaux différents, les opérations de dosage et de mélange de ces gaz étant réglées automatiquement dans des dispositifs situés à l'extérieur du four ; et en ce que 4 PCT / FR2008 / 000407 into a fuel gas with a low tar content, this transformation operating in a chamber - vertical gasification reactor. This process includes the following main steps:
= the introduction of the carbonaceous material into the chamber;
= the transformation of a first part of the carbonaceous material into charcoal in a flame pyrolysis zone;
= the control of a plurality of temperatures along the chamber in injecting a multi-level oxidizing gas into the chamber of gasification;
= the control of a quantity of oxidizing gas injected from one of said levels;
= modification of the location of the flame pyrolysis zone in increasing or decreasing a quantity of oxidizing gas injected into upstream or downstream of the pyrolysis zone;
= the control of the porosity of the coal and a second part of the carbonaceous material in the chamber - gasification reactor in applying at least one force to the chamber;
= the transformation of coal and the second part of the material carbonated into a fuel gas with a low tar content, indoors of the chamber - gasification reactor.
The patent application FR 2 263 290 relates to a method and a bituminous shale and limestone treatment facility asphaltic by pyrogenation. This process consists mainly of a treatment in a vertical gas furnace of rocks containing organic matter exploitable and in particular of bituminous schists in which these rocks first to a pyrogenation reaction and then to a reaction of gasification. This process is characterized in that:
= the various gases required are injected into the zone where the gasification reaction at different levels, the operations of dosing and mixing of these gases being regulated automatically in devices located outside the oven; and in that
-5-après son extraction de la zone réactionnelle et avant la sortie du four, le résidu minéral est refroidi dans la partie basse du four, à l'aide d'un gaz en circuit fermé avec récupération de chaleur.
Il s'avère que ces deux demandes de brevet US 2007/0006528 et FR 2 263 290 ont pour objet un réacteur et un four dont le lit est vertical ce qui ne pennet pas d'obtenir une homogénéisation parfaite de la température à l'intérieur du lit et un contrôle de la vitesse d'écoulement. En outre, le flux de matière à
traiter dans le dispositif objet de la demande de brevet US 2007/0006528 peut être entravé par les rampes d'injection.
L'invention a donc plus particulièrement pour but un procédé de gazéification qui permette notamment d'adapter le fonctionnement de la chambre de traitement en fonction de la nature de la matière et/ou de la puissance énergétique demandée grâce à une adaptation fonctionnelle de la chambre de traitement et ce, sans modifications physiques significatives, et sans accroître significativement le coût de l'installation.
Ce procédé fait intervenir une installation qui comprend un réacteur comportant une chambre de traitement dans laquelle les matières à traiter passent successivement par une zone de séchage/pyrolyse de dimensions variables dans laquelle s'effectue une extraction de gaz de pyrolyse, puis par une zone de gazéification de dimensions variables dans laquelle s'effectue une extraction de gaz de synthèse, le gaz de pyrolyse extrait dans la zone de séchage/pyrolyse étant injecté dans le ciel du réacteur avec un gaz comburant, de manière à engendrer une réaction d'oxydation exothermique apportant l'énergie nécessaire aux réactions de pyrolyse et de gazéification.
Selon l'invention, les dimensions et/ou la position des zones de séchage/pyrolyse et de gazéification sont réglées en fonction des quantités de matière à traiter introduite dans la chambre de traitement, de leur nature -5-after its extraction from the reaction zone and before the exit of the oven, the mineral residue is cooled in the lower part of the oven, using a closed circuit gas with heat recovery.
It turns out that these two patent applications US 2007/0006528 and FR 2 263 290 object is a reactor and a furnace whose bed is vertical which does not Bennet not to get a perfect homogenization of the temperature inside the bed and a control of the flow rate. In addition, the flow of material to treat in the device that is the subject of the patent application US 2007/0006528 can be hindered by the injection ramps.
The invention therefore more particularly aims a gasification process which, in particular, makes it possible to adapt the functioning of the treatment according to the nature of the material and / or the power energy demanded through a functional adaptation of the chamber of treatment without significant physical modifications, and without increase significantly the cost of the installation.
This process involves a facility that includes a reactor comprising a treatment chamber in which the materials to be treated pass successively by a zone of drying / pyrolysis of dimensions variables in which pyrolysis gas is extracted, then by a gasification zone of variable dimensions in which a extraction of synthesis gas, the pyrolysis gas extracted in the zone of drying / pyrolysis being injected into the sky of the reactor with an oxidizing gas, in order to generate an exothermic oxidation reaction the energy required for pyrolysis and gasification reactions.
According to the invention, the dimensions and / or the position of the zones of drying / pyrolysis and gasification are regulated according to the quantities of treated material introduced into the treatment chamber, of their nature
-6-notamment de leur granulométrie et de leur degré d'hygrométrie et/ou des besoins en puissance énergétique, et en ce que la matière combustible circule sensiblement horizontalement grâce à un pousseur ou analogue permettant l'avancement de la matière combustible d'amont vers l'aval du réacteur.
Par ailleurs, la chambre de traitement pourra comprendre, entre la zone de séchage/pyrolyse et la zone de gazéification, une zone mixte dans laquelle on peut effectuer soit une extraction de gaz de pyrolyse, soit une extraction de gaz de synthèse, le type d' extraction effectué dans cette zone étant déterminé en fonction des quantités de matières introduites dans la chambre de traitement, de la nature de cette matière et/ou des besoins en puissance énergétique.
En outre, au moins l'une des susdites zones pourra comprendre plusieurs aires d'extraction de gaz successives commandables, la variation des dimensions et/ou de la position desdites zones étant obtenue par une désactivation partielle ou totale desdites aires.
