FR2914314A1 - Procede et installation pour la gazeification a puissance variable de matieres combustibles. - Google Patents

Abstract

Le procédé de gazéification selon l'invention fait intervenir d'une installation comprenant 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 est injecté dans le ciel de la chambre de traitement (8) avec un gaz comburant, de manière à engendrer une réaction d'oxydation exothermique apportant l'énergie nécessaire aux réactions de pyrolyse et de gazéification,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 (8), de leur nature et/ ou des besoins en puissance énergétique.

Description

10 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 15 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 25 thermochimiques. • 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 30 déchets ménagers, les boues d'épuration des eaux, etc. 1 20 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 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. 2914314 -3-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 5 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, 10 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 traitement 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 15 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 20 zone de gazéification.

L'invention a donc plus particulièrement pour but un procédé de gazéification qui permette d'obtenir ce résultat grâce à une adaptation fonctionnelle de la chambre de traitement et ce, sans accroître significativement le coût de 25 l'installation.

Ce procédé fait intervenir une installation comprenant 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 30 extraction de gaz de pyrolyse, puis par une zone de gazéification de dimensions variables dans laquelle s'effectue une extraction de gaz de 2914314 -4- 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. 5 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 notamment de leur degré d'hygrométrie et/ou des besoins en puissance 10 énergétique.

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 15 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 20 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 25 mise en oeuvre du procédé précédemment défini, cette installation comprenant une chambre de traitement comportant une sole sur laquelle circule le lit de matière combustible, cette sole étant divisée en au moins trois zones, à savoir :

une zone amont dans laquelle s'effectue un processus de séchage/pyrolyse 30 et qui est équipée de moyens d'extraction du gaz de pyrolyse à débit variable, ces moyens 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 du réacteur, dans le but d'apporter l'énergie nécessaire aux réactions de pyrolyse, de gazéification et de dégrader les goudrons contenus dans les gaz de pyrolyse, une zone aval dans laquelle s'effectue 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, raccordés à un circuit d'extraction commun des gaz de synthèse, un zone intermédiaire, située entre les zones amont et aval et équipée de moyens d'extraction raccordés, 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 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 : 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 carburant 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, la superficie de la zone de pyrolyse, le débit de recirculation, la superficie 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, notamment de goudrons, cette filière comprend au moins un équipement ayant notamment 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 conçue 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 10 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 ;

15 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 20 fixe 1 de forme tubulaire, par exemple de section circulaire ou polygonale, dont l'une des extrémités (amont) est équipée d'un système d'alimentation en matière combustible 2 et dont l'autre extrémité aval est équipée d'un système d'extraction des cendres 3.

25 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 30 dans ladite chambre 8. La matière délivrée par le sas 7, sur cette aire de 2914314 -8- refoulement 9, est repoussée vers l'intérieur de la chambre 8 par un poussoir 10 à mouvement alternatif.

Au-delà de l'aire de refoulement 9, la sole de la chambre de traitement est 5 formée par une succession d'aires d'extraction de gaz comportant chacune une grille 11 à 15 sur laquelle le lit de matière combustible peut circuler sous l'effet d'entraînement du poussoir 10.

Sous chacune des grilles 11 à 15 est disposée une trémie T1 à T5 dont la partie inférieure est munie d'un obturateur ou registre 16 à 20 destiné à permettre l'évacuation des particules fines de matière passant au travers 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 T1 à T4 sont chacune raccordées à l'entrée d'aspiration d'un circuit 20 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 25 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. 30 2914314 -9- 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 10 sont entraînées 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 15 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, les 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) définissent 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, 5 2914314 -10- 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 10 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 15 (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 20 besoin en puissance énergétique.

Plus concrètement, la variation de puissance énergétique d'une telle installation est réalisable par une combinaison des actions suivantes :

25 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 30 vannes 28, 29, 30 et 31, 5 2914314 -11- 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 5 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 10 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.

15 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.

20 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 ; 25 cette boucle de régulation est inévitable pour des questions de sécurité. Une boucle de régulation de la température des gaz de synthèse par action sur le débit de comburant injecté dans le brûleur. Cette action peut être effectuée en réglant la vitesse de la turbine ; la qualité du gaz de synthèse et son pouvoir calorifique instantané dépendent de la quantité de comburant 30 (ou d'oxygène) introduite dans le système et de la température à l'intérieur de la chambre de réaction. 2914314 - 12- 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. 5 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 horizontale, il est bien entendu 10 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, 15 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.

20 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 25 une plage importante. Un gazogène conçu pour une puissance moyenne de 1MWh peut voir sa puissance varier de plusieurs centaines de KWh à plusieurs MWh. Les changements de puissance peuvent s'effectuer instantanément et très facilement (automatisation totale) sans conséquence sur la qualité du gaz de 30 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 2914314 - 13 - 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 5 variations de pouvoir calorifique instantané par une variation inversement proportionnelle de débit afin 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 10 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 15 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 CO2 avec un excellent rapport CO/CO2 et l'hydrogène en H2 et H2O avec là aussi, un excellent rapport H2/H2O. Les jus pyroligneux 20 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 25 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 30 l'oxygène permet de réduire de moitié le débit de gaz tout en gardant 2914314 - 14 - 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 5 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 10 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 15 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 20 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. 25 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 30 colonne CT qui constitue le fond de la réserve d'huile 61 présente une 2914314 -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 5 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.

10 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 53 15 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 20 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.

