FR2511028A1 - Gasifier for carboniferous materials - employing downwards air flow through combustion zone surrounded by distn. zone before gasification - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé pour la gazéification de matières carbonées à haute teneur en produits volatils, tells que du bois.et des déchets végétaux pouvant être humides en vue de la production d'un gaz combustible, propre et exempt de goudrons, utilisable pour le chauffage, le fonctionnement des moteurs thermies ou en tant que gaz ce 3synthèse. The present invention relates to a process for the gasification of carbonaceous materials with a high content of volatile products, such as wood. And vegetable waste which can be wet for the production of a combustible gas, clean and free of tar, usable for heating, the operation of internal combustion engines or as a gas this synthesis.
L'invention vise également une installation pour la mise en oeuvre du procédé précité. The invention also relates to an installation for implementing the above method.
Les gazogènes connus, à circulation inversée de gaz permettent d'obtenir un gaz combustible et ont été utilisés largement pour l'alimentation en carburants des moteurs de voiture ou de camion. Known gas generators, with reverse gas circulation, make it possible to obtain a combustible gas and have been widely used for supplying fuels to car or truck engines.
Dans ces gazogènes, les gaz formés parcourent le même trajet descendant que le combustible solide à gazéifier et baveÉ mt successivement du haut vers le bas du gazogène, des zones de séchage, de distillation, de craquage et de combustion et enfin, de gazéitication
Les pyroligneux et goudrons produits à la partie superieure du gazogène sont détruits dans la zone médiane à haute température, ce qui permet d'obtenir un gaz combustible suffisamment propre, ne donnant pas lieu à des dépôts tels que des suies ou des condensations (goudrons, acides).In these gasifiers, the gases formed travel the same downward path as the solid fuel to be gasified and slurried mt successively from top to bottom of the gasifier, drying, distillation, cracking and combustion zones and finally, gasification.
The pyroligneous and tars produced in the upper part of the gasifier are destroyed in the middle zone at high temperature, which makes it possible to obtain a sufficiently clean combustible gas, not giving rise to deposits such as soot or condensations (tars, acids).
Cependant, pour que la combustion des pyroligneux et goudrons soit totale, il convient de respecter, à tous les niveaux du gazogène, une parfaite homogénéité des températures et des écoulements du gaz et de la matière carbonée. Cette parfaite homogénéité est d'autant plus difficile à obtenir que la dimension du gazogène est importante. De plus, dans les gazogènes de grande dimension, on augmente les risque d'obturation des injecteurs d'air par les cendres en fusion. However, for the combustion of pyroligneous and tars to be complete, it is necessary to respect, at all levels of the gasifier, perfect homogeneity of the temperatures and flows of the gas and the carbonaceous matter. This perfect homogeneity is all the more difficult to obtain the larger the size of the gasifier. In addition, in large gas generators, there is an increased risk of the air injectors being blocked by molten ash.
Pour faciliter la destruction des goudrons et améliorer l'homogénéité des températures et de l'écoulement des gaz, on a proposé d'inverser la circulation des gaz dans la partie supérieure du gazogène, pour recueillir les gaz de distillation au sommet de l'appareillage, refouler ces gaz au moyen d'une trompe dans une chambre de combustion extérieure et réinjecter les gaz à haute température dans la zone médiane de 11 enceinte du gazogène. To facilitate the destruction of tars and improve the uniformity of temperatures and gas flow, it has been proposed to reverse the gas circulation in the upper part of the gasifier, to collect the distillation gases at the top of the apparatus , discharge these gases by means of a suction pump into an external combustion chamber and reinject the gases at high temperature into the middle zone of the enclosure of the gas generator.
Ainsi, une partie de ces gaz remonte dans l'appareil et se trouve recyclée, après avoir provoqué la distillation de la matière carbonée fraiche et une autre partie redes cent dans l'appareil où elle gazéifie le charbon résultant de la distillation de la matière carbonée, pour donner naissance à un gaz combustible propre et exempt d'hydrocar bure lourds. Thus, a part of these gases rises in the apparatus and is recycled, after having caused the distillation of the fresh carbonaceous material and another part redes cent in the apparatus where it gasifies the coal resulting from the distillation of the carbonaceous material , to give rise to a clean combustible gas free of heavy hydrocarbons.
Le développement industriel de ce type de gazogène s'est trouvé limité par les difficultés d'extrapolation aux grandes puissances. The industrial development of this type of gasifier has been limited by the difficulties of extrapolation to the big powers.