L'invention concerne également une installation de gazéification permettant la mise en oeuvre du procédé précédemment défini, cette installation comprenant un réacteur à lit fixe qui comporte une chambre de traitement comprenant une sole sur laquelle circule sensiblement horizontalement le lit de matière combustible, ledit lit étant divisé en au moins trois zones, à savoir :
- une première zone amont où ne s'effectue qu'un processus de séchage/pyrolyse, cette zone étant raccordée à des moyens d'extraction du gaz de pyrolyse à débit variable, ces inoyens d'extraction étant raccordés à
un circuit d'extraction commun de gaz de pyrolyse connecté à un brûleur alimenté en un gaz comburant tel que de l'air ou de l'oxygène et disposé de manière à engendrer une réaction d'oxydation exothermique dans le ciel de la chambre du réacteur, cette dernière apportant l'énergie nécessaire aux -6-in particular their particle size and their degree of hygrometry and / or energy requirements, and in that the combustible material circulates substantially horizontally by means of a pusher or the like the advancement of the upstream combustible material downstream of the reactor.
Furthermore, the treatment chamber may comprise, between the zone of drying / pyrolysis and the gasification zone, a mixed zone in which can carry out either a pyrolysis gas extraction or an extraction of gas the type of extraction carried out in that zone being determined by depending on the quantities of materials introduced into the treatment chamber, the nature of this material and / or the need for energy.
In addition, at least one of the aforementioned zones may comprise several areas successive gas extraction controllable, the variation of the dimensions and / or the position of said zones being obtained by deactivation partial or total of said areas.
The invention also relates to a gasification installation allowing the implementation of the previously defined method, this installation comprising a fixed bed reactor which comprises a treatment chamber comprising a sole on which the bed of material circulates substantially horizontally fuel, said bed being divided into at least three zones, namely:
- a first upstream zone where only a process of drying / pyrolysis, this zone being connected to extraction means of the pyrolysis gas at a variable rate, these extraction means being connected to a common extraction circuit of pyrolysis gas connected to a burner supplied with an oxidizing gas such as air or oxygen and disposed of way to generate an exothermic oxidation reaction in the sky of the reactor chamber, the latter providing the necessary energy for
-7-réactions de pyrolyse, de gazéification et de dégradation des goudrons ou d'autres molécules organiques contenus dans les gaz de pyrolyse, - une dernière zone où ne s'effectue qu'un processus de gazéification résultant d'une phase de réduction produite lors du passage du gaz engendré
par la réaction d'oxydation au travers du lit carbonisé lors du processus de séchage/pyrolyse, cette zone aval étant équipée de moyeris d'extraction à
débit variable du gaz de synthèse obtenu par ce processus de gazéification, raccordés à un circuit d'extraction commun des gaz de synthèse, - un zone multifonctions située entre la première et dernière zone, cette zone multifonctions pouvant être totalement ou partiellement une zone de séchage / pyrolyse, et/ou totalement ou partiellement une zone de gazéification, et/ou totalement ou partiellement désactivée, et est raccordée à des moyens d'extraction reliés d'une part, au circuit commun d'extraction de gaz de pyrolyse par l'intermédiaire d'un circuit à débit réglable et, d'autre part, au circuit commun d'extraction de gaz de synthèse par l'intermédiaire d'un circuit à débit réglable.
Ainsi, quand un moyen d'extraction ou un circuit à débit variable est fermé, la zone de la chambre de traitement correspondant à ce moyen d'extraction ou à
ce circuit est rendue au moins partiellement inactive. Il devient donc possible de répartir les zones actives et inactives de la chambre de traitement en fonction de la nature de la matière à traiter, des quantités de matière à
traiter et/ou de la puissance énergétique souhaitée. La présence de la zone intermédiaire multifonctions dans laquelle les moyens d'extraction peuvent être connectés au circuit d'extraction du gaz de pyrolyse ou du circuit d'extraction du gaz de synthèse permet notamment de déplacer axialement l'emplacement où s'effectue la séparation entre la zone d'extraction des gaz de pyrolyse et la zone d'extraction du gaz de synthèse.
Avantageusement :
-ô-- la vitesse de circulation de la matière combustible à traiter, à l'intérieur de la chambre de traitement, pourra être variable et pourra être réglée en fonction des quantités de matière à traiter et/ou des besoins en puissance énergétique, - les débits relatifs du comburant injecté dans le réacteur et d'extraction du gaz combustible de gazéification pourront être réglés de manière à
maintenir le réacteur en dépression, - la puissance énergétique produite pourra être régulée par l'alimentation en matière combustible, la vitesse de déplacement de la matière combustible à
l'aide d'un piston ou analogue, le débit et la qualité du comburant injecté, le volume de la zone de pyrolyse, le débit de recirculation, le volume de la zone de gazéification, le débit d'extraction du gaz de gazéification.
Par ailleurs, dans le but d'améliorer le rendement énergétique de l'installation de gazéification précédemment décrite, il est souhaitable de prévoir en sortie du gazéifieur, une filière de traitement du gaz à haute température et chargé
de nombreux éléments gênants résiduels, notamment de goudrons ou autres molécules organiques, cette filière comprend au moins un équipement ayant notainment pour but :
- de refroidir le gaz de synthèse qui est extrait à une température pouvant aller de 400 C à 650 C pour l'amener à une température inférieure de 150 C permettant la mise en oeuvre d'un procédé d'épuration (qui est généralement opéré à température modérée), - de réduire, voire même d'éliminer, la teneur en goudrons, - de récupérer la chaleur sensible du gaz de synthèse en augmentant ainsi le rendement thermique du système de gazéification.
