APPAREILS ET FONCTIONNEMENT
contient en particulier de la silice qui se dépose en grains très durs lesquels, s’ils pénétraient dans le moteur, auraient vite fait d’user les parois des cylindres et des pistons. L'épurateur se présente sous la forme d’une grosse boîte en tôle ou d’un cylindre d’aspect extérieur analogue à celui du gazogène.
Il comporte essentiellement un filtre dont le principe et les dispositions varient suivant la marque.
Il est nécessaire de le nettoyer assez souvent, en moyenne tous les 1.000 ou 3.000 kilomètres, suivant les cas.
« L’épuration parfaite du gaz est en effet la condition absolue de la longévité du moteur » (1).
d) Le mélangeur. — Le mélangeur joue le rôle du carburateur des moteurs à essence.
Il permet de doser la quantité d’air additionnel à introduire, et la quantité de mélange air-gaz à admettre dans le moteur suivant la puissance qu’on lui demande.
Il est formé essentiellement par la réunion de deux tubulures d’admission, une de gaz, une d’air. Les deux fluides ayant sensiblement le même poids spécifique, l’mtimité du mélange est aisément réalisée.
e) Le moteur. — Le gaz des forêts est directement utilisable dans le moteur à essence. Mais ce dernier subit alors une perte de puissance de 40 %, environ. Aussi convient-il de le transformer, si cela est possible, ou mieux de concevoir un moteur adapté spécialement à la marche au gaz pauvre.
Celui-ci s’accommode très bien de taux de compression élevé. Alors que ce dernier est en moyenne de 5 à 6 pour les moteurs à essence, il convient de le porter au moins à 7 ou 8 pour les moteurs au gaz des forêts. Des taux de compression de 10 et jusqu’à 14 ont été utilisés avec succès(2). Dans un moteur cons-
(1) Le Gaz des forêts, de MM. SEPTEMBRE et LEPOIVRE. AN
(2) L'augmentation du taux de compression est toutefois rendue difficile pour les moteurs qui doivent être alimentés tantôt au gaz, tantôt à l'essence.
truit pour la marche à l'essence, le changement de la culasse ou le réalésage des cylindres suffira souvent pour ramener la perte de puissance de 40 à 20 %.
La résistance du gaz pauvre à la détonation permet de faire fonctionner le moteur avec une très forte avance à l’allumage.
Afin d'améliorer le remplissage des cylindres, il est bon d’augmenter la section des tubulures d’admission ; dans le même but, certains constructeurs utilisent des compresseurs.
La perte de puissance est également diminuée par un accroissement de la cylindrée, obtenu par le réalésage des cons ou le changement des chemises.
Enfin il est souvent utile de prévoir un graissage plus complet des hauts de cylindres.
Les moteurs Diesel à huiles lourdes peuvent être également adaptés à la marche au gaz des forêts. La technique de la transformation est même plus simple. Il suffit en effet de diminuer la compression et d'aménager une source électrique pour l’allumage par bougie. Or il est plus facile de diminuer la compression que de l’augmenter et le distributeur d’allumage prendra la place de la pompe d’injection.
B. Fonctionnement. — Le gazogène étant rempli de combustible, l'allumage du foyer est fait au moyen d’une torche imbibée d’essence ou d’alcool et introduite dans un orifice ad hoc.
Le tirage est établi à travers les appareils par un ventilateur à main ou électrique branché sur la tubulure d'admission des gaz au moteur, ou par l’aspiration du moteur, si celui-ci est mis en : marche à l’essence.
Au bout de quelques minutes, le gaz est produit en quantité suffisante pour alimenter le moteur.
Dès lors, c’est l’aspiration de celui-ci qui assure le tirage du gazogène.
A mesure que le combustible du foyer se consume, celui de la trémie descend de son propre poids dans le foyer.
L’admission d’air dans le gazogène, et par suite la production de gaz, est réglée par la marche même du moteur.
Le gaz sort du générateur à une température plus ou moins élevée suivant le genre d'appareil. Il pénètre alors dans le groupe refroidisseur détendeur d’où il sort refroidi et grossièrement épuré, pour entrer dans l’épurateur où il achève de se débarrasser de ses impuretés.
Il arrive alors dans le mélangeur où il est additionné d’une certaine quantité d’air pour former un mélange qui explosera dans le moteur.