Pour remédier à cette difficulté, on a proposé récemment un gazogène à lit fixe horizontal ou incliné, de matières carbonées solides, dans lequel la combustion des gaz de distillation s'opère au sein même du gazogène, au-dessus de la couche de matières carbonées. Une partie des gaz de combustion est recyclée à travers la couche de matières carbonées fraiche qu'elle contribue à distiller et l'autre partie des gaz traverse un talus de charbon de bois qu'elle gazéifie. Les goudrons sont ainsi détruits dans la chambre de combustion située en dehors de la charge de matières carbonées. L'utilisation d'une turbine de ventilation pour recycler les gaz, permet d'accroître notablement les débits et d'accélérer les échanges avec la masse de matières carbonées. To remedy this difficulty, a gasifier with a fixed horizontal or inclined bed recently made of solid carbonaceous materials has been proposed, in which the combustion of the distillation gases takes place within the gasifier itself, above the layer of carbonaceous materials. . Part of the combustion gases is recycled through the layer of fresh carbonaceous materials which it helps to distill and the other part of the gases passes through a embankment of charcoal which it gasifies. Tar is thus destroyed in the combustion chamber located outside the charge of carbonaceous materials. The use of a ventilation turbine to recycle the gases makes it possible to significantly increase the flow rates and speed up exchanges with the mass of carbonaceous materials.
Les difficultés rencontrées dans une telle installation résultent d'une part, de sa complexité (ventilateur travaillant à haute température) et d'autre part, dans ï'entralnement des cendres et du charbon dans le circuit de recyclage où ils provoquent des dépôts et une usure de la turbine de ventilation par abrasion. The difficulties encountered in such an installation result, on the one hand, from its complexity (fan working at high temperature) and, on the other hand, in the entrainment of ash and coal in the recycling circuit where they cause deposits and a wear of the ventilation turbine by abrasion.
Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients des réalisations connues, en créant un procédé et une installation de gazéification de matières carbonées solides, à haute teneur enproduits volatils, permettant:
- de traiter des matières carbonées relativement humides,
- de produire des gaz combustibles propres, sans goudrons et à très faible teneur en hydrocarbures,
- d'obtenir un haut rendement énergétique,
- une extrapolation possible à de très fortes puissances, tout en étant de mise en oeuvre simple et peu onéreuse.The aim of the present invention is to remedy the drawbacks of known embodiments, by creating a process and an installation for gasifying solid carbonaceous materials, with a high content of volatile products, allowing:
- to treat relatively wet carbonaceous materials,
- to produce clean combustible gases, without tar and with a very low hydrocarbon content,
- obtain high energy efficiency,
- A possible extrapolation to very high powers, while being simple and inexpensive to implement.
Dans le procédé visé par l'invention, on crée, dans une enceinte alimentée en air et en matières carbonées, une zone de séchage et de distillation de la matière carbonée, une chambre de combustion de: produits de distillation de la matière carbonée, et une zone de gazéification du carbone résultant de la distillation, cette dernière étant traversée par les gaz de combustion des produits de distillation. In the process targeted by the invention, a drying and distillation zone for the carbonaceous material is created in an enclosure supplied with air and carbonaceous materials, a combustion chamber for: distillation products of the carbonaceous material, and a gasification zone for the carbon resulting from the distillation, the latter being traversed by the gases of combustion of the distillation products.
Suivant l'invention, ce procédé est caractérisé en ce que la chambre de combustion des produits de distillation est créée dans une zone située à l'extérieur de la matière carbonée, et simultanément sur le parcours des gaz et de cette matière carbonée, entre la zone de séchage et de distillation et la zone de-gazéification du carbone résultant de la distillation. According to the invention, this process is characterized in that the combustion chamber for the distillation products is created in an area located outside the carbonaceous material, and simultaneously on the path of the gases and of this carbonaceous material, between the drying and distillation zone and the de-gasification zone of the carbon resulting from the distillation.
Les produits de distillation formés dans la zone de séchage et de distillation pénètrent dans la chambre de combustion adjacente où ils sont détruits. The distillation products formed in the drying and distillation zone enter the adjacent combustion chamber where they are destroyed.
Les gaz résultant de cette combustion sont ensuite contraints de traverser une couche de carbone résultant de la distillation, en gazéifiantcette dernière dans la zone de gazéification, avant de s'échapper à l'extérieur de l'enceinte.The gases resulting from this combustion are then forced to pass through a layer of carbon resulting from the distillation, gasifying the latter in the gasification zone, before escaping outside the enclosure.
L'expérience a montré que grâce au fait que la chambre de combustion des produits de distillation soit créée dans une zone extérieure à la matière carbonée et simultanément sur le parcours des gaz et de cette matière carbonée, entre la zone de séchage et de distillation et la zone de gazéification, il était possible d'obtenir un gaz combustible propre, sans goudrons et à très faible teneur en hydrocarbures lourds, même dans le cas où l'enceinte présente une très grande capacité de traitement. Experience has shown that thanks to the fact that the combustion chamber for the distillation products is created in an area external to the carbonaceous material and simultaneously on the path of the gases and of this carbonaceous material, between the drying and distillation zone and the gasification zone, it was possible to obtain a clean combustible gas, without tars and with a very low content of heavy hydrocarbons, even in the case where the enclosure has a very high treatment capacity.
