CHAPITRE XI

J'ai montre comment on pciitlraitcrlos combustibles chargés en produits volatils par la combustion renversée.

Un autre procédé a été employé, qui semble donner d aussi bons résultats et qui peut permettre peut-t^tre de traiter môme des combustibles qui semblent d'un emploi encore plus difficile.

Il suffit, en effet, d'avoir deux fourneaux placés cote à côte et réunis par un carneau, de telle façon que les gaz brûlés dans le premier circulent de haut en bas dans le second et de faire fonctionner allernaîivement ces doux fourneaux, tantôt en combustion directe, tantôt en combustion renversée.

L'on a ainsi un procédé certain, le seul procédé certain, de réchauffer le coke contenu dans la deuxième cuve, et le gaz, en traversant celle-ci, rencontre des couches de plus en plus chaudes.

J'appelle ces gazogènes, gazogènes ii deux cuves.

GAZOGÈNES THVVAITE

M. Thwaite a imaginé un gazogène semblable, spécialement pour remploi des combustibles riches en matières volatiles telles

:M0 l'h> GAZO<iKM:s

i[ue les ligniles, les charl^ons biluraeux. 11 consiste en deux cuves, lune où la combustion se fait de bas en haut et dont les gaz sortent par le sommet de la cuve, emportant avec eux tous les produits carbures et la vapeur d'eau de la distillation.

L'autre cuve est remplie de coke, maintenu au rouge, que les gaz traversent de haut en bas.

Il se produit, là, la transformation de Tacide carbonique en oxyde de carbone, la transformation de la vapeur en hydrogène et oxyde de carbone et la décomposition des carbures fournissant, elle aussi, de Tbydrogène et de Toxyde de carbone.

Bien entendu, une certaine proportion d'acide carbonique subsiste et même se forme dans ces opérations, variable suivant la température et Tépaîsseur de la colonne de coke.

Pour obtenir la haute température de cette colonne, où la plupart des réactions sont endothermiques, M. Thwaite emploie deux procédés différents.

Il peut faire fonctionner Tappareil en marche réversible.

('/est certainement la solution la plus pratique, mais on y trouve les inconvénients du renversement de marche.

Il faut, en ce cas, un gazomètre de grande dimension pour que le gaz employé soit de composition à peu près constante.

Quand il s'agit de fours, on est obligé, pour obtenir ce résultat, de renoncer à envoyer directement le gaz du gazogène au four.

Dans cet appareil, il y a deux cuves semblables, réunies par le haut. L'air vient au bas de Tune et les gaz sortent au bas de l'autre, un peu au-dessus de la grille.

Quand la combustion s'est faite pendant un temps suflisant, tout le combustible est à l'état de coke rouge dans la première cuve ; la température de la seconde cuve s'est fortement abaissée. On ri^vcrse alors la marche, de façon à introduire l'air dans la seconde cuve et que les gaz trouvent, dans la première, du coke à haute température.

La seconde disposition est essentiellement différente.

Il y a toujours deux cuves, mais c'est toujours dans la inrme que st> fait la combustion et où est introduit le combus-

LES GAZtXiÉNKS A DKUX GCVK.S 3H

tible à traiter, tandis que la seconde est chargée de coke et qu*il ne s'y produit que les phénomènes de réduction.

Pour maintenir la haute température dans cette seconde cuve, on introduit au haut de la première une seconde prise d'air, qui se joint au gaz de distillation et au gaz formé, brûle avec eux, formant, en quelque sorte, un jet de chalumeau dans la seconde cuve.

Dans les deux cas, il convient que le passage des gaz, d'une des cuves à Tautre, se fasse à haute température et, pour empêcher le refroidissement, qui pourrait être occasionné par l'ouverture des trémies de chargement, M. Thwaite installe^ entre ses deux cuves, une large conduite en briques à joints alternés, formant régénérateur et maintenant une température constante au gaz qui passe d'une des cuves à l'autre. Ce sont les briques do ce régénérateur qui supportent le coup de feu causé par la deuxième introduction d'air, au grand bénéfice du fonctionnement de l'appareil.

