FR2507202A1 - Procede et dispositif pour gazeifier des combustibles solides finement divises et maintenus en suspension - Google Patents

Abstract

L'INVENTION A POUR OBJET UN PROCEDE ET UN DISPOSITIF POUR GAZEIFIER DES COMBUSTIBLES SOLIDES FINEMENT DIVISES MAINTENUS EN SUSPENSION. UN APPAREIL SELON L'INVENTION COMPORTE UNE CHAMBRE DE GAZEIFICATION CYLINDRIQUE 1 A AXE X XL SENSIBLEMENT HORIZONTAL. DES COMBUSTIBLES SOLIDES FINEMENT DIVISES SONT INTRODUITS A TRAVERS L'EXTREMITE ARRIERE 4 DE LA CHAMBRE. DES GAZ SONT PRELEVES PARUN CONDUIT AXIAL 9 ET RECYCLES PAR UN VENTILATEUR 15 A TRAVERS UN ECHANGEUR-REFROIDISSEUR 12. LES GAZ REFROIDIS CIRCULENT DANS UN CAISSON ANNULAIRE 21 ENTOURANT LE CONDUIT 16 DE SORTIE DES GAZ, PUIS DANS UNE CHAMBRE ANNULAIRE 8 ENTOURANT LA CHAMBRE DE GAZEIFICATION 1 DANS LAQUELLE ILS PENETRENT TANGENTIELLEMENT PAR DES ECAILLES 23. UNE APPLICATION EST LA FABRICATION DE GAZ COMBUSTIBLES OU DE GAZ DE SYNTHESE A PARTIR DE COMBUSTIBLES SOLIDES VEGETAUX OU MINERAUX FINEMENT DIVISES.

Description

Procédé et dispositif pour gazéifier des combustibles solides finement divises et maintenus en suspension.

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour gazéifier des combustibles solides finement divisés et maintenus en suspension dans des gaz recyclés.

Le secteur technique de l'invention est celui de la production de gaz combustibles ou de gaz de synthèse à partir de combustibles solides finement divisés.

I1 est précisé que le procédé et le dispositif selon l'invention peuvent être utilisés pour gazéifier toutes sortes de combustibles solides à savoir des produits ou déchets végétaux tels que des particules ou de la sciure de bois, de la paille, des rafles ou des enveloppes de céréales, des coques de fruits, des broussailles hachées, ou bien des combustibles minéraux tels que de la houille, du lignite, des schistes bitumineux à l'état broyé ou pulverise.

La gazéification comporte une étape de séchage des combustibles, puis de décomposition par la chaleur appelée pyrolyse ou distillation et enfin de combustion incomplète en présence dTun comburant qui apporte de l'oxygène et qui peut être de l'air, de l'oxygène, un mélange d'air et d'oxygène et des mélanges de ceuxci avec de la vapeur d'eau en n'importe quelle proportion.

Le gaz produit est un gaz pauvre, ou un gaz à l'eau ou un gaz de synthèse.

On connaît déjà sous le nom de foyer-cyclone, des appareils destinés à brûler des combustibles solides maintenus en suspension dans un courant de gaz qui tourbillonne autour de l'axe d'une chambre horizontale. Un tel foyer-cycIone est décrit par exemple dans le brevet G.B. 832.957 (BABCOCK et WILCOX) et dans le brevet US - A 2.822.785 (A. SIFRIN).

On a déjà proposé'd'utiliser des appareils dérivés des foyer-cyclçnes pour gazéifier des combustibles solides finement divises qui sont maintenus en suspension dans un courant gazeux.

Le brevet FR. 7B/28.963 (C.N.E.E.M.A.) et le brevet FR.

79/27.398 (Entreprise PILLARD) décrivent de tels appareils.

L'objectif de la présente invention est de procurer des moyens améliorés pour gazéifier un combustible solide à l'état finement divisé dans une chambre cylindrique à axe sensiblement horizontal, dans laquelle le combustible est maintenu en suspens ion par un courant de gaz chaud qui tourbillonne autour de l'axe de id chambre et qui est obtenu en prélevant des gaz au centre de 1' extrémité arrière de la chambre et en les recyclant à la périphérie dR relle-ci.

Cet objectif est atteint par un procédé selon leGÜ-l cn fait passer les gaz qui ont été prélevés dans la chambre,dat échangeur-refroidisseur, situé à l'extérieur de la chambre tel n les injecte ensuite à l'extrémité avant d'un espace annulaire qu; est situé autour de la chambre et dans laquelle ils circulent de l'avant vers l'arrière où ils pénètrent tangentiellement dans la chambre par des orifices périphériques.