Cet équipement de traitement (condenseur à goudrons) est de préférence conçu de manière à effectuer un traitement par voie humide du gaz aux conditions ambiantes, avec une étape de refroidissement qui s'opère sur échangeur gaz-eau à tubes permettant de récupérer la chaleur sensible du gaz de synthèse ainsi que de séparer du gaz les goudrons. Cet échangeur à trois fluides pourra comprendre une pluralité de tubes verticaux dans lesquels circule le gaz de synthèse ainsi que des moyens permettant d'engendrer dans les tubes un film tombant formé par une circulation d'huile. Ce film tombant a pour effet de piéger les poussières et les goudrons en empêchant ainsi l'encrassement des tubes. Le soutirage cyclique d'huile permet de maintenir sa qualité en la déconcentrant par apport de fluide neuf.
Un mode d'exécution d'une telle installation sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une représentation schématique d'une installation de gazéification à lit fixe ;
La figure 2 est une vue en élévation avec écorchés partiels d'un dispositif d'échangeur-condenseur à trois fluides utilisable dans l'installation représentée figure 1.
Dans cet exemple, l'installation de gazéification fait intervenir un réacteur à lit fixe 1 de forme tubulaire, par exemple de section circulaire ou polygonale, comprenant une chambre de traitement 8. Ce réacteur 1 et cette chambre 8 sont raccordés à l'une de leurs extréinités (amont) à un système d'alimentation en matière coinbustible 2 et comprennent à l'autre extrémité aval un système d'extraction des cendres 3.
Le système d'alimentation 2 comporte ici un convoyeur à vis sans fin 4 ou tout dispositif équivalent disposé dans l'aire de stockage 5 de la matière combustible. Ce convoyeur 4 débite sur un transporteur à bande 6 qui alimente un sas vertical d'alimentation 7 qui débouche à l'intérieur de la chambre de traitement 8 du réacteur 1 au droit d'une aire de refoulement 9 du lit déversé
dans ladite chambre 8. La matière délivrée par le sas 7, sur cette aire de refoulement 9, est repoussée vers l'intérieur de la chambre 8 par un poussoir à mouvement alternatif.
5 Au-delà de l'aire de refoulement 9, la sole de la chambre de traitement 8 est formée par une succession d'aires d'extraction de gaz sur laquelle le lit de matière combustible peut circuler sous l'effet d'entraînement du poussoir 10.
Cette sole comporte une ou plusieurs grilles 11 à 15 recouvrant des parties sous chacune desquelles est disposée une trémie Tl à T5 dont la partie 10 inférieure est munie d'un obturateur ou registre 16 à 20 destiné à
permettre l'évacuation des particules fines de matière passant au travers de la ou des grilles 11 à 15.
Selon ce mode d'exécution, la sole comprend successivement deux aires d'extraction de gaz de pyrolyse (grilles 11 et 12), deux aires d'extraction mixtes ou polyvalentes (grilles 13 et 14) et une aire d'extraction de gaz de synthèse (grille 15).
Les trémies Tl à T4 sont chacune raccordées à l'entrée d'aspiration d'un circuit d'extraction de gaz de pyrolyse 21 et d'une turbine 23, par l'intermédiaire de conduits d'aspiration 24, 25, 26, 27 équipés de vannes 28, 29, 30, 31.
De même, les trémies T3, T4, T5 sont raccordées à l'entrée d'aspiration d'un circuit d'extraction de gaz de synthèse 37 par l'intermédiaire de conduits d'aspiration 31', 32, 33 équipés de vannes 34, 35, 36. Le circuit d'extraction 37 comporte successivement le primaire d'un échangeur thermique gaz/air 38 et, éventuellement, une filière d'épuration des gaz 39. Il est raccordé à
l'entrée d'aspiration d'une turbine 40 dont la sortie est connectée, par exemple, à un réseau de distribution de gaz de synthèse.
L'extrémité aval de la chambre de traitement 8 est munie d'un puits d'extraction de cendres 41 dont l'extrémité inférieure est immergée dans de l'eau 42 contenue dans un bac de récupération des cendres 43 qui s'étend sous la chambre de traitement 8.
De même, les obturateurs (ou registres) 16 à 20 sont connectés à des manchons M qui plongent dans l'eau du bac 43.
Les particules de cendres ou de matières combustibles recueillies par le bac sont entrainées par un convoyeur 44 et déversées à une hauteur supérieure au niveau de l'eau du bac 43 dans une aire de stockage de cendres et de résidus 45.
La turbine 23 du circuit d'extraction de gaz de pyrolyse est raccordée par sa sortie à un brûleur 50 qui injecte dans le ciel de la chambre de traitement 8 un mélange gazeux comprenant le gaz de pyrolyse ainsi qu'un comburant pouvant consister en de l'air préchauffé provenant d'un circuit 46 passant par le secondaire de l'échangeur thermique 38 et d'une turbine 47 ou en de l'oxygène provenant d'un circuit de distribution 48 commandé par une vanne 49.
Le démarrage de l'installation est par ailleurs assuré grâce à un brûleur B
utilisant du gaz naturel provenant d'un circuit C commandé par une électrovanne E. Ce brûleur B est maintenu en service jusqu'à ce que la température de réaction soit atteinte.
A l'intérieur de la chambre de traitement 8, au - dessus des aires d'extraction 11, 12 (et 13, 14 dans la mesure où les vannes 30 et 31 sont ouvertes et les vannes 34 et 35 sont fermées), il existe une zone de séchage/pyrolyse dans laquelle le flux gazeux oxydé provenant du brûleur 50 et circulant dans le ciel de la chambre 8 traverse le lit de matière reposant sur la sole (grilles 11 à
14) en provoquant, grâce à leur apport énergétique, le séchage de la matière et la réaction de pyrolyse, les goudrons contenus dans les gaz de pyrolyse étant dégradés lors de la réaction d'oxydation qui s'effectue dans le ciel de la chambre 8 à haute température.