Selon une version avantageuse de l'invention, la zone de séchage et de distillation est formée par une couche relativement mince de matières carbonées se déplaçant vers la zone de gazéification, cette couche limitant partiellement la chambre de combustion des produits de distillation, des jets d'air primaire étant soufflés à travers de ladite couche et des jets d'air secondaire étant soufflés dans la chambre de combustion. According to an advantageous version of the invention, the drying and distillation zone is formed by a relatively thin layer of carbonaceous materials moving towards the gasification zone, this layer partially limiting the combustion chamber of the distillation products, jets d primary air being blown through said layer and secondary air jets being blown into the combustion chamber.
La formation d'une couche mince de matières carbonées en contact avec la chambre de combustion et en amont de la zone de gazéification, permet d'obtenir un excellent échange thermique entre la phase solide de cette couche et la phase gazeuse, ce qui permet d1accé- lérer le processus de séchage et de distillation. The formation of a thin layer of carbonaceous materials in contact with the combustion chamber and upstream of the gasification zone, makes it possible to obtain an excellent heat exchange between the solid phase of this layer and the gas phase, which allows access - speed up the drying and distillation process.
De préférence, les jets d'air secondaire sont soufflés vers la zone de gazéification, ce qui améliore l'homogénéisation des gaz en cours de combustion avant la traversée de la zone de gazéification et permet d'accroitre ainsi le rendement de la réaction de gazéification. Preferably, the jets of secondary air are blown towards the gasification zone, which improves the homogenization of the gases during combustion before crossing the gasification zone and thus makes it possible to increase the yield of the gasification reaction. .
Suivant un autre aspect de l'invention, l'installation visée par l'invention comprend une enceinte, des moyens pour alimenter cette dernière en matières carbonées solides, des moyens pour extraire de cette enceinte le carbone résiduel et les gaz combustibles formés, des moyens pour créer dans cette enceinte une zone de séchage et de distillation de la matière carbonée, et une zone d gazéification du carbone résultant de la distillation, des moyens étant prévus pour insuffler de l'air dans lesdites zones de séchage et de distillation et dans ladite chambre de combustion.Cette installation est caractérisée en ce que l'enceinte comprend des moyens pour créer la chambre de combustion dans une zone située à l'extérieur de la matière carbonée et simultanément sur le parcours des gaz formés et de la matière carbonée, entre la zone de séchage et de distillation et la zone de gazéification. According to another aspect of the invention, the installation targeted by the invention comprises an enclosure, means for supplying the latter with solid carbonaceous materials, means for extracting from this enclosure the residual carbon and the combustible gases formed, means to create in this enclosure a zone for drying and distilling the carbonaceous material, and a zone for gasifying the carbon resulting from the distillation, means being provided for blowing air into said drying and distillation zones and into said combustion chamber. This installation is characterized in that the enclosure comprises means for creating the combustion chamber in an area located outside the carbonaceous material and simultaneously on the path of the gases formed and of the carbonaceous material, between the drying and distillation zone and the gasification zone.
Selon une version préférée de l'invention, l'enceinte présente une partie supérieure évasée vers le haut, cette partie renfermant une cloison dont le bord périphérique délimite avec la paroi de cette partie évasée, un passage annulaire permettant l'écoulement de la matière carbonée le long de la paroi précitée, sous la forme d'une couche annulaire, cette cloison présentant des orifices pour envoyer des jets d'air secondaire dans la chambre de combustion et la paroi de la partie évasée, présentant en regard de la couche annulaire de matières carbonées des ouvertures pour insuffler des jets d'air primaire à travers cette couche. According to a preferred version of the invention, the enclosure has an upper part flared upwards, this part enclosing a partition whose peripheral edge delimits with the wall of this flared part, an annular passage allowing the flow of the carbonaceous material. along the aforementioned wall, in the form of an annular layer, this partition having orifices for sending jets of secondary air into the combustion chamber and the wall of the flared part, having opposite the annular layer of carbonaceous materials of the openings to inject primary air jets through this layer.