Le gazogène est susceptible d’être alimenté par des combustibles nombreux, qui sont, soit d’origine végétale, soit d’origine minérale.
A. Le bois. — Les essences de bois sont aussi diverses que nombreuses. Pour ne citer que les grandes catégories, on distingue les bois durs (chêne, hêtre, frêne), les bois blancs (peuplier, bouleau, érable), les bois résineux (pin, sapin, épicéa).
D'autre part, un même bois, suivant qu’il est vert ou sec, a une teneur en eau très variable.
Aussi la composition chimique et le pouvoir calorifique diffèrent-ils d’un bois à l’autre. Comme l’on ne peut songer ici à faire une étude de chaque sorte de bois, les chiffres donnés ne sont que des chiffres moyens.
Le bois est composé d’eau, de matières minérales et de matières organiques. La teneur en eau varie de 18 à 50 %. Les cendres qui représentent, après combustion, les matières mirérales, évoluent entre 2 et 10 %.
La répartition des matières organiques est, au contraire, d’une grande stabilité. Elle s'établit approximativement ainsi :
CG: 50 ge H#516 — O :43,5 — N:0,5 —
Le pouvoir calorifique moyen du bois see à 20 % d'humidité est d'environ 3.000 calories par kg.
a) Le gazogène à bois. — Le gazogène à bois est en même temps un four de carbonisation du bois. Le bois, en effet, se transforme peu à peu en charbon de bois, à mesure qu’il descend dans le foyer. C’est pourquoi au début de son fonctionnement il est nécessaire d'introduire dans le foyer une certaine quantité de braisette qui se renouvelle au fur et à mesure de sa combustion. Pour cette raison, ainsi qu’à cause des pyroligneux et des goudrons contenus dans le bois, qu'il faut réduire par « cracking » à mesure qu'ils sont produits, les gazogènes à bois diffèrent des gazogènes à charbon de bois, et généralement ils ne peuvent être alimentés qu'avec du bois, alors que la plupart de ceux-ci fonctionnent aussi bien avec de l’anthracite, du semi-coke ou même de la tourbe qu'avec du charbon de bois.
b) Conditions techniques que doit remplir le bois carburant. — Dimensions. — Afin de permettre leur carbonisation complète, comme pour faciliter leur descente dans le foyer, les morceaux de bois doivent être de grosseur réduite. Il n’y a pas d’ailleurs de dimensions qui s'imposent. Cependant les établissements Berliet indiquent que les morceaux de bois employés doivent autant que possible ne pas excéder 10 centimètres sous leur plus grande dimension. Mais aucune régularité de forme n'est nécessaire. Au contraire, des morceaux de formes variées, bouts de rondins, éclats de bois, brins de charbonnette, facilitent le tirage.
Pour les gazogènes fixes, plus volumineux que les gazogènes automobiles, les morceaux peuvent être de dimension plus grande.
Des appareils ont été mventés et mis au point pour le débitage de morceaux de bois utilisables dans les gazogènes. Il existe, dès à présent, des tronçonneuses qui permettent de couper les bois de taillis sans les ébrancher, avec un débit horaire de 4 à 6 stères.
Humidité. — On a vu que le combustible employé dans le gazogène doit être peu humide. Cette condition est la plus difficile à remplir par le bois qui, vert, a souvent une teneuren eau de 40 à 50 %.
Pour assurer un fonctionnement régulier du gazogène, il ne doit pas contenir plus de 15 à 20 % d’humidité. Ce degré de dessiccation est normalement obtenu après une mise en entrepôt de 12 à 18 mois. Cette durée peut être réduite, si le bois est préalablement coupé en petits morceaux et soumis à un courant d’air sec. Des séchoirs ont été mis au point, en Suisse, en particulier.
Cendres et corps étrangers. — Il est nécessaire que le bois fournisse peu de cendres, sous peine d’encrassage rapide. En outre, sous peine de graves incidents, le bois ne doit pas comporter de corps étrangers. En particulier, il faut veiller à ce que les bois de démolition employés ne contiennent pas de clous.
Essences. — Pendant longtemps, on a cru que seuls les bois durs convenaient à l’alimentation des gazogènes. On se méfiait des boïs résineux trop riches en goudrons. Cette crainte était vaine. Des expériences récentes ont montré qu’avec de bons gazogènes, toutes les essences pouvaient être utilisées, le bois de pin comme les autres.