Avantageusement, on régule le débit de fluide de refroidissement traversant l'échangeur pour maintenir la température des gaz recyclés sortant de l'échangeur à une valeur de consigne réglable et comprise entre 300 et 600 C.

De préférence, les gaz sortant de l'échangeur sont injectés dans un caisson annulaire qui entoure un conduit axial de sortie du gaz combustible chaud situé à l'extrémité avant de la chambre de gazérfication.

De façon connue, on injecte, à la périphérie de la partie avant de la chambre de gazéification,un gaz comburant. Selon l'invention, avant d'être injecté, le gaz comburant est préchauffé dans un échangeur, vertical ou incliné, à travers lequel circulent les gaz combustibles chauds sortant de l'extrémité avant de la chambre de gazéification.

Un dispositif selon 1 invention comporte un échangeurrefroidisseur des gaz recyclés qui est placé à l'extérieur de la chambre de gazéification. Cet échangeur comporte un faisceau de tubes qui sont horizontaux ou inclinés vers l'avant ou verticaux. Cet échangeur peut comporter des ailettes longitudinales ou transversales situées à l'extérieur des tubes, qui peuvent être refroidies par l'air ambiant ou par de l'air refoulé par un ventilateur. .

Le conduit d'aspiration axial des gaz recyclés comporte des moyens qui permettent d'ajuster la longueur axiale de pénétration à l'intérieur de la chambre.

Le conduit axial de sortie des gaz combustibles situé à l'extrémité avant de la chambre est entouré par un caisson annulaire qui est connecté sur la conduite de refoulement du ventilateur de recyclage des gaz et qui communique avec l'extrémité avant de la chambre annulaire entourant la chambre de gazéification.

Les orifices d'injection des gaz recyclés à travers la paroi périphérique de la chambre de gazéification sont des écailles découpées dans ladite paroi périphérique et repoussées vers l'exté- rieur, ayant un plan de symétrie qui est dirigé transversalement et qui forme avec les génératrices du cylindre un angle a qui est compris entre 450 et 900 et qui est orienté de telle sorte que les gaz recyclés pénètrent dans la chambre avec une vitesse qui a une composante tangentielle, une composante radiale et une composante axiale dirigée vers l'avant.

L'invention a pour résultat des moyens perfectionnés permettant de gazéifier des combustibles solides à l'état finement divisés en maintenant ceux-ci en suspens ion dans un courant de gaz recyclés, qui tourbillonnent autour de l'axe d'une chambre de gazéifica- tion cylindrique.

La présence d'un échangeur-refroidisseur des gaz recyclés, situé en amont du ventilateur de recyclage, l'échangeur et le ventilateur étant tous deux hors de la chambre de combustion, présente de nombreux avantages.

L'échangeur et le ventilateur sont facilement accessibles et démontables, ce qui facilite les interventions d'entretien.

Le ventilateur est protégé contre les hautes tempcratures continues ou accidentelles qui peuvent intervenir, par exemple en cas de brusque diminution de la teneur en eau du combustible.

L'échangeur-refroidisseur permet d'évacuer les calories.

excédentaires qui se dégagent à l'intérieur de la chambre de gazeux fication et qui peuvent compromettre la résistance de l'appareil ou donner naissance à un laitier fondu.et ces calories sont récupérables.

Surtout, l'échangeur permet de réguler la température des gaz recyclés selon le régime de marche de l'appareil, qui peut être variable en fonction de la demande de gaz combustible et selon la nature et l'humidité du cdmbustible utilisé. Grâce cette régulation des gaz recyclés, on peut obtenir une température bien déterminée, comprise par exemple entre 300 et 6000C, dans la partie arrière de la chambre de combustion où a lieu la pyrolyse des combustibles.

De plus, les gaz recyclés qui sortent refroidis de l'échangeur, servent à refroidir le conduit de sortie des gaz combustibles chauds où la température est la plus élevée.

Les écailles de recyclage des gaz à travers la paroi périphérique de la chambre de gazéification ayant un plan de symétrie disposé transversalement permettent d'obtenir une vitesse des gaz entrant dans la chambre, ayant à la fois une composante radiale, tangentielle et une composante axiale dirigée vers l'avant, de sorte que ces gaz provoquent un fort tourbillonnement autour de l'axe de la chambre qui maintient les particules solides en suspension et qui les repousse vers la paroi.

Les dispositifs d'injection du gaz comburant composés de plusieurs rangées de buses qui sont réparties tout autour de la chambre, permettent d'obtenir une combustion homogène sur toute la périphérie. Ces buses sont démontables, donc faciles à entretenir.

Elles pénètrent dans la chambre et de ce fait, la zone chaude se trouve légèrement éloignée de la paroi périphérique, ce qui évite des déformations de la paroi et les risques de dépôt de cendres.