Dans la première partie de la chambre de traitement (zone de séchage et de pyrolyse), les gaz sont extraits à une température de l'ordre de 500 C à 700 C.
Dans la deuxième partie du réacteur, lorsque le gaz issu de l'oxydation traverse le lit carbonisé lors de la phase de pyrolyse, une phase de réduction se produit et le gaz extrait par le conduit d'aspiration 33 et les conduits d'aspiration 31' et 32 dans la mesure où les vannes 34 et 35 sont ouvertes.
Il apparaît donc que les dimensions et la position des zones d'extraction de gaz (pyrolyse et gazéification) peuvent être modifiées en fonction de l'état (ouvert ou fermé) des vannes 28 à 31 et 34 à 36.
De même, il est possible de régler les débits d'extraction dans ces zones. Il est donc possible de créer des zones actives ou inactives du lit de matière selon le besoin en puissance énergétique.
Plus concrètement, la variation de puissance énergétique d'une telle installation est réalisable par une combinaison des actions suivantes :
- la variation du débit d'alimentation en matière à traiter en jouant sur la vitesse d'actionnement du poussoir et sur le cycle d'alimentation en matière à traiter, - la variation du temps de séjour dans la zone de séchage et de pyrolyse en réglant la dimension de cette zone grâce à la fermeture ou l'ouverture des vannes 28, 29, 30 et 31, - la variation du débit du gaz de pyrolyse recyclé, par le réglage de la turbine du circuit d'extraction du gaz de pyrolyse, - la variation du temps de séjour de la matière à traiter dans la zone de gazéification en réglant la dimension de cette zone grâce à la fermeture ou l'ouverture des vannes 34, 35, 36, - la variation du débit de gaz de synthèse par réglage de la vitesse de la turbine du circuit d'extraction du gaz de synthèse.
Ces actions sont ici commandées par un processeur P qui contrôle le débit d'alimentation du sas en matière combustible, l'état des registres 16 à 19 et des vannes 28 à 31 et 34 à 36, la vitesse de rotation des turbines 23, 40, 47, la vitesse de rotation du moteur d'entraînement du convoyeur 44 qui assure l'extraction des cendres et des résidus.
Ce processeur est connecté par ailleurs à des détecteurs (notamment un détecteur de température DT et un détecteur de pression DP) permettant de mesurer les différents paramètres de l'installation utiles pour assurer les régulations et les sécurités.
Par ailleurs, pour une puissance donnée, le fonctionnement de l'installation est assuré par trois boucles de régulation :
- Une boucle de régulation de la dépression dans la chambre de réaction, par action sur le débit d'extraction des gaz de synthèse. Cette action peut être effectuée en réglant la vitesse de la turbine ou en agissant sur les vannes ;
cette boucle de régulation est inévitable pour des questions de sécurité.
- Une boucle de régulation de la température du four par action sur le débit de comburant injecté (air ou oxygène) dans le brûleur. Cette action peut être effectuée en réglant la vitesse de la turbine du gaz comburant.
- Une boucle de régulation de la température des gaz de pyrolyse par action sur le débit de recirculation des gaz de pyrolyse. Cette action peut être effectuée en réglant la vitesse de la turbine ; la température du gaz de pyrolyse reflète la température dans le réacteur et la qualité de pyrolyse.
En outre, de nombreux paramètres réglables peuvent contribuer directement à
la performance de l'installation, à savoir, notamment :
- l'angle d'inclinaison de la sole de la chambre de réaction ; bien que dans l'exemple précédemment décrit la sole soit sensiblement horizontale, il est bien entendu possible de prévoir une sole présentant une inclinaison prédéterminée, - la vitesse d'avance de la matière à traiter sur la sole, - la vitesse du gaz de recirculation dans le lit de pyrolyse, - la vitesse du gaz dans le lit de gazéification, - le débit et la nature du gaz comburant, - la température dans la zone d'oxydation du réacteur, - la surface des zones effectives de la sole, - le positionnement et la taille de la zone de pyrolyse, - le positionnement et la taille de la zone de gazéification.
Grâce aux dispositions précédemment décrites, l'installation de gazéification présente les avantages suivants :
- La possibilité de faire varier (ou réguler) la capacité ou la puissance de l'installation sans avoir à modifier la structure et/ou les dimensions physiques de l'installation ; cette variation de puissance est réalisable sur une plage importante. Un gazogène conçu pour une puissance moyenne de 1MW peut voir sa puissance varier de plusieurs centaines de kW à plusieurs MW.
- Les changements de puissance peuvent s'effectuer instantanément et très facilement (automatisation totale) sans conséquence sur la qualité du gaz de synthèse. Le fort taux de recyclage permet de faire tourner momentanément le système en régime de veille sans effet négatif au moment du passage en régime nominal. Il suffit de ralentir les entrées de comburant, ce qui permet une grande réactivité et, si la situation se prolonge, de ralentir l'entrée du solide. Cette aptitude de régulation est essentielle car pour certaines applications (cogénération ou thermique pure), il faut compenser les variations de pouvoir calorifique instantané par une variation inversement proportionnelle de débit afm de maintenir une puissance constante. Pour d'autres utilisations, il faut pouvoir suivre instantanément la demande de puissance.
- La polyvalence de matières combustibles : l'avancement du solide dans le réacteur n'est plus gravitaire, la densité du matériau n'est plus un critère de sélection limitant, ce qui ouvre des possibilités nouvelles d'emploi de produits variés (en nature et en conditionnement) et ce qui permet d'augurer d'un fonctionnement fiabilisé.