Il semble cependant que le mélange de bois tendres et de bois durs donne les meilleurs résultats.
c) Avantages et inconvénients du bois carburant. — Avantages. — 10 C’est un combustible dur, non friable, propre, facile à manier.
20 Le pouvoir calorifique du gaz qu'il fournit est légèrement supérieur à celui du gaz de charbon de bois (1).
30 Toutes les calories disponibles dans le bois sont utilisées.
(1) Le gaz de bois contient, en effet, davantage d’hydrogène que le gaz de charbon de bois.
Inconvénients. — 19 La composition du bois est irrégulière.
20 Faible pouvoir calorifique du bois. D’où la nécessité d’une consommation en bois très élevée : il faut en moyenne 2 kg. 500 à 3 kg. de bois pour remplacer un litre d’essence.
30 Nécessité de n’employer que du bois très sec. Risques d’encrassement des tuyauteries et du moteur, si la combustion des pyroligneux et des goudrons n’est pas assurée.
40 Pendant les arrêts, la distillation du bois continue. Il s’ensuit des émanations de vapeurs.
B. Le bois torréfié. — Pour remédier à ces inconvénients, certains ingénieurs, en particulier M. le Professeur Dupont, Directeur technique de l’Institut du Pin, ont préconisé l’emploi de bois torréfié à basse température, 3000 environ. Ce bois, appelé aussi «charbon roux », présente les mêmes avantages que le bois, sans en avoir les inconvénients.
Il est peu hygroscopique, dense, facile et propre à manipuler.
Son pouvoir calorifique varie de 5.700 à 6.800 calories-kg. suivant sa température de cuisson. Plus lourd que le charbon de bois, il contient à volume égal plus de calories et surtout il utilise toutes les calories provenant du bois.
Il donne un gaz dont le pouvoir calorifique serait d’environ 1.500 calories grâce à sa haute teneur en oxyde de carbone (33 %) et en hydrogène (20 %).
C. Le charbon de bois. — «) Différentes sortes de charbon de bois. — Charbon de bois de forêt. — La fabrication du bois par meules dans les forêts est si ancienne qu’en n’en connaît pas l’origine. La technique n’a guère évolué avec le temps. Pour construire la meule, le charbonnier commence par former au centre, la cheminée à l’aide de quatre perches plantées dans le sol. Autour de cet axe, il dispose le bois à carboniser sur 2 ou 3 étages, en plaçant les bûches (charbonnettes de 66 em. de longueur en général) d’abord verticalement, puis de plus en plus inclinées jusqu’à ce que la meule prenne la forme d'un tronc de cône.
La contenance des meules est très variable, depuis 7 à 8 stères jusqu’à 40 et même plus.
La meule construite et recouverte de feuilles et de fraisil (1), de façon à ne laisser libre que la cheminée centrale et les évents situés sur le pourtour à la partie inférieure, on jette dans la cheminée une pelletée de charbon de bois incandescent pour allumer la meule. Après une durée de carbonisation qui peut attemdre plusieurs jours pour les meules importantes, on ferme tous les orifices avec de la terre et on laisse refroidir pendant 24 heures au moins.
Alors on démolit la meule et l’on ramasse le charbon de bois, en ayant soin de le trier, car il est mélangé à de la terre.
Ce procédé traditionnel exigeant d’ailleurs des charbonniers spécialisés, attentifs et ne reculant pas devant la perspective d’une vie soli‘aire dans des forêts isolées, a été perfectionné depuis la guerre par la réalisation de fours mobiles qui facilitent la carbonisation et donnent des produits plus homogènes.
Ces fours démontables sont de plusieurs sortes : fours à panneaux, à anneaux ou à tunnel.
Nous avons vu fonctionner des fours Magnein lors du récent congrès du Gaz des Forêts dans la forêt de Meïlhards, en Corrèze, sous la direction d’un exploitant local, M. Davous. Ces fours, qui se composent de deux anneaux tronconiques superposés et d’un couvercle, sont faciles à manipuler par deux hommes. Ceux-ci peuvent s'occuper à la fois de six fours, sans que leur présence sur le lieu de la carbonisation soit indispensable pendant la nuit. Il doit être, dès lors, plus facile de trouver la main-d'œuvre nécessaire, d'autant plus qu’elle peut être assez rapidement instruite.
Malheureusement, la diffusion des divers fours à carbonisation se heurte au prix élevé de ces appareils.