L'orientation tangentielle des buses permet d'améliorer la turbulence et de repousser vers la paroi les particules solides tant qu'elles n'ont pas été entièrement réduites en cendres par la gazéification, ce qui réduit I'entraînement des particules non gazéifiées par les gaz combustibles.

La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, un exemple de réalisation d'un appareil gazéificateur selon l'invention.

La figure 1 est une vue d'ensemble en-élévation d'un appareil selon l'invention.

La figure 2 est une vue schématique en coupe horizontale montrant les circuits des gaz recyclés.

Les figures 3, 4 et 5 représentent les écailles de recyclage des gaz.

La figure 6 et la figure 7 sont une coupe axialè et une coupe transversale selon VII-VII de la chambre de gazelfication.

La figure 8 est une coupe axiale d'une buse d'injection de gaz comburant.

La figure 9 est une coupe partielle selon IX-IX de la figure 7.

Les figures 10 et il sont une vue de face et une coupe transversale du flasque d'obturation de l'extrémité avant de la chambre de gazéification.

Les figures 1 et 2 représentent un appareil gazéifica- teur de particules solides à l'état finement divisé.

L'appareil comporte une chambre I de gazéification cylindrique, ayant un axe x xl horizontal, dans laquelle les particules solides à gazéIfier sont maintenues en suspension et tourbillonnent en suivant un trajet hélicoidal.

Les particules solides arrivent dans la chambre 1 à travers un sas d'alimentation 2 qui est par exemple un double sas rotatif. Elles pénètrent dans la chambre centrale par une gaine 3 qui débouche dans ladite chambre à travers l'un des flasques d'ex trémité 4 appelé le flasque arrière. La chambre 1 est posée sur des pieds 5. La chambre I comporte deux cylindres coaxiaux, un cylindre interne 6 et un cylindre externe 7, qui délimitent entre eux un espace annulaire 8.

L'appareil comporte un conduit axial 9 ou buse d'aspiration des gaz recycles qui pénètre dans la chambre 1 à travers le flasque arrière 4.

La longueur x de pénétration est ajustable pour éviter de recycler des particules de combustible.

La buse 9 est connectée par une bride démontable 10 sur un caisson de raccordement 11, de sorte que la buse 9 sert de trou d'homme pour pénétrer dans la chambre 1.

Le caisson 11 est calorifugé. Il est connecte sur un échangeur externe 12.

L'échangeur 12 est un échangeur comportant un faisceau de tubes qui sont traversés par les gaz chauds sortant de la chambre 1 par la buse 9. Le faisceau tubulaire est refroidi par un fluide de refroidissement quelconque qui circule entre les tubes et qui est par exemple de l'air ou de l'eau.

L'échangeur 12 est à axe horizontal ou, de préférence, légèrement incliné vers lè bas dans le sens de circulation des gaz chauds ou vertical pour éviter les risques de dépôt de poussières dans les tubes. Le fluide de refroidissement entre dans l'échangeur par l'arrivée 13 et sort par la sortie 14.

L'échangeur 12 peut être un échangeur à ailettes. Les ailettes sont disposées à l'extérieur du tube, soit dans l'axe longitudinal, soit dans l'axe transversal. Ces ailettes sont re.roi- dies par l'air ambiant ou par l'air refoulé par un ventilateur de refroidissement.

A la sortie de l'échangeur, les gaz refroidis sont aspirés par un ventilateur de recyclage 15 qui peut fonctionner à unc température élevée comprise entre 350" et 650"C.

L'appareil comporte un conduit axial 16 de sortie des gaz combustibles qui traverse le flasque avant 17. Le conduit 16 comporte un revêtement réfractaire 18. Il est entouré par un deuxième conduit coaxial 19 comportant un revêtement isolant 20 qui délimite avec le conduit 16 un caisson annulaire 21 dans lequel débouche un conduit de refoulement du ventilateur 15. L'extrémité arrière du caisson annulaire 21 débouche dans un espace 22 qui communique avec l'espace annulaire 8. Le cylindre interne 6 comporte, dans la partie arrière, des orifices 23 d'entrée d'air.

Le ventilateur 15 aspire des gaz à la partie arrière de la chambre 1 par le conduit axial 9. Quand l'appareil est en régime normal de marche, ces gaz sortent de la chambre 1 à environ 5000 à 6000C. Ils traversent l'échangeur 12 d'où ils sortent à une température d'enrivon 3500 à 5000C. Une des fonctions de l'échangeur !2 est de réduire la température des gaz recyclés pour protéger le ventilateur 15 des hautes températures continues ou accidentelles.