- L'absence de goudron dans le gaz : la recirculation du gaz décrite précédemment a une autre conséquence très favorable en plus de l'effet thermique d'homogénéisation et de l'effet mécanique de diffusion. Les multiples traversées successives du lit permettent de convertir totalement le carbone en CO et C02 avec un excellent rapport CO/COa et l'hydrogène en H2 et H20 avec là aussi, un excellent rapport H2/H20. Les jus pyroligneux communément appelés les goudrons qui sont des chaînes hydrocarbonées plus ou moins longues qui subsistent en raison de réactions incomplètes, sont détruits au fur et à mesure de leur formation dans ce type de gazéifieur.
C'est un point crucial pour une utilisation du gaz de synthèse dans des groupes de cogénération, mais encore plus pour un usage en chimie de l'hydrogène (pile à combustible ou conversion en biocarburant).
- La possibilité d'utiliser un comburant à l'oxygène : si l'on veut produire un gaz ayant un meilleur pouvoir calorifique instantané par unité de masse, il faut lui ôter sa fraction inerte d'azote (50% en volume dans le gaz à l'air).
Celle-ci est apportée principalement par l'air comburant. Gazéifier à
l'oxygène permet de réduire de moitié le débit de gaz tout en gardant l'énergie endogène. Autrement dit, le pouvoir calorifique instantané du gaz est doublé en réduisant de moitié la perte thermique en chaleur sensible.
- Un risque de bouchage limité du mécanisme d'avancement de la matière combustible à traiter. De toute manière, l'action curative éventuelle est nettement simplifiée. Les interventions internes se font par l'ouverture d'une porte avant à l'arrêt bien sûr, mais sans le vidage complet du réacteur comme dans les solutions antérieures.
Dans l'exemple illustré sur la figure 2, la filière d'épuration des gaz 39 peut se composer d'un condenseur à goudron comprenant une colonne verticale tubulaire CT fermée à ses deux extrémités et dont le volume intérieur comprend de haut en bas :
- Une chambre d'admission du gaz 51 dans laquelle débouche radialement un conduit d'admission de gaz 52.
- Un échangeur 53 délimité par deux cloisons radiales 54, 55 axialement espacées et traversées par une pluralité de tubes verticaux 56 qui s'étendent axialement entre lesdites cloisons 54, 55. Le volume 57 délimité par les tubes 56, les deux cloisons 54, 55 et la paroi de la colonne CT étant rempli par de l'eau qui circule à contre-courant entre un conduit d'entrée d'eau 58 situé en partie inférieure et un conduit de sortie d'eau 58' situé en partie supérieure.
- Une chambre de sortie de gaz 59 dans laquelle débouche radialement un conduit de sortie de gaz 60.
- Une réserve d'huile 61 dans laquelle est disposée une double paroi dans laquelle court une tubulure ou tout autre dispositif 62 en serpentin dont l'objet est de refroidir l'huile et de préchauffer l'eau et dont l'une des extrémités 63 est raccordée à l'entrée d'eau 58 tandis que l'autre extrémité
est raccordée à un circuit d'alimentation d'eau 64 (froide). Le fond de la colonne CT qui constitue le fond de la réserve d'huile 61 présente une forme conique au centre de laquelle est disposé un orifice raccordé à un tuyau de purge d'huile 65.
Dans ce dispositif, le gaz de synthèse constitue le fluide à traiter. L'eau est utilisée comme fluide caloporteur principal qui absorbe une partie de la chaleur dégagée par le gaz. L'huile qui sert à capter les goudrons joue également le rôle de fluide caloporteur secondaire assurant un préchauffage de l'eau.
Le gaz qui entre dans la chambre d'admission 51 à une température relativement élevée, traverse l'échangeur 53 de haut en bas à l'intérieur des tubes 56 en se refroidissant au contact de ceux-ci.
Après avoir été préchauffée dans le serpentin 62, l'eau traverse l'échangeur de bas en haut en se réchauffant au contact des tubes 56. L'huile qui est alimentée dans la chambre d'admission 51 (par un circuit non représenté) entre dans les tubes 56 par débordement et forme des films tombant le long des parois intérieures des tubes 56 avant de parvenir finalement dans la réserve 61.
La chaleur sensible du gaz est transférée à l'eau en traversant les films d'huile et les parois des tubes 56. Les goudrons présents dans le gaz sont captés par les films d'huile lors du contact direct goudron/huile. L'huile présente dans la réserve 61 peut être soutirée régulièrement grâce au tuyau de purge 65. -7-reactions of pyrolysis, gasification and degradation of tars or other organic molecules contained in the pyrolysis gases, - a last zone where only a gasification process takes place resulting from a reduction phase produced during the passage of the generated gas by the oxidation reaction through the carbonized bed during the process of drying / pyrolysis, this downstream zone being equipped with medium extraction variable flow rate of the synthesis gas obtained by this gasification process, connected to a common extraction circuit of synthesis gases, - a multifunction zone located between the first and last zone, this zone multifunctional devices that can be totally or partially a zone of drying / pyrolysis, and / or totally or partially a zone of gasification, and / or totally or partially deactivated, and is connected extraction means connected on the one hand to the common extraction circuit pyrolysis gas via an adjustable flow circuit and, on the other hand, to the common synthesis gas extraction via an adjustable flow circuit.