Le rendement en charbon de bois dépend des essences employées, de la nature du sol, de l’âge du bois, de son état de
(1) Le «fraisil » est un mélange de terre déjà cuite et de débris de charbon que l’on prend sur les anciennes places à charbon.
siccité, de son écorçage. Il varie en général de 13 à 25 % en poids. N
Une fois produit, le charbon doit être trié, calibré, concassé, dépoussiéré et mis en sacs. Il existe de nombreux appareils conçus pour ces différentes tâches.
Charbon de bois épuré. — La carbonisation du bois en forêt laisse perdre tous les produits qui en proviennent, à l’exception du charbon de bois. La distillation du bois en vase clos permet au contraire de recueillir tous ces produits. À vrai dire, le but principal de cette fabrication qui se fait généralement dans des usines importantes, est de produire des pyroligneux, et le charbon de bois n’apparaît que comme un sous-produit accessoire.
Le charbon ainsi produit est appelé «épuré », parce qu'il est obtenu en vase clos, sous un contrôle rigoureux, et parce que les goudrons et les produits volatils sont récupérés pour d’autres fabrications.
A la différence du charbon de bois de forêt, dont il est possible d’obtenir toute une gamme de qualités adaptées aux différentes utilisations, le charbon épuré a une qualité constante.
Il est plus léger que le premier, puisque mieux vidé de produits volatils.
Sa fabrication est réalisée dans un petit nombre d’usines importantes qui se sont groupées dans un Comptoir Français du Charbon de bois épuré, dont l’activité s’exerce pour la propagande, la vente et la constitution de dépôts de charbon de bois épuré.
À la différence de la carbonisation en forêt, qui est saisonnière, du printemps à l’automne, la distillation en usine permet une production régulière pendant toute l’année.
Des avis des usagers, il résulte que les deux sortes de charbon de bois donnent également de bons résultats dans les gazogènes. Si la marque qui recouvre les sacs de charbon de bois épuré donne l’assurance d’un ravitaillement toujours identique, les produits volatils qui demeurent dans le charbon de forêt, permettent sans doute la production d’un gaz plus riche.
Charbon de bois Geka. — C’est cette idée de retenir dans la masse même du charbon les gaz de combustion, riches en matières volatiles, qui a inspiré à M. Guillaume, Inspecteur à l’ancien réseau des chemins de fer de l’Est, la mise au point de fours destinés à fabriquer un charbon de bois nouveau appelé charbon Geka.
Cette méthode a surtout été appliquée à la carbonisation des anciennes traverses de chemins de fer. Afin d’en assurer la durée, celles-c1 sont en effet soumises, lors de leur fabrication, à une opération appelée créosotage.
La créosote est une huile de goudron de houille dont on imprègne les traverses ; elle empêche le bois de pourrir et augmente sa résistance.
Lorsqu'on carbonise de telles traverses, il se forme dans le charbon de bois (Geka 1) une cokéfaction qui lui donne une qualité de tout premier ordre.
D'ailleurs, les procédés Guillaume sont applicables à des bois non créosotés (on obtient alors le Geka 2), en particulier à de nombreuses essences coloniales et aux bois durs indigènes.
Un autre intérêt de cette fabrication est de permettre la carbonisation de bois de grandes dimensions, ce qui évite le débitage en forêt.
b) Caractéristiques du charbon de bois — Pouvoir absorbant. — Le charbon de bois possède un grand pouvoir absorbant. Des essais d'immersion de 24 heures dans l’eau ont donné des teneurs en eau de 27 % (charbon Geka), à 48 % (charbon de forêt de hêtre). Comme le pourcentage d’eau correspondant à une marche convenable ne doit pas dépasser normalement 8 %, il importe de préserver le charbon de l’humidité.
Résistance à l’écrasement. — La friabilité du charbon de bois entraîne la formation de poussières qui rendent son emploi salissant et gênent la bonne marche du gazogène.
Des essais d’écrasement effectués suivant la diagonale des échantillons, ont montré que le charbon Geka avait une résistance d’un tiers environ supérieure aux autres.
Cendres. — Le pourcentage de cendres admis ne doit pas dépasser > %. lei encore la supériorité du Geka se manifeste.
Pouvoir carbonique. — Les charbons de forêts et épuré ont un pouvoir calorifique de 7.000 calories environ, tandis que celui du Geka 1 atteint près de 8.000. Cela tient à ce que la teneur en carbone du Geka est plus grande (92 % au lieu de 80-85).