Avantageusement, l'echangeur 12 comporte un dispositif de régulation de température qui agit automatiquement sur le débit du fluide de refroidissement de l'échangeur pour maintenir la température des gaz à l'entrée du ventilateur à une valeur de consigne.

La fonction de l'échangeur 12 est également d'évacuer la chaleur dégagée en excés dans l'appareil qui pourrait compremettre la résistance à haute température et donc la fiabilité.

L'échangeur 12 permet d'évacuer plus ou moins de chaleur selon le débit utile de l'appareil et selon la nature et le taux d'humidité du combustible.

L'échangeur externe 12 permet d'utiliser une régulation de température et de réintroduire les gaz recyclés dans la chambre i à une température bien déterminée, afin de maintenir dans la partie arrière de la chambre 1 une température comprise entre 5000 et 6000 à laquelle a lieu la pyrolyse des combustibles.

Les gaz refoulés par le ventilateur circulent dans le caisson annulaire 21 et refroidissent le conduit axial 16 travers lequel sortent les gaz chauds.

Les gaz circulent ensuite dans l'espace annulaire 8 et pé nètrent dans la chambre axiale 1 par les orifices 23 pour maintenir le combustible divisé en suspension et le faire tourbillonner autour de l'axe.

Etant donné le recyclage du gaz à travers le circuit qui vient d'être décrit, le combustible en suspension est entraîné vers l'avant uniquement par le dégagement gazeux dû à la pyrolyse et il atteint lentement la zone chaude située à l'avant de la chambre 1 où la température est de l'ordre de 10000C et où a lieu la gazéification du combustible par décomposition des molécules et combinaison du carbone avec l'oxygène pour donner de l'oxyde de carbone ou des gaz de synthèse contenant du carbone, de Iahydrogène et de l'oxygène. Le cylindre interne 6 est en acier inoxydable qu réfractaire. La partie avant chaude comporte, de préférence, un revêtement réfractaire 6a.

Les figures 3, 4 et 5 représentent un exemple préférentiel de réalisation des orifices 23 de recyclage d'air qui sont réalisés sous forme d'écailles découpées dans le cylindre 6 et repoussées vers l'extérieur.

La figure 3 représente une demi coupe axiale de la chambre 1 et la figure 4 une demi coupe suivant IV-IV sur lesquelles on voit les écailles 23 découpées dans le cylindre 6 qui communiquent à l'air qui pénètre dans la chambre 1, une vitesse ayant une composante tangentielle.

La figure 5 est une vue de dessus montrant l'orientation des écailles par rapport aux génératrices y yl du cylindre. Les plans de symétrie PP' des écailles sont disposés transversalement par rapport à l'axe x xl. Les plans de symétrie PP' peuvent former, avec les génératrices, un léger angle a, qui est dirigé de telle sorte que la vitesse de l'air sortant des écailles ait une composante axiale dirigée vers l'avant. L'angle a peut être égal à 900, de telle sorte que la vitesse de l'air soit purement tangentielle. L'angle a est compris entre 450 et 900.

On a décrit ci-dessus le recyclage permanent des gaz qui sont prélevés dans l'axe de la chambre de gazérfication 1 à l'extré- mité arrière de celle-ci, qui sont refroidis et qui sont réinjectés dans la partie arrière de la chambre 1 à travers les écailles 23 pour maintenir les particules de combustible en suspens ion ct les faire tourbillonner autour de l'axe x xl de la chambre.La température dans la partie arrière de la chambre est maintenue entre 5000 et 600" grâce à la régulation de température à la sortie de l'échangeur 12 et les particules sont pyrolysées à cette température pendant ,='elles progressént lentement vers la partie avant de la chambre 1, q est celle où a lieu la gazéification à une température de 10000C,en présence d'un comburant gazeux contenantdel'oxygène, qui peut être de l'air, ou de l'oxygène pur ou un mélange des deux avec éventuellement de la vapeur d'eau ou d'autres gaz ou vapeurs.

On va décrire maintenant la partie avant de la chambre de gazéification.

Les gaz combustibles produits par la gazéification sortent de la chambre par le conduit axial 16 et ils traversent un échangeur 24 à tubes 25 verticaux ou inclinés pour éviter les dépôts de poussière et à chicanes 26. Les gaz chauds passent dans les tubes 25 et sortent de l'échangeur à une température comprise entre 4000 et 5500C, par la sortie 27 qui peut être latérale ou axiale.

Le gaz comburant froid entre dans l'échangeur par un conduit 28, il circule à contre-courant, comme représenté, ou bien à équicourant, entre les tubes 25 et les chicanes 26 et il ressort par un conduit 29 qui est connecté sur un collecteur 30 en forme de tore qui entoure la chambre. Le gaz comburant est refoulé par un ventilateur 31. Le conduit de refoulement du ventilateur comporte des registres motorisés 32, qui permettent de régler le débit de gaz comburant.