M. Thwaite déclare (|ue ces procédés lui ont permis d'employer des combustibles contenant 30 0/0 de produits volatils et 27 0/0 de cendres, qu'il obtient un gaz très peu chargé d'acide carbonique et qu'il récupère la plus grande partie des chaleurs perdues au cendrier.

Les ligures 153, 15i, représentent le gazogène à marche réversible.

On y voit que les deux cuves, qui sont d'une très grande hauteur, puisque la couche de combustible est généralement de 4 à C mètres, sont réunies à trois hauteurs différentes. On voit d'abord les deux conduites 17, dont l'une est toujours fermée, qui permettent d'am(»ner l'air au-dessous et autour de la grille. On voit ensuite, quand l'air a traversé le combustible, le large passage carré 4, 4, dans leijuel des briques réfractaires sont disposées en chicanes et qui permeltenl au gaz de la cuve 2, suivant la disposition des vannes, de passer dans la cuve 1 .

Enfin, par les orifices 16, 16, placés de 0'",7o à 1 mètre audessus des grilles et aboutissant à la chambre annulaire 15, 15,

Roi-t le gaz combustible par deux conduites, dont l'une est constamment ouverte et l'autre constamment ferm(5c.

Les conduites d'entrée d'air et les conduites du départ des gaz sont absolument analogues. Toutes les quatre affleurent sur un bain d'eau et des cbapeaux formant vannes hydrauliques, sont, soit levés, soit abaissés dans l'eau, de façon k

s GAZOGfcNES A DEUX CUVES

constituer une ferraetiiri^ étanche. Ces sortes de vannes sont disposées, comme le montre la figure 153, de façon que, dans

chaque paire, lorsque l'une est ouverte, l'autre se trouve fermée et les deux poires sont rendues solidaires par une chaînette, de telle maniiTe que lorsque l'air aboutit à la cuve 1, le gaz sort de la cuve 2.

M. Thwaite a imagincî un dispositif ingénieux, représenté

314 l.Ks (:.\z(»;fcNKs

Ctgurcs 155 et 15*i, pouroblenir une manueuvro Uydraulu)ue de SOS vannes.

On voit, on 80, l'arbre qui fait mouvoir les deux poulies solidaires réunies par une chainctte croisée qui entraînp les vannes.

l'ne autre puulie 71 est montée sur cet arbie et, grâce à une cliaîiH'tto 70. entraine doux bennes h fond cylindrique 08

(.'I 01). On voit, do n)Omo, en 75, un robinet à trois voies qui |)ermel à une fonduilo d'i'uu d'envoyer <'olle-ti cimier, soit audessus de la cuve (W, ^'oit au-dessus de la cuve 00. Ce robinet est commandé par un levier coudé 7^î, ~i. Enlin, l'uibre 80 porte encore un contrepoids 7S, et une monture 708 le relie à une bonne 7iJ, oii viendra aboutir l'eau chargée dans les bennes 08 et 69.

Il est facile de comprendre comnient le mouvement allernatif est produit. Dans la disposilion de la ligure, l'oan s'écoule

LKS GAZOGKNKS A DKUX CUVES 315-

dans la benne G8. Celle-ci est maintenue sur le galet 71 par le^ poids de la chaînette 7U et du contrepoids 78.

Quand la quantilt^ d>au chargée en 08 sera suffisante, la caisse sera entraînée, Tarbre 80 tournera, ainsi que le galet 72, et le renversement de marche s'effectuera.

Pendant cette opération, la benne 69 remontera dans une position symétrique à celle qu'occupait la benne 68, la benne 68sera basculée par la pièce 79 A qui est disposée en conséquence, la benne se videra, mais le contrepoids 78, qui sera desoneoté, maintiendra la stabilité. Lesleviers73 et 7i, entraînés par le môme mouvement, auront fermé l'eau du côté de la benne 68 pour l'ouvrir sur la benne 69, de façon îi ce qu'un mouvement inverse se prépare.

Le gazogène de M. Thwaite se signale encore tout parliculièromont par Toriginalilé de la disposition de la grille.

On en voit le détail dans les figures 157 et 158.

Les étalages 99 s'appuient sur une pièce en fonte 96, ([uiesL elle-même soutenue par un épaulement 97, rivé sur le sol du gazogène.