Selon une autre réalisation de l'invention, l'installation particulièrement appliquée à la gazéification d'objets volumineux en matière carbonée solide, séparés par des couches d'air, tels que des palettes ou caisses d'emballage en bois, comprend une zone de séchage et de distillation qui est constituée par un empilement des objets séparés par des couches d'air, des moyens pour insuffler de l'air à travers cet empilement, la chambre de combustion étant adjacente à cet empilement et comportant des moyens pour insuffler de l'air danscelle-ci, cette chambre de combustion étant délimitée à l'opposé de l'empilement par une paroi dont le bord inférieur est situé à une certaine distance au-dessus du fond de l'enceinte et en amont d'une cheminée d'évacuation des gaz formés, cette distance définissant la hauteur de la zone de gazéification. According to another embodiment of the invention, the installation particularly applied to the gasification of bulky objects made of solid carbonaceous material, separated by layers of air, such as pallets or wooden packaging boxes, comprises a zone of drying and distillation which is constituted by a stack of objects separated by layers of air, means for blowing air through this stack, the combustion chamber being adjacent to this stack and comprising means for blowing air air in it, this combustion chamber being delimited opposite to the stack by a wall whose lower edge is located at a certain distance above the bottom of the enclosure and upstream of a chimney d evacuation of the gases formed, this distance defining the height of the gasification zone.
D'autres particulari-té et avantages de l'invention apparaltront encore dans la description ci-après. Other particularities and advantages of the invention will appear in the description below.
Aux dessins annexés, donnés à titres d'exemples non limitatifs:
- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale schématique d'une installation conforme à l'invention;
- la figure 2 est une vue en coupe suivant le plan II-II de la figure 1;
- la figure 3 est une en coupe suivant le plan IIIo de la figure 1;
- la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'une autre installation conforme à l'invention;
- la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure 4.In the accompanying drawings, given by way of nonlimiting examples:
- Figure 1 is a schematic longitudinal sectional view of an installation according to the invention;
- Figure 2 is a sectional view along the plane II-II of Figure 1;
- Figure 3 is a section along the plane IIIo of Figure 1;
- Figure 4 is a longitudinal sectional view of another installation according to the invention;
- Figure 5 is a sectional view along the line VV of Figure 4.
On va d'abord décrire, en référence aux figures 1 à 3, une installation préférée conforme à l'invention, puis on exposera le procédé conforme à l'invention en même temps que le fonctionnement de l'installation précitée. We will first describe, with reference to Figures 1 to 3, a preferred installation according to the invention, then we will expose the method according to the invention at the same time as the operation of the above installation.
Dans la réalisation des figures 1 à 3, l'installation comprend une enceinte 1 dont la partie supérieure 2 est constituée par une trémie 3 d'alimentation en matières carbonées solides telles que bois ou déchets agricoles, et dont la partie inférieure rétrécie 4 débouche dans un compartiment 5 comportant une grille horizontale et mobile 6. Cette grille 6 est située au-dessus d'un cendrier 7. In the embodiment of FIGS. 1 to 3, the installation comprises an enclosure 1, the upper part 2 of which is constituted by a hopper 3 for supplying solid carbonaceous materials such as wood or agricultural waste, and the narrowed lower part 4 of which opens into a compartment 5 comprising a horizontal and movable grid 6. This grid 6 is located above an ashtray 7.
Le compartiment 5 est muni à sa partie supérieure d'un conduit 8 d'évacuation des gaz formés. The compartment 5 is provided at its upper part with a conduit 8 for evacuating the gases formed.
La paroi 9 de l'enceinte 1 comprise entre la trémie 3 et la partie inférieure rétrécie 4 est tronconique. Elle forme une pente de l'ordre de 500. The wall 9 of the enclosure 1 between the hopper 3 and the narrowed lower part 4 is frustoconical. It forms a slope of the order of 500.
Cette paroi tronconique 9 entoure une cloison 10 conique dont le sommet est dirigé vers le haut et situé sur l'axe de la partie tronconique 9. This frustoconical wall 9 surrounds a conical partition 10, the apex of which is directed upwards and situated on the axis of the frustoconical part 9.
Le bord périphérique 11 de la cloison 10 délimite avec la paroi tronconique 9 un passage annulaire 12 permettant l'écoulement de la matière carbonée le long de la paroi 9, sous la forme d'une couche annulaire 13. The peripheral edge 11 of the partition 10 defines with the frustoconical wall 9 an annular passage 12 allowing the flow of the carbonaceous material along the wall 9, in the form of an annular layer 13.
La paroi 9 présente en regard de cette couche annulaire 13 des ouvertures 14 pour insuffler des jets d'air primaire à travers cette couche. Ces jets d'air sont dirigés radialement vers l'axe X-X'de l'enceinte 1. The wall 9 has, opposite this annular layer 13, openings 14 for blowing jets of primary air through this layer. These air jets are directed radially towards the axis X-X 'of the enclosure 1.