Pour obtenir la température de 10000C nécessaire à une bonne gazéification du combustible, il est préférable d'injecter un gaz comburant chaud afin que l'on puisse obtenir la même température avec une quantité de gaz comburant plus faible d'où la production d'un gaz plus riche. C'est pourquoi le gaz comburant est préchauffé dans un échénateur 24 duquel il ressort à une température comprise entre 1500 et 5000C, en récupérant une partie de la chaleur sensible des gaz combustibles, qui sortent du conduit 16 à une température de l'ordre de 700 à 8500C, qui est ramenée à environ 4000 à 550" à la sortie de l'échangeur.

Le gaz combustible sortant dans l'axe de la chambre 1 ne contient par de grosses particules en suspens ion car celles-ci sont maintenues à la périphérie de la chambre 1 par les forces centrifuges dues à la circulation cyclonique. Par contre, il contient des cendres et poussières fines qui sont entraînées par le gaz et qui sont séparées par des filtres ou autres dispositifs de dépoussiérage situés au delà de la sortie 27.

Le gaz comburant est injecté à la périphérie de 1n partie avant de la chambre 1 par plusieurs dispositifs 33 qui sont connectés par des tubes 34 sur le collecteur 30.

La figure 6 représente une coupe verticale axiale de la chambre de gazéification 1 et la figure 7 représente une coupe transversale VII-VII de la figure 6.

On retrouve sur ces deux figures les parties du circuit de recyclage décrites précédemment. On voit sur la figure 6, que le conduit axial 16, qui est en acier inoxydable ou réfractaire, porte à l'intérieur un revêtement réfractaire 18 qui est en un matériau ayant de très bonnes propriétés anti-abrasives et qui est insensible à toute attaque ou corrosion par les cendres pulvérulentes fines contenues dans le gaz combustible, par exemple en carbure de silicium.

Le conduit 16 porte, sur sa face externe, des picots métalliques 35 formés par des bouts de tiges ou des goujons soudés radialement sur la tôle et qui servent à dissiper les calories et à refroidir le conduit 16. L'extrémité avant du caisson annulaire 21 est obture par une tôle flexible 36 dont la déformabilité permet d'encaisser les dilatations du conduit 16.

Cette tôle 36 porte également sur sa face interne des picots de refroidissement 37.

Chaque dispositif 33 d'injection de gaz comburant comporte une plaque externe démontable 38 portant au centre un conduit 39 d'arrivée de gaz comburant qui est raccordé par une bride 40 sur le conduit 34. Les plaques 38 portent, sur leur face interne, un revêtement isolant thermique 41.

Le conduit 39 est connecté sur un collecteur 42 qui est situé dans l'espace annulaire 8 et qui est parallèle à l'axe x xl. Chaque collecteur 42 porte une rangée de plusieurs buses 43 qui pénètrent radialement dans la partie avant de la chambre 1.

Les buses 43 pénètrent dans la chambre 1 sur une longueur de plusieurs centimètres et comportent, à leur extrémiste, des orifices d'injection de gaz, de telle sorte que l'injection a lieu à une certaine distance de la paroi interne de la chambre 1.

Les buses 43 peuvent être disposées dans des plans transversaux comme le représente la figure 6.

En variante, l'axe des buses peut être légèrement incliné vers l'avant et faire, avec le plan transversal, un angle de l'ordre de 100. Chaque buse comporte un conduit axial 44 qui alimente plusieurs canaux d'injection dirigés tangentiellement.

La figure 8 représente un mode de réalisation d'une buse 43. La figure 8 est une coupe axiale de la buse par un plan transversal perpendiculaire à l'axe x xl.

L'extrémité avant de chaque buse porte une plaquette 45 en un matériau réfractaire qui est fixée en biais sur la buse,par exemple suivant une découpe en biais faisant un angle d'environ 300 avec l'axe y yl de la buse. Chaque plaquette 45 est percée de plusieurs conduits 46 d'injection de gaz comburant qui sont perpendiculaires à la plaquette et qui font donc un angle de l'ordre de 300 avec l'axe z zl de la buse de sorte que le gaz comburant sort des conduits 46 avec une composante tangentielle. Les conduits 46 peuvent également être percés en biais à travers la plaquette et l'angle de la coupe peut être différent de 30".

La figure 8 représente un mode de réalisation dans lequel le plan des plaquettes 45 est perpendiculaire aux plans transversaux, de sorte que les conduits 46 sont situés dans des pIans transversaux. En variante, les coupes biaises des buses 43 et les plaquettes 45 peuvent être situées dans des plans faisant un angle avec les plans transversaux, de sorte que les conduits 46 font également un angle compris par exemple entre 0 et 300 avec les plans transversaux et que la vitesse du gaz comburant à la sortie des conduits 46 a une composante axiale dirigée vers l'avant.