Thus, when an extraction means or a variable flow circuit is closed, the zone of the treatment chamber corresponding to this extraction means or this circuit is made at least partially inactive. It therefore becomes possible to divide the active and inactive areas of the treatment chamber into depending on the nature of the material to be processed, quantities of treat and / or the desired energy power. The presence of the area multifunctional intermediate in which the extraction means can be connected to the pyrolysis gas extraction circuit or the circuit extraction of the synthesis gas makes it possible in particular to move axially the location where the separation of the gas extraction zone takes place of pyrolysis and the synthesis gas extraction zone.
Advantageously:
-o-- the speed of circulation of the combustible material to be treated, inside of the treatment chamber, may be variable and may be adjusted in depending on the quantities of material to be treated and / or the power requirements energy, the relative flow rates of the oxidant injected into the reactor and the extraction of the gasification gas may be regulated in such a way as to keep the reactor in depression, - the energy output produced can be regulated by the power supply combustible material, the speed of displacement of the combustible material to using a piston or the like, the flow rate and the quality of the injected oxidant, the volume of the pyrolysis zone, the recirculation flow, the volume of the gasification zone, the rate of extraction of the gasification gas.
In addition, with the aim of improving the energy efficiency of Installation previously described gasification, it is desirable to provide output gasifier, a high-temperature gas treatment of numerous residual annoying elements, in particular tar or other organic molecules, this sector comprises at least one equipment having Notainment for purpose:
to cool the synthesis gas which is extracted at a temperature which can be go from 400 C to 650 C to bring it to a lower temperature of 150 C allowing the implementation of a purification process (which is usually operated at moderate temperature), - reduce or even eliminate the tar content, to recover the sensible heat of the synthesis gas, thus increasing the thermal efficiency of the gasification system.
This treatment equipment (tar condenser) is preferably designed in order to effect a wet treatment of the gas under the conditions ambient, with a cooling step that takes place on a gas-exchanger tube water to recover the sensible heat of synthesis gas as well as to separate the tars from the gas. This three-fluid exchanger can comprise a plurality of vertical tubes in which the gas of synthesis as well as means for generating in the tubes a film falling formed by a circulation of oil. This falling film has the effect of trap dust and tar, thus preventing fouling tubes. Cyclic oil withdrawal maintains its quality in the deconcentrating by adding new fluid.
An embodiment of such an installation will be described below, as a nonlimiting example, with reference to the accompanying drawings in which:
FIG. 1 is a schematic representation of an installation of fixed bed gasification;
FIG. 2 is an elevational view with partial skin parts of a three-fluid exchanger-condenser device usable in the installation shown in FIG.
In this example, the gasification plant involves a reactor read fixed 1 of tubular shape, for example of circular or polygonal section, comprising a treatment chamber 8. This reactor 1 and this chamber 8 are connected to one of their extremities (upstream) to a system power in the area of the fuel economy 2 and comprise at the other downstream end a system ash extraction 3.
The feed system 2 here comprises a worm conveyor 4 or any equivalent device disposed in the storage area 5 of the material combustible. This conveyor 4 debits on a conveyor belt 6 which feeds a vertical airlock 7 that opens into the chamber of treatment 8 of the reactor 1 to the right of a discharge area 9 of the spilled bed 8. The material delivered by airlock 7 on that airfield discharge 9, is pushed towards the inside of the chamber 8 by a pusher reciprocating.
5 Beyond the discharge area 9, the floor of the treatment chamber 8 is formed by a succession of gas extraction areas on which the bed of combustible material can flow under the driving effect of the pusher 10.
This sole comprises one or more grids 11 to 15 covering parts under each of which is arranged a hopper T1 to T5 whose part 10 is provided with a shutter or register 16 to 20 for to permit the evacuation of fine particles of material passing through the grids 11 to 15.
According to this embodiment, the sole successively comprises two areas pyrolysis gas extraction (grids 11 and 12), two extraction areas mixed or multi-purpose (grids 13 and 14) and a gas extraction area of synthesis (grid 15).
The hoppers T1 to T4 are each connected to the suction inlet of a circuit for extracting pyrolysis gas 21 and a turbine 23, via suction ducts 24, 25, 26, 27 equipped with valves 28, 29, 30, 31.
Similarly, the hoppers T3, T4, T5 are connected to the suction inlet of a synthesis gas extraction circuit 37 via ducts 31 ', 32, 33 equipped with valves 34, 35, 36. The extraction circuit 37 successively comprises the primer of a gas / air heat exchanger 38 and, possibly, a gas cleaning line 39. It is connected to entry suction of a turbine 40 whose output is connected, for example, to a gas distribution network.
The downstream end of the treatment chamber 8 is provided with a well of ash extraction 41 whose lower end is immersed in the water 42 contained in an ash recovery tank 43 which extends under the treatment chamber 8.
Similarly, the shutters (or registers) 16 to 20 are connected to M sleeves which dive into the water of the tank 43.
Particles of ash or combustible material collected by the ferry are driven by a conveyor 44 and dumped at a height greater than water level of tank 43 in an ash and residue storage area 45.
The turbine 23 of the pyrolysis gas extraction circuit is connected by its output to a burner 50 which injects into the sky of the treatment chamber 8 a gaseous mixture comprising the pyrolysis gas and an oxidant which may consist of preheated air from a circuit 46 passing through the secondary heat exchanger 38 and a turbine 47 or in oxygen from a distribution circuit 48 controlled by a valve 49.
The start of the installation is also ensured thanks to a burner B
using natural gas from a C circuit controlled by a solenoid valve E. This burner B is kept in service until the reaction temperature is reached.
Inside the treatment chamber 8, above the areas extraction 11, 12 (and 13, 14 insofar as the valves 30 and 31 are open and the valves 34 and 35 are closed), there is a drying / pyrolysis zone in which the oxidized gas stream from the burner 50 and circulating in the sky of the chamber 8 passes through the bed of material resting on the sole (grids 11 to 14) causing, thanks to their energetic contribution, the drying of the matter and the pyrolysis reaction, the tars contained in the pyrolysis gases being degraded during the oxidation reaction that takes place in the sky of the chamber 8 at high temperature.