Par ailleurs, la cloison 10 présente des orifices 15 pour insuffler des jets d'air secondaire dans la chambre 16 qui est délimitée par cette cloison 10 et par la couche annulaire 13 de matières carbonées. Furthermore, the partition 10 has orifices 15 for blowing jets of secondary air into the chamber 16 which is delimited by this partition 10 and by the annular layer 13 of carbonaceous materials.
Ces jets d'air secondaire sont dirigés vers le bas de l'enceinte et vers l'axe X-X'.These secondary air jets are directed towards the bottom of the enclosure and towards the axis XX '.
La couche annulaire 13 adjacente aux ouvertures 14 des jets d'air primaire constitue la zone de séchage et de distillation de la matière carbonée. The annular layer 13 adjacent to the openings 14 of the primary air jets constitutes the drying and distillation zone of the carbonaceous material.
La chambre 16 est la chambre de combustion des produits résultant de la distillation de la matière carbonée qui constitue la couche 13. The chamber 16 is the combustion chamber for the products resulting from the distillation of the carbonaceous material which constitutes the layer 13.
Sous la chambre 16 et la couche annulaire 13, se situe la zone 17 de gazéification du carbone résultant de la distillation de la matière carbonée. Under the chamber 16 and the annular layer 13, there is the zone 17 for carbonation of carbon resulting from the distillation of the carbonaceous material.
On voit donc, sur la figure 1, que l'enceinte 1 comprend des dispositions qui permettent de créer une chambre de combustion 16 dans une zone située à l'extérieur de la matière carbonée et simultanément sur le parcours des gaz formés dans cette chambre 16 et de la matière carbonée, entre la zone 13 de séchage et de distillation et la zone 17 de gazéification. It can therefore be seen, in FIG. 1, that the enclosure 1 comprises arrangements which make it possible to create a combustion chamber 16 in an area situated outside the carbonaceous material and simultaneously on the path of the gases formed in this chamber 16 and carbonaceous material, between the drying and distillation zone 13 and the gasification zone 17.
On voit d'autre part, sur la figure 1 que les ouvertures 14 situées en regard de la couche annulaire 13 communiquent avec deux compartiments annulaires séparés 18, 19 juxtaposés suivant la hauteur de la paroi tronconique 9. Ces compartiments superposés 18, 19 sont alimentés individuellement en air par des tubulures 20, 21 reliées à des moyens permettant de régler le débit de l'air dans chacun de ces compartiments. We see on the other hand, in Figure 1 that the openings 14 located opposite the annular layer 13 communicate with two separate annular compartments 18, 19 juxtaposed according to the height of the frustoconical wall 9. These superimposed compartments 18, 19 are supplied individually in air by pipes 20, 21 connected to means making it possible to adjust the air flow in each of these compartments.
Par ailleurs, le conduit 8 d'évacuation des gaz formés, également annulaire, est en contact avec les compartiments superposés 18 et 19, ce qui permet un échange thermique entre les gaz évacués et l'air primaire insufflé dans l'enceinte 1. Furthermore, the conduit 8 for evacuating the gases formed, also annular, is in contact with the superimposed compartments 18 and 19, which allows a heat exchange between the evacuated gases and the primary air blown into the enclosure 1.
L'air secondaire est amené au-dessus de la cloison perforée 10 par une tubulure 22 qui débouche dans un compartiment 23 adjacent à la cloison 10 et qui sépare cette dernière de la matière carbonée. The secondary air is brought above the perforated partition 10 by a tube 22 which opens into a compartment 23 adjacent to the partition 10 and which separates the latter from the carbonaceous material.
Le fonctionnement de l'installation que l'on vient de décrire est le suivant:
La matière carbonée introduite en haut de l'enceinte 1 s'écoule le long de la paroi 9 en formant une couche annulaire 13 autour de la chambre de combustion 16 et en regard des ouvertures 14. L'air primaire est insufflé par ces ouvertures 14 à travers la couche 13 vers la chambre de combustion 16. L'air secondaire est insufflé par les orifices 15 ménages dans la cloison tronconique 10. Après l'allumage initial de la matière carbonée, il se produit dans la zone de la couche 13 un séchage et une distillation. Les produits volatils en résultant pénètrent dans la chambre 16 où ils sont brûlés en totalité.The operation of the installation which has just been described is as follows:
The carbonaceous material introduced at the top of the enclosure 1 flows along the wall 9, forming an annular layer 13 around the combustion chamber 16 and facing the openings 14. The primary air is blown through these openings 14 through the layer 13 towards the combustion chamber 16. The secondary air is blown through the orifices 15 households in the frustoconical partition 10. After the initial ignition of the carbonaceous material, there occurs in the zone of the layer 13 drying and distillation. The resulting volatile products penetrate into chamber 16 where they are completely burned.
