LA DÉFINITION, L'UTILITÉ ET LA VABIÉTÉ DES GAZOGÈNES

On peut.déliuir gazogène tout appareil pcrmellant de transformer un eombastible, solide ou liquide, en combustible gazeux, sans emprunt d'énergie à une source extérieure.

Cette définition ne comprend pas les carburateurs, ni les vaporisateurs, où la distillation, où le mélange de vapeurs a à l'air, ne peut se faire qu'avec un apport de chaleur.

11 y a bien, dans ces appareils, transformation d'un combustible liquide en combustible gazeux, mais l'opération se fait différemment dans un gazogène, où l'énergie nécessaire aux transformations chimiques et physiques, qui constituent la gazéification, est empruntée au combustible même, qui doit être transformé.

Au contraire, dans un carburateur, Tévaporation du combustible liquide refroidit la masse et cesserait, si la température n'était pas maintenue au môme degré, soit avec la chaleur perdue des gaz brûlés, soit simplement par Tinfluence de la température ambiante. C'est une source extérieure qui fournil, en ce cas, l'éhergie nécessaire au changement d'état.

Les appareils qui fabriquent l'acétylène ne sont pas des gazogènes, d'après la définition que j'ai adoptée, puisque le carbure de calcium n'est pas un combustible. II y a cependant

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une très grande analogie enlre les gazogènes et les générateurs (l'acétylène. Dans ceux-ci, Teau jone le rôle que l'air et la vapeur d.'eau jouent dans les gazogènes.

Dans la définition, j'ai prévu le cas de comhustitiles liquides. Actuellement je ne connais pas de gazogène où Ton fasse emploi des combnsliblcs liquides, au moins sans mélange avec les combustibles solides, mais les définitions doivent prévoir toutes les solutions possibles et l'emploi du combustible liquide n'est pas absurde. Il me semble même probable que l'emploi des gazogènes pour les combustibles liquides, comme le pétrole et les builes lourdes, serait, en beaucoup de cas, préférable à l'emploi direct du liquide, ou à celui des carburateurs et des vaporisateurs.

La définition même des gazogènes détermine leur emploi principal.

Ils seront recherchés partout où l'emploi d'un combustible gazeux sera plus avantageux que celui d'un combustible liquide ou solide et lorsque ce bénéfice sera supérieur au déchet du gazogène.

Le combustible gazeux peut se transporter facilement dans une couduiled'un point à un autre. C'est pourquoi son emploi permet de centraliser, au gazogène même, tout le souci de l'alimentation des appareils de chauffage, d'éclairage et des moteurs qu'il desserl.

Pour l'éclairage, où la quantité de combustible brûlé dans Tappareil est toujours très faible, l'emploi d'un combustible gazeux s'est imposé depuis longtemps.

Pour le chauffage, l'emploi d'un combustible gazeux est plus facile que celui d'un combustible solide, mais le chauffage au gaz subit une concurrence très importante. Quand les températures h obtenir ne sont pas très élevées, il semble plus avantageux d'éviter le transport de combusiibkî grùce aux procédés qui permettent d'envoyer de la chaleur d'un point à un autre par le transport d'air chaud, de vapeur, ou d'eau chaude, sans avoir besoin de créer plusieurs foyers distincts.

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Au contraire, quand Ton recherche des tenip<h*aturcs très élevées, il faut que la combustion se fasse lîi môme où Ton veut que ces températures soient obtenues, tout transport causant un déchet qui abaisse beaucoup la température. II en résulte une difficulté que souvent Tusage des gaz seul permet de vaincre. On imaginerait difficilement, en particulier, dans un four, comment l'on pourrait mettre un combustible solide au contact immédiat des produits à échaufler, tandis que Ton imagine très facilement que le gaz, d\inc part, et Tair comburant viennent se réunir sur le corps à échauffer, étant tenus séparés jusque-là.

C'est ainsi que Ton a pu obtenir les températures les plus élevées par Temploi du chalumeau et que les fours à gaz à récupération sont ceux qui permettent d'atteindre les plus hautes températures.

On conçoit, d'autre part, que Tétat fluide des gaz leur per-

met d'envelopper la surface à chauffer et de lui donner une température beaucoup plus égale, en ses différents points, que ne pourrait le faire un combustible solide, ou liquide. Môme pour les fours à distiller la houille, on évite le contact de la cornue avec le foyer, et les fours Siemens avec gazogènes sont de plus en plus recherchés.

C'est d'ailleurs, même dans l'emploi direct du combustible solide dans les chaudières, par les contacts des gaz brûlés que Teau est vaporisée, et non par le contact direct du charbon incandescent.