Le combustible est en contact direct avec la fonte de la pièce 96, qui se recourbe en formant la partie inférieure de l'étalage.

Comme cette pièce chaufferait beaucoup, de l'eau est amenée dans la conduite circulaire KX) et, par des trous latéraux percés dans cette conduite, elle vient, en une série de jets, refroidir extérieurement cette chemise en fonte.

Une cornière circulaire, fixée b. la partie inférieure de la pièce 96, qui forme plateau annulaire, retient l'eau en une sorte de rigole pour refroidir d'une manière plus parfaite.

Au-dessous de cet étalage métallique, qui est plein, le combustible est soutenu par unest^rie de barreaux de grille disposés en tronc de cO»ne, dont la partie supérieure est accrochée à une pièce boulonnée 105, et dont la partie inférieure est réunie dans un anneau 108.

Il est peu à craindre que ces barreaux de grille 107 viennent a briller, puisqu'ils se trouvent ainsi réunis à deux couronnes,

donl la première est refroidie par t'cau qui séjouroe dans la rigole circulaire placée au bas de la pièce 96 et par les boulons d'attache qui sont eux-m£mes traversés par l'eau, ainsi que la ligure le montre, grâce aux canaux intérieurs 103. Les barri^aux inclinés sont encore refroidis à leur partie

inférieure, parce que l'annrau lOS auxquels ils se réunissent est plongé lui-ni6mc dans l'eau maintenue dans une rigole circulaire 102, où aboutit l'eau qui a traversé les boulons 105.

Cette rigole 102 fait partie de la grille plate, qui forme le fond du gazogène.

Cette grille lOS), dont les barreaux sont extrêmement épais, est composée non seulement de la rigole et des barreaux, maïs de deux bras percés de trous, à section carrée, traversés

par uDe barre llo qui niainticnl la grille, ainsi qu'il csl indiqué sur la droite de la figure et la rend solidaire dii mouvement de rotation qui pourra lui être imposi'-.

C'est donc une grille à eharnii'rc.

Elle repose de l'autre côté, par un large doigt 113, sur une barre ronde 114 qui, elle-mfime, est guidée et soutenue par deux douilles H."», d'où on peut l'enlrcr ou la sortir.

Quand on veut décrasser la grille, il suffit d'ouvrir la porte 124, fermi'e par nnc charnière 126 et une vis 131.

Ensuite, au moyen du volant 132, agissant par l'arbre 119 sur la vis IIS, engrenant avec la roue dentée 117, on fait légèrement tourner l'arbre IH et la grille 109 qui en est solidaire, de façon El dégager la tige 114.

Il suffit alors do tourner à nouveau le volant en sens contraire, de laisser la grille s'ouvrir suffisamment pour pouvoir faire sortir les milchefers qui l'obstruent, puis de la relever, de replacer la tige 114, sur laquelle elle peut s'appuyer naturellement pour une nouvelle période de marche.

Cette disposition est très ingénieuse.

Les figures lo9, l(iO, 161 et 162 représentent une autre

4lis|>osition de grille au cas de l'emploi du coke ou de l'anthracite, quand la cuve ne se termine pas en étalage et que sa partie inférieure est cylindrique.

La grille se compose alors d'une série de barreaux 138, qui appuient, d'uiic part, sur une barre transversale 138 A cl, d'autre part, sur une pièce circulaire 139, qui soutient en même temps la base de la chemise réfractaire.

Ces barreaux aboutissent aux environs de la porte à charnière, dont le détail est indiqué en 146, 147, 148, 14!) et 150.

Les figures HIS, 164 et 165 montreni aussi un ingénieux

•dispositif pour obtenir le chargement automatique du combustible, tout en conservant l'étanchéité de la trémie. On voit, «n 151, l'arrivée <iu combustible par un transporteur, qui le fait tomber dans une trémie.

Celle-ci surmonte un barillet 155, dans .lequel tourne constamment un cylindre mobile 15 1, qui est au contact de l'enveloppe 155 par une série de nervures, qui assurent l'élanchéité <le l'enveloppe.

Le mouvement est transmis par une manivelle et provient do l'arbre 162 entraîné par le galet Kii, que fait mouvoir la vis 165 solidaire, par un galet 166, du mouvement de la chaîne 167.