La distillation est réalisée avec un très bon rendement, grâce à l'excellent contact thermique de la phase solide de la couche annulaire 13 avec la phase gazeuse. The distillation is carried out with very good yield, thanks to the excellent thermal contact of the solid phase of the annular layer 13 with the gas phase.
Par ailleurs, la destruction des produits de distillation est totale grâce aux hautes températures régnant dans la chambre 16 et à la répartition uniforme de ces dernières. Le maintien d'une haute température dans la chambre 16 est réalisé en limitant les déperditions thermiques vers l'extérieur grâce à la présence de la couche annulaire 13 et des compartiments 18, 19 et 23 d'amenées d'air primaire et seeondaire. Le compartiment 23 par ailleurs, qui sépare la matière carbonée de la chambre de combustion 16 évite tout échauffement excessif de cette matière, tout en permettant un certain pré-séchage de celle-ci. Furthermore, the destruction of the distillation products is complete thanks to the high temperatures prevailing in the chamber 16 and to the uniform distribution of the latter. Maintaining a high temperature in the chamber 16 is achieved by limiting heat loss to the outside thanks to the presence of the annular layer 13 and the compartments 18, 19 and 23 of primary and seeondair air supplies. The compartment 23 moreover, which separates the carbonaceous material from the combustion chamber 16 avoids any excessive heating of this material, while allowing a certain pre-drying of the latter.
D'autre part, une distribution optimale de l'air primaire dans la chambre de combustion 16 est réalisée grâce à l'utilisation des compartiments séparés 18 et 19 alimentés en air suivant des débits réglables. On the other hand, optimal distribution of primary air in the combustion chamber 16 is achieved through the use of separate compartments 18 and 19 supplied with air at adjustable rates.
Le charbon de bois résultant de la combustion pénètre par gravité dans la zone de gazéification 17 qui est définie par la partie rétrécie 4 de l'enceinte 1. The charcoal resulting from combustion penetrates by gravity into the gasification zone 17 which is defined by the narrowed part 4 of the enclosure 1.
Cette zone 17 est traversée par les gaz à hautes températures résultant de la combustion des produits de distillation, ce qui a pour effet de gazéifier le charbon de bois suivant une réaction endothermique. Les gaz résultant sont évacués hors de l'enceinte 1 par le conduit annulaire 8 qui est en contact thermique avec le compartiment 18, 19 en assurant ainsi un pré-chauffage de l'air primaire qui est insufflé à travers la couche 13.This zone 17 is crossed by the gases at high temperatures resulting from the combustion of the distillation products, which has the effect of gasifying the charcoal according to an endothermic reaction. The resulting gases are evacuated from the enclosure 1 by the annular duct 8 which is in thermal contact with the compartment 18, 19 thereby ensuring preheating of the primary air which is blown through the layer 13.
Le gaz combustible formé est propre, exempt de goudrons et présente une très faible teneur en hydrocarbureslourds même dans le cas où la matière carbonée est initialement très humide. Ce gaz est directement utilisable pour le chauffage ou pour le fonctionnement des moteurs thermiques. The fuel gas formed is clean, free of tar and has a very low content of heavy hydrocarbons even in the case where the carbonaceous material is initially very humid. This gas can be used directly for heating or for the operation of heat engines.
L'installation conforme à l'invention peut être de très grande dimension. Elle peut par exemple traiter plusieurs dizaines de tonnes de combustible par heure. The installation according to the invention can be very large. It can, for example, process several tens of tonnes of fuel per hour.
Par ailleurs, l'installation, au lieu d'être alimentée en air peut être également alimentée en oxygène et/ou vapeur, ou C02 éventuellemet, sous une pression supérieure à la pression atmosphérique. Furthermore, the installation, instead of being supplied with air, can also be supplied with oxygen and / or vapor, or C02 optionally, under a pressure higher than atmospheric pressure.
L'encombrement de l'installation est relativement réduit du fait de l'absence d'organes annexes placés à l'extérieur de l'enceinte 1. The size of the installation is relatively small due to the absence of additional members placed outside the enclosure 1.
La construction est particulièrement simple, notamment du fait de l'absence de moyens mécaniques de brassage et de ventilation ainsi que de moyens mécaniques pour assurer le déplacement de la matière carbonée. The construction is particularly simple, in particular due to the absence of mechanical stirring and ventilation means as well as mechanical means for ensuring the displacement of the carbonaceous material.
Dans la réalisation des figures 4 et 5, on a représenté une installation appliquée à la gazéification d'objets volumineux en matière carbonée solide, tel que des palettes ou des caisses d'emballage en bois. In the embodiment of Figures 4 and 5, there is shown an installation applied to the gasification of bulky objects in solid carbonaceous material, such as pallets or wooden packaging boxes.