On a cherché, à différentes reprises, à chauffer au gaz les chaudières. Il semble, d*abord, qu'en général il n'y ait pas intorcHk le faire. Il y a un cas, cependant, où le bénéfice est évident. C'est lorsque, dans une usine, il y a des générateurs de gaz combustible installés et que la chaudière est do. faible importance. La consommation du gaz peut être plus onéreuse, mais l'économie d'un chauffeur plus importante. Sinon, les avantages du chauffage au gaz, pour les chaudières, semblent des plus restreints.

Dans un foyer de chaudière, en effet, l'air arrive sous la

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grille en quantîlé insuffisante pour la combustion totale et un courant d'air secondaire vient rencontrer les gaz du foyer, auprès des bouilleurs, de sorte que la combustion ne se fait que partiellement, sur la grille et se termine, dans les tubes de fumées, ou autour des tubes d'eau, et quelquefois, dans la cheminée, de sorte que Ton peut considérer ce foyer comme étant un gazogène et présentant tous les avantages du gazogène. En conséquence, il serait fâcheux d'avoir déjà éprouvé des déchets dans la fabrication du gaz de gazogène, notamment d'avoir refroidi ces gaz, pour subir encore les déchets inhérents à la chaudière même.

Toutefois, cet avis ne saurait être formel et de 1res sérieux avantages peuvent se présenter, pour balancer ces inconvénients et faire préférer,- dans d'assez nombreux cas, le chauffage au gazogène.

D'abord, au point de vue économique, malgré les pertes de chaleur nécessairement subies dans la gazéification, il peut arriver qu'à égalité de calories, le gaz revienne meilleur marché que le charbon.

Ceci peut se présenter lorsque l'on peut recueillir des goudrons, de Tammoniaque, qui se vendent un prix fort élevé, et le gazogène Mond en est un frappant exemple, puisque ses sous-produits payent à peu près le combustible, ce qui permet au gaz de n'avoir qu'une valeur très réduite.

C'est le cas qui se présente encore dans les fours à coke et dans les hauts fourneaux.

Môme, en dehors des cas que je viens de citer et où l'avantage est absolument certain, on peut se demander, si le chauffage des chaudières au gaz ne présente pas d'autres bénéfices suffisants pour le rendre préférable. Ce sont de petils avantages, mais qui peuvent peut-ôlre compenser l'inconvénient inhérent à ce gazogène et, là, où les chaufferies sont une source de grands ennuis, comme, en particulier, dans la marine, peuvent faire prévaloir d'une fa(;on très nette le chauffage au gaz.

Je citerai, par exemple, la dépense de l'air secondaire.

Il est certain que, dans une rampe de becs de gaz formant

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chalumeaux, on peut envoyer une proportion convenable d'air et de gaz, de façon que la combusiion soit complète avec un excédent d'air ne dépassant pas, tout au plus, 8 0/0, ce qui fait

I à 2 0/0 d'oxygène.

Pour obtenir ce résultat, il faut avoir soin de produire du gaz de composition à peu près constante, mais c est bien plus facile que d'avoir, sur la grille d'une chaudière, une combustion semblable.

On peut, en eflTet, employer, non un gazogène, mais une série de gazogènes. On atténue ainsi les variations qui peuvent se produire dans Tun, en mélangeant les gaz de plusieurs appareils.

D'autre part, si lalimentatiou des gazogènes est bien réglée, par une colonne élevée de combustible, comme nous le verrons dans beaucoup de gazogènes chargés avec des cônes renversés, on peut éviter l'influence des variations dues au chargement.

Enfin, les décrassages peuvent se faire toutes les vingtquatre heures et n'amener de perturbation que pendant un temps très court.

Au contraire, dans les meilleures chaudières, il faut compter envoyer un excès d'air deux fois supérieur et, malgré cela, les gaz brûlés emmènent encore fréquemmentdes gaz combustibles.

II y a là deux sortes de déchets produits par le chauffage inutile de l'air, ou lu fabrication de gaz qui ne brûlent pas.

11 est certain, en outre, que le mélange d'air et de gaz est plus intime et que l'on est plus certain d'envoyer la flamme là oii il convient, et, ainsi, d'éviter très certainement les coups de feu, tout en étant bien plus maître de régler l'intensité du foyer et de la faire varier, au besoin, beaucoup plus rapidement. Avec les gazogènes construits en conséquence et munis d'appareils d'épuration convenables, il semble que l'on est beaucoup plus capable de modifier, suivant les convenances, la qualité du charbon employé. Tandis que. sur des grilles de chaudières, c'est une opération particulièrement diflicile et onéreuse pour le rendement, la disposition des chaudières

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n'étant calculée que pour une qualité déterminée de combustible.

Enfin, dans les cbaudières, Teau du cendrier traverse, le plus souvent, la couche mince de combustible, sans se décomposer totalement, c'est là un déchet nécessaire pour le refroidissemont de la grille que ne comporterait pas le chauffage avec les gaz.