In the first part of the treatment chamber (drying zone and pyrolysis), the gases are extracted at a temperature of the order of 500 C to 700 vs.
In the second part of the reactor, when the gas resulting from oxidation crosses the carbonized bed during the pyrolysis phase, a reduction phase himself product and the gas extracted by the suction pipe 33 and the ducts 31 and 32 as the valves 34 and 35 are open.
It therefore appears that the dimensions and position of the extraction zones of gas (pyrolysis and gasification) may be modified depending on the condition (open or closed) valves 28 to 31 and 34 to 36.
Similarly, it is possible to adjust the extraction rates in these areas. he is therefore possible to create active or inactive areas of the material bed according to the need in energy power.
More concretely, the variation of energy power of such a installation is achievable by a combination of the following actions:
the variation of the feed rate of material to be treated by varying the actuation speed of the pusher and the feed cycle treat, the variation of the residence time in the drying and pyrolysis zone in regulating the size of this area through the closure or opening of valves 28, 29, 30 and 31, the variation of the flow rate of the recycled pyrolysis gas, by adjusting the turbine the pyrolysis gas extraction circuit, - the variation of the residence time of the material to be treated in the zone of gasification by adjusting the size of this area through closure or the opening of the valves 34, 35, 36, - the variation of the synthesis gas flow rate by adjusting the speed of the turbine of the synthesis gas extraction circuit.
These actions are here controlled by a processor P which controls the flow supply of the combustible material lock, the state of registers 16 to 19 and valves 28 to 31 and 34 to 36, the rotational speed of the turbines 23, 40, 47, the speed of rotation of the conveyor drive motor 44 which ensures extraction of ashes and residues.
This processor is also connected to detectors (in particular a temperature detector DT and a pressure detector DP) allowing measure the various parameters of the installation useful to ensure the regulations and security.
Moreover, for a given power, the operation of the installation is ensured by three control loops:
- A regulation loop of the depression in the reaction chamber, by action on the extraction flow of the synthesis gases. This action can be performed by adjusting the speed of the turbine or by acting on the valves;
this regulatory loop is inevitable for security reasons.
- A regulation loop of the temperature of the furnace by action on the flow injected oxidant (air or oxygen) in the burner. This action can be performed by adjusting the speed of the combustion gas turbine.
- A control loop of the pyrolysis gas temperature per action on the rate of recirculation of the pyrolysis gases. This action can be performed by adjusting the speed of the turbine; the gas temperature of Pyrolysis reflects the temperature in the reactor and the quality of pyrolysis.
In addition, many adjustable parameters can contribute directly to the performance of the installation, namely, in particular:
the angle of inclination of the hearth of the reaction chamber; although in the example previously described the sole is substantially horizontal, it is of course possible to provide a sole having a slope predetermined, the speed of advance of the material to be treated on the sole, the speed of the recirculation gas in the pyrolysis bed, - the speed of the gas in the gasification bed, - the flow rate and the nature of the oxidizing gas, the temperature in the oxidation zone of the reactor, - the area of the effective zones of the sole, the positioning and the size of the pyrolysis zone, - the positioning and size of the gasification zone.
Thanks to the provisions previously described, the gasification plant has the following advantages:
- The ability to vary (or regulate) the capacity or power of installation without having to modify the structure and / or the dimensions physical installation; this power variation is achievable on an important beach. A gasifier designed for an average power of 1MW can see its power vary from several hundred kW to several MW.
- Power changes can be made instantaneously and very easily (total automation) with no effect on the quality of the gas synthesis. The high recycling rate makes it possible to rotate momentarily the system in standby mode without any negative effect at the time of rated speed. Just slow down the oxidizer inputs, which allows responsiveness and, if the situation continues, to slow down the entry of the solid. This regulatory ability is essential because for some applications (cogeneration or pure thermal), it is necessary to compensate variations in instantaneous calorific value by a variation inversely proportional flow rate to maintain a constant power. For other uses, you have to be able to instantly follow the demand for power.
- The versatility of combustible materials: the advancement of the solid in the reactor is no longer gravity, the density of the material is no longer a criterion of limiting selection, which opens up new employment opportunities for various products (in nature and in packaging) and which augurs a reliable operation.
- The absence of tar in the gas: the recirculation of the gas described previously has another very favorable consequence in addition to the effect thermal homogenization and the mechanical effect of diffusion. The multiple successive crossings of the bed allow to completely convert the CO and C02 carbon with an excellent CO / COa ratio and hydrogen in H2 and H20 with an excellent H2 / H2 ratio. Pyroligneous juices commonly referred to as tars that are hydrocarbon chains longer or shorter that remain because of incomplete reactions, are destroyed as and when they are formed in this type of gasifier.
This is crucial for the use of synthesis gas in cogeneration groups, but even more so for use in chemistry of hydrogen (fuel cell or conversion to biofuel).
- The possibility of using an oxidant with oxygen: if we want to produce a gas having a better instantaneous calorific value per unit mass, it remove its inert fraction of nitrogen (50% by volume in the gas in air).
This is provided mainly by the combustion air. Gazeify to oxygen can halve the flow of gas while keeping endogenous energy. In other words, the instantaneous calorific value of the gas is doubled by halving the heat loss in sensible heat.
- A risk of limited closure of the material advancement mechanism fuel to be treated. In any case, the possible curative action is greatly simplified. Internal interventions are done through openness of a front door at the stop of course, but without the complete emptying of the reactor as in previous solutions.