On a représenté par des fleches sur la figure 6 la direction de la vitesse du gaz comburant à la sortie des buses 43 dans une variante où les conduits 46 sont légèrement inclinés vers l'avant.

La disposition des buses d'injection de gaz comburant qui vient d'être décrite permet de démonter facilement les buses pour et les entretenir. Elle permet de donner aux canaux d'injection 46 une orientation optima.

Elle permet d'éloigner de la paroi interne de la chambre les flammes, ce qui évite le dépôt éventuel de cendres contre la paroi. Elle permet d'obtenir une flamme annulaire homogène décollée de la paroi. Elle permet de communiquer aux particules en suspension une forte turbulence qui éloigne ces particules de l'axe par effet de centrifugation tant qu'elles n'ont pas été complètement gazéifiées et réduites à l'état de cendres très fines.

On voit sur les figures 6 et 7 un brûleur 47 de préchauffage du gazéificateur qui est alimenté par un combustible riche,liquide ou gazeux.

La figure 9 représente une vue en coupe suivant IX-IX du brûleur 47 qui est intercalé entre deux paires de buses 43 d'injection de gaz comburant qui sont ramenées dans le plan de la coupe. Le brûleur 47 comporte un tube unique contenant une canne axiale d'injection de combustible et un conduit annulaire d'injection d'air de combustion qui injecte celui-ci, soit axialement, soit en rotation autour de la canne d'injection axiale. On voit sur la figure 7 que le brûleur 47 n'est pas disposé radialement de sorte que la flamme a une direction tangentielle qui permet un préchauffage homogène et rapide et qui entretient le mouvement circulaire.

Les figures 6 et 7 montrent les dispositifs utilisés pour protéger les parois de la zone chaude, c'est-à-dire de la partie avant de la chambre de combustion.

Le cylindre intérieur et le flasque 48 qui obture l'ex- trémité avant de celui-ci comportent un revêtement intérieur 6a, 6b en matériau réfractaire de faible émaisseur. De même, le conduit de sortie comporte un revêtement réfractaire 18. Avantageusement les revêtements 6a, 6b et 18 sont composés de pièces préfor mées, en matériaux précuits ayant une bonne conductibilité thermique, sans aucune isolation entre le revêtement et la paroi métallique, afin de faciliter le transfert de calories vers l'arrière du revêtement où la chaleur transférée est évacuée par le fort débit de gaz recyclés, ce qui permet de limiter la température de la paroi interne à une valeur inférieure à la température du début de fusion des cendres.Ce revêtement bon conducteur thermique permet de répartir correctement la chaleur dégagée, ce qui évite toute déformation de la structure.

Selon un mode de réalisation, les revêtements 6a, 6b et 18 sont en grains de carbure de silicium noyés dans un liant réfractaire, tel qu'un liant nitruré ou électrofondu ou tout autre liant équivalent.

On voit sur la figure 6 que le cylindre intérieur 6 comporte, dans la partie avant, une section de plus grand diamètre permettant de loger le revêtement 6a, de telle sorte que la face interne de celui-ci soit alignée avec la face interne de la partie arrière portant les écailles 23.

Les figures 10 et 11 représentent une vue de face et une coupe axiale du flasque 48 obturant l'extrémité avant de la chambre de gazéification. Le flasque 48 comporte une structure composée d'un moyeu cylindrique 49 portant à l'extrémité avant des pattes 50 sur lesquelles vient se fixer une bride 51 visible sur la figure 6 portant le conduit axial 16 qui traverse avec du jeu le moyeu 49. Le moyeu 49 porte plusieurs bras radiaux 51, par exemple dans le cas de la figure, huit bras 51 qui sont constitués par des profilés en I ou en U.

La face interne du flasque est composée de huit plaques indépendantes 48 en forme de secteurs circulaires qui portent des pattes 52 qui viennent se placer deux à deux en regard et qui sont reliés par un boulon 53 pour fixer les plaques aux bras avec du jeu pour les dilatations. Les plaques 48 sont en acier inoxydable ou réfractaire.

Le moyeu 49 porte à l'extrémité arrière des pattes 54 qui supportent un anneau 55.

D'autres pattes 56 sont soudées à la périphérie des plaques 48 et elles portent un anneau 57.