Dimensions après concassage. — Les dimensions préconisées varient suivant les constructeurs et suivant les charbons. Les morceaux doivent cependant être plus petits que pour le bois.
Densité. — Le charbon de bois a une densité très faible, qui rend son utilisation encombrante. Le mètre cube de charbon de bois ne pèse guère que 200 kg. Aussi, bien que 1 kg. 300 de charbon de bois environ remplace 1 litre d’essence, les quantités nécessaires à l’approvisionnement du moteur sont-elles moins pesantes, mais aussi encombrantes que pour le bois.
c) Avantages et inconvénients du charbon de bois — Avantages. — 1° Composition régulière, surtout pour le charbon Geka et le charbon de bois épuré.
20 Pouvoir calorifique plus élevé : 7.000-8.000 calories par kilogramme au lieu de 3.000 pour le bois.
30 Peu d’impuretés, et par suite, simplicité des épurateurs.
Inconvénients — 10 Friabilité, encombrement, poussières salissantes.
20 Hydrophilie, nécessitant des précautions contre l’humidité.
30 Gaspillage des calories par la carbonisation du bois. Perte de tous les produits volatils dans le cas du charbon de bois de forêt.
D. Agglomérés. — Le faible pouvoir calorifique du bois, la friabilité et la légèreté du charbon de bois compliquent l’approvisionnement des gazogènes. Aussi les techniciens ontils recherché un carburant fabriqué à partir du bois, mais d’emploi pratique et de caractéristiques bien définies.
De nombreux agglomérés de charbons de bois ont été étudiés. Mais aucun n’a encore donné lieu à une exploitation industrielle d'envergure.
Les procédés de fabrication consistent généralement dans l’agglutinage du charbon de bois broyé avec du goudron de bois. Ce mélange est comprimé de manière à réduire son volume et à conférer aux agglomérés obtenus une forte cohésion.
La Poudrerie nationale de Sevran-Livry a mis au point un aggloméré, appelé Carbonite-Etat, et une usine est en cours de construction à Sisteron pour la fabrication industrielle de ce produit.
Techniquement, la Carbonite-Etat est supérieure au bois et aux divers charbons de bois.
Moins friable que le charbon de bois, le maniement en est plus propre. Il est peu hydrophile et pauvre en cendres. Sa densité apparente voisine de 0,800, ainsi que son pouvoir calorifique proche de 8.000 calories par kilog permettent des approvisionnements beaucoup moins fréquents que pour le bois et le charbon de bois. Le gaz obtenu est riche en oxyde de carbone. Aussi l’alimentation en Carbonite donne-t-elle en général un rendement supérieur à l’approvisionnement en bois ou charbon de bois.
La consommation ne dépasserait guère 1 kg. d’agglomérés pour un litre d’essence.
E. Autres combustibles végétaux. — Tous les produits végétaux riches en carbone sont plus ou moins utilisables dans des gazogènes. C’est ainsi que le charbon de sarments de vignes, aggloméré en boulets, serait un combustible de valeur. L’utilisation des coques d’arachides, des coques de palmiste, des graines et tiges de cotonniers est également possible, et présente un intérêt pratique évident aux colonies.
F. Combustibles minéraux. — [L'utilisation de la houille dans des gazogènes fixes est depuis longtemps pratiquée. Mais son, emploi dans les gazogènes mobiles, de faibles dimensions, destinés à la traction automobile, se heurte à certaines difficultés.
La houille crue nécessite, en effet, une épuration trop importante pour être réalisée aisément sur un véhicule automobile, et son inertie ne permet pas un allumage et une mise au régime rapides du gazogène.
Cependant le semi-coke et les grains d’anthracite maigre sont utilisés, à cause de leur prix et de la facilité d’approvisionnement, bien qu’ils fournissent un gaz plus pauvre que le gaz des forêts.
La tourbe et les lignites peuvent être également utilisés.
De simples mélanges de grains d’anthracite et de charbon de bois donnent également de bons résultats, comme le montre l'extension du «Carboto » dans l'Ouest de la France.
Enfin, M. Charles Roux a réalisé un aggloméré constitué à partir de la tourbe, du lignite, de la houille et du bois, qui se présente sous forme de grain. C’est le granol ou syntho-carbone.