In the example illustrated in FIG. 2, the gas cleaning line 39 can consist of a tar condenser comprising a vertical column tubular CT closed at both ends and whose internal volume includes from top to bottom:
- A gas inlet chamber 51 in which radially opens a gas intake duct 52.
- An exchanger 53 defined by two radial partitions 54, 55 axially spaced and traversed by a plurality of vertical tubes 56 extending axially between said partitions 54, 55. The volume 57 delimited by the tubes 56, the two partitions 54, 55 and the wall of the column CT being filled by water flowing countercurrently between a water inlet pipe 58 located in the lower part and a water outlet duct 58 'partly located higher.
- A gas outlet chamber 59 in which radially opens a gas outlet duct 60.
- A reserve of oil 61 in which is arranged a double wall in which runs a tubing or other device 62 in serpentine of which the object is to cool the oil and preheat the water and which one of ends 63 is connected to the water inlet 58 while the other end is connected to a water supply circuit 64 (cold). The bottom of the CT column which constitutes the bottom of the oil reserve 61 has a conical shape in the center of which is disposed an orifice connected to a oil drain hose 65.
In this device, the synthesis gas constitutes the fluid to be treated. The water is used as the main heat transfer fluid that absorbs some of the heat released by the gas. The oil used to capture tars plays also the role of secondary heat transfer fluid ensuring a preheating of the water.
The gas that enters the admission chamber 51 at a temperature relatively high, passes through the exchanger 53 from top to bottom inside the tubes 56 by cooling in contact therewith.
After having been preheated in the coil 62, the water passes through the exchanger from bottom to top while warming up in contact with the tubes 56. The oil that is fed into the inlet chamber 51 (by a circuit not shown) between in the tubes 56 by overflow and form films falling along the inner walls of the tubes 56 before finally reaching the reserve 61.
The sensible heat of the gas is transferred to the water through the films oil and the walls of the tubes 56. The tars present in the gas are captured by oil films during direct contact with tar / oil. The oil present in the reserve 61 can be withdrawn regularly by means of the bleed pipe 65.
Claims (18)
- une première zone amont où ne s'effectue qu'un processus de séchage/pyrolyse, cette zone étant raccordée à des moyens d'extraction du gaz de pyrolyse à débit variable, ces moyens d'extraction étant raccordés à
un circuit d'extraction commun (21) de gaz de pyrolyse connecté à un brûleur (50) alimenté en un gaz comburant tel que de l'air ou de l'oxygène et disposé de manière à engendrer une réaction d'oxydation exothermique dans le ciel de la chambre (8), qui apporte l'énergie nécessaire aux réactions de pyrolyse, de gazéification et de dégradation des goudrons ou autres molécules organiques contenus dans les gaz de pyrolyse, - une dernière zone où ne s'effectue qu'un processus de gazéification résultant d'une phase de réduction produite lors du passage du gaz engendré
par la réaction d'oxydation au travers du lit carbonisé lors du processus de séchage/pyrolyse, cette zone aval étant équipée de moyens d'extraction à
débit variable du gaz de synthèse obtenu par ce processus de gazéification, raccordé à un circuit d'extraction commun (37) des gaz de synthèse, - un zone multifonctions située entre la première et la dernière zone, cette zone multifonctions pouvant être totalement ou partiellement une zone de séchage / pyrolyse, et/ou totalement ou partiellement une zone de gazéification, et/ou totalement ou partiellement désactivée, et est raccordée à des moyens d'extraction reliés d'une part, au circuit commun d'extraction (21) de gaz de pyrolyse par l'intermédiaire d'un circuit à débit réglable et, d'autre part, au circuit commun d'extraction (37) de gaz de synthèse par l'intermédiaire d'un circuit à débit réglable. 10. Installation for the implementation of the method according to one of the preceding claims, this installation comprising a bed reactor fixed (1) which comprises a treatment chamber (8), this reactor (1) and this chamber (8) being connected at one of their ends to a system fuel supply (2) and include to their other end an ash extraction system (3) and, this chamber (8) three regions corresponding to the three main phases of the treatment, namely: a drying / pyrolysis region located in a first part of the bed of combustible material, a gasification region located in the second part of the fuel bed and an oxidation region occupying the sky located above the bed, characterized in that the chamber (8) comprises a sole substantially horizontal surmounted by a bed divided into at least three zones, namely:
- a first upstream zone where only a process of drying / pyrolysis, this zone being connected to extraction means of the pyrolysis gas at a variable rate, these extraction means being connected to a common extraction circuit (21) of pyrolysis gas connected to a burner (50) supplied with an oxidizing gas such as air or oxygen and arranged to generate an exothermic oxidation reaction in the sky of the chamber (8), which brings the necessary energy to the reactions pyrolysis, gasification and degradation of tar or other organic molecules contained in the pyrolysis gases, - a last zone where only a gasification process takes place resulting from a reduction phase produced during the passage of the generated gas by the oxidation reaction through the carbonized bed during the process of drying / pyrolysis, this downstream zone being equipped with extraction means with variable flow rate of the synthesis gas obtained by this gasification process, connected to a common extraction circuit (37) of the synthesis gases, a multifunction zone situated between the first and the last zone, this multifunctional zone that can be totally or partially a zone of drying / pyrolysis, and / or totally or partially a zone of gasification, and / or totally or partially deactivated, and is connected extraction means connected on the one hand to the common extraction circuit (21) pyrolysis gas via an adjustable flow circuit and, on the other hand, to the common extraction circuit (37) of synthesis gas by via an adjustable flow circuit.
l'horizontale. 16. Installation according to one of claims 10 to 15, characterized in that the aforesaid sole is inclined with respect to the horizontal.
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