Des plaques réfractaires 58, qui composent le revêtement 6b, sont préfabriquées en forme de secteurs circulaires et elles sont posées contre la face interne des plaques 48. Les plaques 58 comportent une gorge périphérique interne et externe dans lesquelles se logent respectivement les anneaux 55 et 57 qui maintiennent les plaques. Les plaques sont séparées l'une de l'autre par des jeux 59, visibles sur la figure 7, afin de permettre la libre dilatation.

On voit sur la figure 6 que les extrémités périphériques des bras 51 sont fixées en 60 au corps extérieur de l'appareil.

On voit sur les figures 6 et 7 que le corps extérieur de l'appareil comporte un revêtement isolant 61 qui est placé à l'in térieur du cylindre externe 7, ce qui permet d'éviter d'avoir à réaliser celui-ci en acier inoxydable. Ce revêtement isolant 61 porte avantageusement sur sa face interne, un revêtement 62 en tôle inoxydable mince.

On voit sur les figures 6 et 7 que l'appareil comporte un caisson 63 à la partie inférieure muni d'une porte de nettoyage 64. Le flasque arrière 4 comporte également une ouverture 65 d'accés à l'intérieur de la chambre 1 qui est munie d'une porte 66.

Le combustible solide à l'état divisé pénètre dans la chambre 1 à travers le flasque arrière 4, ce qui évite la traversée de plusieurs parois. Le conduit 3 d'amenée du combustible comporte un revêtement isolant externe 66 afin d'éviter le refroidissement du conduit. En effet, les parois du conduit étant refroidies, le dépôt de goudrons et autres produits de pyrolyse sur les parois internes pourrait perturber l'introduction du combustible solide.

Avantageusement, le conduit 3 comporte deux sas rotatifs successifs (voir figure 1). Le sas inférieur 2 n'est pas totalement étanche, mais peut fonctionner à température élevée, de l'ordre de 300 à 5000. Le sas supérieur 67 est placé entre deux brides avec interposition d'un joint isolant thermique. Il fonctionne à tempéra ture beaucoup plus faible et il est étanche.

Avantageusement, le conduit 29 par lequel le gaz comburant sort de l'échangeur 24 comporte des moyens permettant d'injecter de l'eau qui se vaporise immédiatement par suite de la température élevée du gaz comburant. Le débit d'eau est ajusté par tous les moyens connus, en fonction de la température mesurée, soit sur les gaz combustibles en amont ou en aval de l'échangeur 24, soit sur les gaz recyclés en amont ou en aval de l'échangeur 12.

L'appareil gazéificateur comporte des dispositifs de régulation automatique du débit de combustible solide et du débit de comburant en fonction de la pression dans la chambre. Ces dispositifs sont décrits dans d'autres demandes de brevet et ne font pas partie de la présente invention.

Claims (18)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour gazéifier un combustible solide à l'état finement divisé, dans une chambre cylindrique (1) à axe sensiblement horizontal, dans laquelle ledit combustible est introduit au voisinage de l'extrémité arrière (4) et est maintenu en suspension par un courant de gaz chaud qui tourbillonne autour de l'axe (x xl) de ladite chambre, lequel courant de gaz chaud est obtenu en prélevant des gaz au centre de l'extrémité arrière de la chambre et en les recyclant à la périphérie de celle-ci, caractérisé en ce que l'on fait passer les gaz qui ont été prélevés dans la chambre, dans un échangeur refroidisseur (12), situé à l'extérieur de ladite chambre et on les injecte ensuite à l'extrémité avant d'un espace annulaire (8) situé autour de ladite chambre dans lequel ils circulent de l'avant vers l'arrière où ils pénètrent tangentiellement dans la chambre par des orifices périphériques,

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on régule le débit de fluide de refroidissement traversant ledit échangeur pour maintenir la température des gaz recyclés sortant de l'échangeur à une valeur de consigne réglable.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite valeur de consigne est comprise entre ?000C et 6000C.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce que les gaz sortant dudit échangeur Sont in jectés dans un caisson annulaire (21) qui entoure un conduit axial (16) de sortie du gaz combustible chaud situé à l'extrémité avant de ladite chambre.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, selon lequel on injecte à la périphérie de la partie avant de ladite chambre de gazéification un gaz comburant, caractérisé en ce que, avant d'être injecté, ledit gaz est préchauffé dans un échangeur, vertical ou incliné, à travers lequel circulent les gaz combustibles chauds'sortant de l'extrémité avant de ladite chambre de gazeification.