II semble, en résumé, que, si les gazogènes doivent occasionner probablement une plus grande perte aux parois et donner peut-Ostre plus d'encombrement, en revanche, ils offrent une bien plus grande souplesse pour la production de la vapeur.

Il y a une limite vite atteinte dans la variation du tirage dans la grille de chaudière, où le charbon est en couche mince, tandis que, dans un gazogène, où celle-ci peut atteindre jusqu'à 6 mMres, Tair reste un temps suffisant au contact du charbon pour qu'il soit transformé.

Enfîn, ce qui occasionnera la transformation de beaucoup de chaudières et fera prévaloir leur chauffage au gaz, c'est qu'au gazogène on peut, en général, employer des combustibles bien inférieurs et beaucoup meilleur marché qu'aux chaudières et que le foyer ne donne ainsi aucune fumée.

I/un des avantages qui résultent de Temploi des gaz comme combustibles est encore que ceux-ci se consument sans résidu. Cela leur procure encore, sur les combustibles solides et liquides, un bénéfice certain et permet aussi une plus grande facilité d'emploi.

Facllilé de transport, combustion sans dépôt de cendres, ce sont là deux grands avantages sur les combustibles solides, qui justifient les frais de transformation, qui, d'ailleurs, ne doivent jamais être très onéreux.

Aussi, le premier et le principal emploi des gazogènes est l'alimentation des appareils de chauffage et d'éclairage.

Un autre emploi est plus récent.

Pour obtenir de la force motrice, c'est-à-dire pour transfor-

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mer, en Iravail actuel, Ténergic chimique qui se Irouve h Tétat potenliel dans un combustible, on utilise g(hi:*ralement la dilatation des corps sous Tinduence de la chaleur; autrement dit, Ton fait brftler le combustible, ce qui rend disponible une chaleur latente qui échauffe alors un corps choisi, dont le Iravail externe est recueilli dans une machine rvîccptrice, qui constitue le moleur.

Il esl facile de voir, sans théorie mathématique, que toute la chaleur consommée ne peut (Hre employée ulilemenl.

Si, en eiïet, le moteur est actionné par la dilatation d'un corps et que celui-ci soit abandonné lorsqu'il est dilaté, il n'est pas alors dans son état normal, contient évidemment plus d'énerpie qu'auparavant, et cet excédent est un déchet certain. C'est le cas de la machine à vapeur sans condensation, ou des moteurs à gaz.

Si, au contraire, on veut utiliser le retrait du corps pr.^cédemment dilaté, on ne peut le produire qu'en retirant de la chaleur à ce corps, par une source extérieure. C'est alors celleci qui est échauffée sans emploi utile. Le dc'chel est ri'duit, mais non sans limite, puisque l'échange de chaleur pourrait, au mieux, se faire à lempéiature constante.

On ne peut, en effet, abandonner le corps qu'à une température et une pression égales ou supérieures aux températures et pressions du milieu ambiant.

Ce serait une erreur de croire que, dans la machine h vapeur à condensation, on abandonne le fluide à une pression inférieure. On obtient cette pression temporairement dans la vapeur, mais une pompe, qui travaille aux dépens du moleur, recomprime l'eau et la rejette, h une pression égale ou supérieure à la pression atmosphérique.

La transformation de la chaleur en travail s'effectue donc, dans une proportion d'autant plus limitée que la température du milieu ambiant est plus élevée.

C'est cette simple vérité qui constitue le principe de Carnot qui, exposé sous forme abstraite, semble souvent obscur. Elle montre qu'il n'y a pas de transformation possible, de chaleur

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en travail, sans déchet et m<?me que ce déchet est au moins égal h une quantité déterminée d'avance.

Le choix du corps, dont la dilatation sera ainsi employée, détermine le type du moteur.

11 semble évident qu'il sera préférable que ce corps soit un fluide élastique, vapeur ou gaz. En effet, la dilatation des solides est difficile à recueillir, ceux-ci se déformant sous les fortes pressions, et celle des liquides et des solides présente cet inconvénient qu'elle produit des différences de volume très petites et des différences de pression très considérables, par rapport aux volumes et aux pressions correspondant aux conditions normales.

Sans nécessité absolue, et sauf des cas spéciaux, un fluide gazeux semble donc mieux convenir.

Les combustibles habituels donnent, en brûlant, des produits gazeux qui, nécessairement, possèdent, d'abord, la chaleur latente et loute la chaleur latente de la combustion. Rien ne semble donc plus logique que d'employer, comme fluide travaillant dans le moteur, les gaz mômes de la combustion ; tels sont les moteurs à air chaud et les moteurs à gaz. Ils diffèrent en ce que, dans les uns, la combustion est extérieure et, dans les autres, intérieure au moteur. Il semble que leur conception est la plus saine.