Cette installation comprend une enceinte 24 dont les parois sont revêtues intérieurement par une matière réfractaire 25. Cette enceinte présente à l'une de ses extrémités une porte 26 pour l'introduction de la matière carbonée et à son autre extrémité une cheminée verticale 27 pour l'évacuation des gaz formés par gazéification de la matière carbonée. This installation comprises an enclosure 24 whose walls are internally coated with a refractory material 25. This enclosure has at one of its ends a door 26 for the introduction of the carbonaceous material and at its other end a vertical chimney 27 for the evacuation of gases formed by gasification of the carbonaceous material.
La paroi supérieure 28 présente un conduit 29 qui relie l'intérieur de l'enceinte avec la cheminée 27. The upper wall 28 has a duct 29 which connects the interior of the enclosure with the chimney 27.
A l'intersection de ce conduit 29 avec la cheminée 27 est prévu un volet 30 destiné à être rabattu vers la cheminée 27 pour obturer cette dernière lors de la phase initiale de fonctionnement de l'installation et à être rabattu ensuite vers le conduit 29 pour obturer ce dernier, lorsque l'installation est en état de fonctionner normalement.At the intersection of this conduit 29 with the chimney 27 is provided a flap 30 intended to be folded down towards the chimney 27 to close off the latter during the initial phase of operation of the installation and to be folded down then towards the conduit 29 for shut off the latter, when the installation is in normal operating condition.
Le compartiment 31 adjacent à l'entrée contient un empilement de palettes 32 séparées par des couches d'air 33. Cet empilement constitue la zone de séchage et de distillation de la matière carbonée constituée par le bois des palettes 32. The compartment 31 adjacent to the entrance contains a stack of pallets 32 separated by layers of air 33. This stack constitutes the zone for drying and distilling the carbonaceous material constituted by the wood of the pallets 32.
Le long des deux parois longitudinales 34 de l'enceinte 24 sont disposés deux conduits verticaux 35 d'amenée d'air présentant des orifices pour insuffler des jets d'air primaire 36 vers l'empilement de palettes 32, de façon que cet air pénètre entre les palettes 32 et traverse l'empilement de ces dernières. Along the two longitudinal walls 34 of the enclosure 24 are arranged two vertical air supply conduits 35 having orifices for blowing jets of primary air 36 towards the stack of pallets 32, so that this air penetrates between the pallets 32 and crosses the stack of the latter.
L'installation comporte d'autre part une paroi verticaîe36a dont le bord inférieur 37 est situé à une certaine distance au-dessus du fond 38 de l'enceinte 24. Ce bord inférieur 37 de la paroi verticale 36 est situé en amont de l'entrée 39 de la cheminée 27 d'évacuation des gaz formés, relativement à la direction de déplacement de ces derniers. The installation also comprises a vertical wall 36a whose lower edge 37 is located at a certain distance above the bottom 38 of the enclosure 24. This lower edge 37 of the vertical wall 36 is located upstream of the inlet 39 of the chimney 27 for evacuating the gases formed, relative to the direction of movement of the latter.
La paroi supérieure 28 et la paroi verticale 36a de l'enceinte 24, ainsi que la surface 40 du charbon 41 formé par la combustion des palettes 32 et qui s'étale sur le fond 38 de l'enceinte, délimitent une chambre de combustion 42. The upper wall 28 and the vertical wall 36a of the enclosure 24, as well as the surface 40 of the coal 41 formed by the combustion of the pallets 32 and which spreads over the bottom 38 of the enclosure, delimit a combustion chamber 42 .
Derrière la paroi verticale 36a sont disposés des compartiments superposés 43, 44, 45, 46 alimentés en air et agencés pour insuffler des jets d'air secondaire 47 dans la chambre 42 vers l'empilement de palettes 32. Behind the vertical wall 36a are arranged superimposed compartments 43, 44, 45, 46 supplied with air and arranged to inject secondary air jets 47 into the chamber 42 towards the stack of pallets 32.
La partie du charbon 41 répandue sur le fond 38 de l'enceinte et située en aval du bord inférieur 37 de la paroi verticale 36a, représente la zone de gazéification. La hauteur de cette zone est donc définie par la distance comprise entre le bord inférieur 37 de la paroi verticale 36aet le fond 38 de l'enceinte. The part of the coal 41 spread over the bottom 38 of the enclosure and located downstream of the lower edge 37 of the vertical wall 36a, represents the gasification zone. The height of this zone is therefore defined by the distance between the lower edge 37 of the vertical wall 36a and the bottom 38 of the enclosure.