6. Dispositif pour gazéIfier un combustible solide à l'état finement divisé dans une chambre de gazéification cylindrique (1) à axe (x xl) sensiblement horizontal, dans lequel ledit combustible est maintenu en suspens ion dans un courant de gaz recyclés, lequel dispositif est du type comportant des moyens (3, 2, 67) pour introduire un combustible à l'état finement divisé à la partie arrière de ladite chambre, une chambre annulaire (8) qui entoure ladite chambre et des moyens pour prélever des gaz au centre de l'extrémité arrière de la chambre et pour les recycler dans ladite chambre annulaire (8) d'où ils pénètrent dans ladite chambre à travers des orifices (23) situés dans la paroi périphérique (6) de ladite chambre, caractérisé en ce que lesdits moyens de recyclage comportent un échangeur- refroidisseur (12) qui est placé à l'extérieur de ladite chambre (1).

7. Dispositif selon la revendication 6 dans lequel les moyens de recyclage des gaz chauds comportent un conduit d'aspiration axial (9), caractérisé en ce que ledit conduit comporte des moyens permettant d'ajuster la longueur axiale (x) de pénétration à l'inté- rieur de ladite chambre.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 et 7 dans lequel ladite chambre comporte à l'extrémité avant, un conduit axial (16) de sortie des gaz combustibles chauds, caractérisé en ce que ledit conduit est entouré par un caisson annulaire (21) qui est connecté sur la conduite de refoulement du ventilateur (15) de recyclage des gaz, lequel caisson communique avec l'extrémité avant de ladite chambre annulaire (8) entourant la chambre de gazéification (1).

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit conduit axial (16) est un conduit en acier portant sur sa face interne un revêtement réfractaire (18) en un matériau bon conducteur thermique résistant à l'abrasion et portant, sur sa face externe des pièces métalliques (35) qui s'étendent radialement dans ledit caisson (21) pour refroidir ledit conduit.

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que lesdits orifices (23) sont des écailles découpées dans la paroi périphérique (6) de la chambre de gazéification et repoussées vers I'extérleur, ayant un plan de symétrie (PP') qui est dirigé transversalement et qui forme avec les génératrices du cylindre un angle (a) qui est compris entre 450 et 90" et qui est orienté de telle sorte que les gaz recyclés pénètrent dans ladite chambre (1) avec une vitesse ayant une composante tangentielle, une composante radiale et une composante axiale dirigée vers l'avant.

11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un deuxième echangeur-réchauffeur (24), qui comporte des tubes (25) verticaux ou inclinés à travers lesquels les gaz chauds sortant de la chambre circulent en montant, lequel échangeur sert à préchauffer le gaz comburant qui cirucle entre les tubes.

12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte un collecteur en forme d'anneau torique (30) qui est disposé autour de la chambre de combustion, lequel collecteur est connecté, d'une part, par un conduit (29) sur la sortie du gaz comburant dudit échangeur (24) et, d'autre part, par des conduits (34) sur des dispositifs démontables (33) d'injection de gaz comburant dans la partie avant de ladite chambre (1).

13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdits dispositifs (33) d'injection de comburant comportent une plaque démontable (38) portant un conduit central (39) qui est connecté sur un collecteur (42) portant une rangée de buses (43) qui pénètrent radialement à l'intérieur de ladite chambre.

14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'extrémité de chaque buse d'injection de comburant (43) est découpée en biais par un plan faisant avec l'axe de la buse un angle de l'ordre de 300 et porte une plaquette (45) en un matériau réfractaire à travers laquelle sont percés des conduits (46) d'injection de gaz comburant qui sont éloignés de la paroi interne de la chambre et qui débouchent dans celle-ci avec une orientation telle que la vitesse du gaz comburant ait une composante tangentielle et eventuellement une composante radiale et une composante axiale dirigée vers l'avant.

15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 14, caractérisé en ce que l'extrémité avant de ladite chambre de gazéification est obturéé par un flasque composé d'un moyeu central portant des bras radiaux sur lesquels sont fixées, avec du jeu, des plaques (48) en acier inoxydable ou réfractaire et des plaques (58) de revêtement réfractaire bon conducteur thermique, lesquelles pla7 ques (48, 58) ont la forme de secteurs circulaires.

16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 15, caractérisé en ce que le conduit (3) d'alimentation en combustible divisé, pénètre dans la chambre de gazéification, à travers le flasque arrière (4) et comporte un revêtement calorifuge sur sa face externe (66) et deux sas successifs, un sas inférieur (2) résistant à une température élevée et un sas supérieur (67) étanche.

17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 16, caractérisé en ce que ladite chambre annulaire (8) est délimitée vers l'extérieur par une paroi composée d'un cylindre en acier doux portants sur sa face interne, un revêtement isolant (6).

18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 17, caractérisé en ce que ledit conduit (29) reliant la sortie de l'échangeur-réchauffeur (24) audit collecteur annulaire (30) comporte des moyens d'injection d'un débit d'eau ajusté en fonction de la température des gaz combustibles ou de la température des gaz recyclés.