Cependant, jusqu'à ces derniers temps, les moteurs à vapeur ont été préférés, et ils présentent sur les précédents plusieurs avantages.

Leur inconvénient est constitué par Tintermédiaire nécessaire de la vapeur d'eau, à laquelle les gaz brûlés ne peuvent pas transmettre toute Ténergie qu'ils possèdent, d'où un déchet. Mais la vapeur d'eau est condensable et, par suite, il y a un travail beaucoup plus important ii obtenir par le refroidissement au condenseur, qu'il n'est possible de le faire dans les moteurs à gaz, où les gaz sont abandonnés à haute température à la sortie du moteur.

Enfin, la vapeur présente encore cet avantage que les hautes pressions sont obtenues avec des tempéralures plus

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basses que dans les moteurs à gaz; ce qui procure de plus grandes facilités pour le fonctionnement organique des moteurs et permet de faire des machines moins encombrantes, avec multiple expansion.

On fait beaucoup de recherches, en ce moment, pour Temploi direct, dans Tintérieur du moteur, d'un combustible solide. Pour beaucoup d'ingénieurs, il semble que ce soit la solution idéale.

J'avoue ne pas comprendre le grand intérêt qu'il peut y avoir \ï\.

A moins de faire un combustible spécial, ce qui nécessite une transformation peut-ôtre plus onéreuse que celle du gazogène, il y aura toujours des résidus, dont la vidange, dans les moteurs, sera difficile.

On peut aussi prévoir la transformation du combustible solide en pétrole artificiel, c'est-à-dire en combustible liquide qui est toujours d*une injection plus facile dans le moteur.

Mais le combustible liquide vaut-il le combustible gazeux? Les essais montrent que le rendement est, en général, inférieur avec les moteurs à combustibles liquides qu'avec les moteurs à combustibles gazeux. D'ailleurs, ces liquides sont des carbures plus ou moins oxydés, et il est toujours à craindre qu'une combustion incomplète laisse des goudrons et du carbone à l'état pulvérulent, dans le moteur qui tend ainsi h s'encrasser.

Il n'est donc pas probable que Temploi du combustible gazeux, aux moteurs h gaz, doive être sérieusement concurrencé par celui des combustibles liquides ou solides, au moins dans les grandes installations oii l'encombrement n'est pas un inconvénient sérieux, et faut-il prévoir la création de gazogènes destinés à transformer même les combustibles liquides en combustibles gazeux, par des procédés analogues à ceux de la transformation des combustibles solides.

Il y a plusieurs manières de transformer les combustibles solides en combustibles gazeux. Les combustibles solides, comme je le monirerai plus loin, doivent être considérés comme

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formés de divers composés des éléments carbone, hydrogène, oxy}^«>no, soufre, azot^, etc., composés mélangés les uns aux autres et capables de réagir entre eux, sous Tinfluence de la chaleur.

Le premier procédé, pour avoir un combustible gazeux, est 4lonc de chauffer le combustible. Il se produit alors des transformations chimiques et physiques entre les divers composés ■dont le mélange constitue l'état originaire, le corps distille et les produits gazeux peuvent ôtre recueillis.

CVst ainsi que se fabrique le gaz d'éclairage. Les produits volatils sont des carbures d'hydrogène en grande partie, de l'oxyde de carbone, de l'acide carbonique et de la vapeui'd'eau. Ce sont des gaz très riches.

Si le combustible, sur lequel on opère, est riche en produits volatils et que le résidu de ladistillati )n, le coke, soit de bonne vente, l'opération pourra se borner à une distillation.

En tout cas, il y aura toujours lieu de produire ces gaz de •distillation. 11 semble établi que cette opération absorbe peu, ou pas, de chaleur, sauf les perles qui accompagnent une élévation de température suivie d'un abaissement, comme elles ^ont le corollaire nécessaire de toute transformation, qui écarte, momentanément, Un corps, des conditions habituelles du milieu, température ou pression.

Cette distillation peut être considérée comme une opération de triage permettant d'employer une partie du combustible, qui atteint de à 800/0 en poids, et semble pouvoir éliminer, du combustible, la presque totalité de l'oxygène et de l'hydrogène.

Au contraire, le coke qui reste, comme résidu de distillation, semble se composer surtout d'un carbure beaucoup moins riche en hydrogène et dépourvu d'oxygène et d'azote presque ^entièrement.

Pour transformer celui-ci en combustible gazeux, deux procédés sont utilisables et utilisés. L'un consiste à brûler le carbone incomplètement en oxyde do. carbone, gaz combustible. Cette transformation produit de la chaleur.

LA DÉFINITION, 1/L'TILIÏK KT LA VARIÉTÉ DES GAZOCwÈNES 11

L'aulre transformation est d'attaquer, au rouge, le carbone par Teau, suivant les deux réactions chimiques :