On constate donc que l'installation représentée sur les figures 4 et 5 présente en commun avec celle représentée sur les figures 1 à 3, le fait que la chambre de combustion est créée dans une zone située à l'extérieur de la matière carbonée et simultanément, sur le parcours des gaz et de cette matière carbonée, entre la zone de séchage et de distillation et la zone de gazéification du carbone résultant de la distillation. It can therefore be seen that the installation shown in Figures 4 and 5 has in common with that shown in Figures 1 to 3, the fact that the combustion chamber is created in an area located outside the carbonaceous material and simultaneously , on the path of the gases and of this carbonaceous material, between the drying and distillation zone and the gasification zone of the carbon resulting from the distillation.
Cette disposition permet d'obtenir à la fois, une destruction complète des goudrons et autres matières volatiles provenant de la distillation du bois des palettes 32 et un excellent rendement de la réaction de gazéification. This arrangement makes it possible to obtain both a complete destruction of the tars and other volatile materials originating from the distillation of the wood from the pallets 32 and an excellent yield from the gasification reaction.
Ces excellents rendements s'expliquent d'une part, par les échanges thermiques optimaux réalisés entre les différentes zones en contact et par le fait que les jets d'air primaire 36 sont envoyés en contact de couches minces du combustible frais 32 et les jets d'air secondaire 47 provoquent une recirculation interne des gaz-dans la chambre de combustion 42 ce qui permet d'obtenir une homogénéisation optimale des températures et des compositions des gaz avant la traversée de la couche de charbon 41. These excellent yields are explained on the one hand, by the optimal heat exchanges carried out between the different zones in contact and by the fact that the primary air jets 36 are sent in contact with thin layers of fresh fuel 32 and the jets d the secondary air 47 causes an internal recirculation of the gases in the combustion chamber 42 which makes it possible to obtain an optimal homogenization of the temperatures and of the compositions of the gases before passing through the layer of coal 41.
Comme dans le cas de la réalisation précédente, le gaz formé dans la chambre de-combustion 16, après destruction des goudrons et autres produits volatils, est contraint de traverser la couche de charbon 41, en réalisant ainsi avec un excellent rendement, la gazéification de ce charbon 41. As in the case of the previous embodiment, the gas formed in the combustion chamber 16, after destruction of the tars and other volatile products, is forced to pass through the carbon layer 41, thereby achieving with excellent efficiency, the gasification of this coal 41.
D'autre part, comme dans le cas de la réalisation précédente, le gaz combustible formé et évacué par la cheminée 27 est propre et exempt de goudrons, même dans le cas où les palettes 32 ou autres matières carbonées utilisées sont humides. On the other hand, as in the case of the previous embodiment, the combustible gas formed and evacuated by the chimney 27 is clean and free of tar, even in the case where the pallets 32 or other carbonaceous materials used are wet.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples que l'on vient de décrire et on peut apporter à ceux-ci de nombreuses modifications, sans sortir du cadre de l'invention. Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described and many modifications can be made to them, without departing from the scope of the invention.
Ainsi, le procédé selon l'invention, peut être mis en oeuvre dans une installation dans laquelle une couche continue de matière carbonée est déplacée en continu dans une enceinte, à l'aide de moyens mécaniques tels que tapis roulant, vis ou analogues, vers une zone de gazéification à lit fixe. Dans ce cas, l'air primaire est soufflé au travers de la couche, dans la chambre de combustion située au-dessus de cette couche. L'air secondaire est envoyé dans cette chambre vers la couche de matière carbonée et vers la zone de gazéification. Thus, the method according to the invention can be implemented in an installation in which a continuous layer of carbonaceous material is moved continuously in an enclosure, using mechanical means such as conveyor belt, screws or the like, towards a fixed bed gasification area. In this case, the primary air is blown through the layer, into the combustion chamber located above this layer. Secondary air is sent into this chamber to the layer of carbonaceous material and to the gasification zone.
Par ailleurs, dans le cas de la réalisation selon les figures 4 et 5, l'empilement de palettes 32 peut être remplacé par d'autres objets volumineux en bois tels que des caisses d'emballage empilées les unes sur les autres de façon à créer des couches d'air entre elles. Furthermore, in the case of the embodiment according to FIGS. 4 and 5, the stack of pallets 32 can be replaced by other bulky wooden objects such as packaging boxes stacked on top of each other so as to create layers of air between them.
D'autre part, dans le cas des réalisations selon les figures 4 et 5, on peut réaliser un apport d'énergie extérieure par exemple électrique au moyen de résistances de chauffage ou d'arcs pour obtenir dans la chambre de combustion 16, 42 la température désirée, en vue d'une diminution de la consommation d'oxygène ou d'un enrichissement du gaz. On the other hand, in the case of the embodiments according to FIGS. 4 and 5, it is possible to provide an external energy supply, for example electrical, by means of heating resistors or arcs to obtain in the combustion chamber 16, 42 the desired temperature, with a view to reducing oxygen consumption or enriching the gas.
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