Claims (20)

Revendications

1. Procédé pour la gazéification à puissance variable de matières combustibles à l'aide d'une installation comprenant 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 de la chambre de traitement (8) avec un gaz comburant, de manière à engendrer une réaction d'oxydation exothermique apportant l'énergie nécessaire aux réactions de pyrolyse et de gazéification, caractérisé en ce que 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 (8), de leur nature et/ ou des besoins en puissance énergétique.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de traitement (8) comprend 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 (8), de la nature de cette matière et/ou des besoins en puissance énergétique.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'au moins l'une des susdites zones comprend plusieurs aires d'extraction de gaz successives commandables, et en ce que la variation des dimensions et/ou de la position desdites zones est obtenue par une désactivation partielle ou totale desdites aires. 2914314 - 17 -

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température des gaz de gazéification est régulée par action sur le débit de gaz comburant injecté dans ladite chambre (8). 5

5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température des gaz de pyrolyse est régulée par action sur le débit des gaz de pyrolyse injectés dans la chambre de traitement (8).

6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, 10 caractérisé en ce qu'il comprend une zone unique d'oxydation dans le ciel du réacteur.

7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière combustible circule horizontalement grâce à 15 un pousseur ou analogue permettant l'avancement de la matière combustible d'amont vers l'aval du réacteur.

8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les débits relatifs du comburant injecté dans le réacteur et 20 d'extraction du gaz carburant de gazéification maintiennent le réacteur en dépression.

9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la puissance énergétique produite est régulée par 25 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, la superficie de la zone de pyrolyse, le débit de recirculation, la superficie de la zone de gazéification, le débit d'extraction du gaz de gazéification. 30 2914314 - 18 -

10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz de synthèse subit un traitement d'épuration avec récupération de la chaleur sensible dudit gaz. 5

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la susdite épuration est effectuée grâce à un film d'huile tombant engendré dans les tubes d'échangeur dans lesquels circule ledit gaz.

12. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des 10 revendications précédentes, cette installation comportant une chambre de traitement (8) ou réacteur à lit fixe alimenté à l'une de ses extrémités en matière combustible à traiter et comportant à son autre extrémité un système d'extraction de cendres (3), cette chambre (8) comportant trois régions correspondant aux trois phases principales du traitement, à savoir : une région 15 de séchage/pyrolyse située dans une première partie du lit de matière combustible, une région de gazéification située dans la seconde partie du lit du combustible et une région d'oxydation occupant le ciel situé au-dessus du lit, caractérisée en ce que la sole de la chambre (8) comprend au moins trois zones, à savoir : 20 une zone amont dans laquelle s'effectue un processus de séchage/pyrolyse et qui est équipée de 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 25 engendrer une réaction d'oxydation exothermique dans le ciel de la chambre (8), dans le but d'apporter l'énergie nécessaire aux réactions de pyrolyse, de gazéification et de dégrader les goudrons contenus dans les gaz de pyrolyse, une zone aval dans laquelle s'effectue un processus de gazéification 30 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 2914314 - 19 - 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 intermédiaire, située entre les zones amont et aval et équipée de 5 moyens d'extraction raccordés 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

13. Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que le système d'alimentation comprend un sas d'alimentation (7) qui délivre la matière à traiter à l'intérieur de la chambre de traitement (8) sur une aire de refoulement (9) d'un poussoir (10) à mouvement alternatif. 15

14. Installation selon l'une des revendications 12 et 13, caractérisée en ce que les susdites aires d'extraction comprennent chacune une grille (11 à

15) sur laquelle le lit de matière peut circuler et sous laquelle est disposée une trémie (Tl à T5) dont la partie inférieure est munie d'un 20 obturateur (16 à 20) connecté à un manchon (M) plongeant dans l'eau d'un bac (43), au moins un circuit d'extraction de gaz de pyrolyse et/ou de synthèse débouchant à l'intérieur de la trémie (T1 à T5) et commandé par des vannes (28, 29, 30, 31-34, 35, 36). 25 15. Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que le susdit circuit d'extraction de gaz de pyrolyse comprend une turbine (23) qui débite dans le susdit brûleur (50). 2914314 - 20 -

16. Installation selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisée en ce que le susdit comburant est délivré par un circuit (46) passant par le secondeur d'un échangeur thermique (38) dont le primaire est monté dans le circuit d'extraction du gaz de synthèse. 5

17. Installation selon l'une des revendications 12 à 16, caractérisée en ce que la chambre de traitement (8) comprend un système d'extraction de cendres comportant un puits (41) dont l'extrémité inférieure est immergée dans l'eau contenue dans un bac de récupération de cendres 10 (43).

18. Installation selon l'une des revendications 12 à 17, caractérisée en ce que la susdite sole est horizontale ou inclinée par rapport à l'horizontale. 15

19. Installation selon l'une des revendications 12 à 18, caractérisée en ce qu'elle comprend une filière d'épuration des gaz comportant entre autre un échangeur à trois fluides à l'intérieur duquel le gaz circule dans des tubes verticaux à l'intérieur desquels de l'huile qui entre par débordement 20 forme des films tombant le long des parois intérieures desdits tubes avant de parvenir finalement dans une réserve d'huile, la chaleur sensible du gaz étant transférée à l'eau en traversant les films d'huile et les parois des tubes.

20. Installation selon la revendication 19, 25 caractérisée en ce qu'avant de parvenir dans l'échangeur, l'eau circule dans un circuit en serpentin disposé dans la susdite réserve.