Le cylindre 154, creux à l'intérieur, est ouvert entre deux

génératrices, de sorte que, si Touverture est au-dessous de la trémie, il se remplit de charbon ; puis il fait un demi-tour pour vider le charbon dans le gazogène, comme l'indique la figure 164 et, après un autre demi-tour, il se remplit à nouveau du charbon accumulé dans la trémie.

Le détail de cette disposition est très visible dans les ligures.

On peut facilement imaginer ce qui se produit dans les grandes cuves disposées comme celles du gazogène de M. Thwaite.

Au-dessus de la grille, il y a une zone où le charbon est incandescent sur 2", 40 à 2", 70 de hauteur, ce qui fait que la prise de gaz étant environ h 1",30 de la grille, il y a de 1°',10 à 1",40 de charbon rouge à traverser par les gaz qui s'échappent.

C'est pourquoi la réduction est toujours assez complète et il y a peu d'acide carbonique dans les gaz.

Au-dessous de cette couche incandescente, il y a du charbon de moins en moins chaud qui distille et, dans la première cuve, les gaz de distillation sont entraînés avec les produits de la combustion.

Enfln, en arrivant auprès de la trémie, on rencontre le charbon nouvellement chargé, qui est à une température relativement basse de 100 à 200° et donne de la vapeur.

C'est ce mélange de gaz, de goudron et de vapeur, réchaull'é ou non par une seconde addition d'air, qui vient dans la deuxième cuve, la traverse de haut en bas et s'y transforme.

Comme dans cette cuve, au moins dans les couches basses, il n'y a plus que du coke nu rouge, le gaz est nettoyé, ne contient plus de goudron et, si l'appareil Thwaite est un peu plus compliqué avec sa double cuve, il ne nécessite, en tout cas, aucun épurateur autre que des filtres h sciures de bois, qui retiennent les poussières entraînées.

M. Thwaite ne peut fixer la durée des périodes après lesquelles il faut renverser la marche sans connaître la nature du combustible employé. Ces périodes sont d'autant plus fré-

queates que celui-ci est plus chargé de produits volatils et d'humidité.

Une semblable méthode de gazéification est tellement avantageuse pour remploi des combustibles tels que les charbons gras et bitumineux, que Ton a pu, dans de semblables gazogènes, mélanger au combustible des brais, des huiles lourdes, etc.

Ces matières sont versées dans la trémie d'alimentation. Elles se volatilisent presque tout de suite et sont entraînées dans la seconde cuve. On pourrait employer, de môme, les pétroles et ce serait une solution d'un gazogène mixte à combustible partie liquide, partie solide.

D'une façon générale, quand les combustibles sont ainsi additionnés ou sont eux-mêmes très riches en produits volatils, la température s'élève peu dans la première cuve. Les réactions qui s'opèrent dans la seconde cuve sont plutôt trop cndothermiques et souvent il faut introduire de l'air dans le trajet entre les deux cuves ainsi qu'uil est figuré en 28. Au contraire, quand le combustible est maigre, les températures s'élèveraient trop, et l'appareil chaufferait d'une façon fâcheuse si on n'y remédiait comme dans les autres gazogènes, en additionnant 1 air de vapeur d'eau provenant du cendrier.

Ce gazogène, à côté d'avantages très considérables, présente Tinconvénientque la marche en est discontinue.

11 se produit ainsi des gaz de qualité variable, d'une façon périodique, suivant la température de la colonne qui sert de colonne de réduction.

Ici un semblable appareil nécessite un gazomètre très important.

M. Thwaite a cherché à installer ces deux cuves, de façon à ne pas avoir besoin de renverser la marche.

C'est ainsi qu'est disposé le gazogène représenté figures 166 et 107 et dont les figures 168, 169, 170 et 171 donnent les détails.

Il est analogue au gazogène que j'ai d'abord décrit, sauf qu'il y a une large rentrée d'air au sommet de la première cuve, de façon h pouvoir brûler les goudrons que produit la

LKS oAZOOfcNES A DEUX CUVES 32)

distillation et même une parti(> du gaz, de façon à réchaufTer la seconde cuve.

Dansées conditions, on peut même ajouter des huiles lourdes

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FiG. 168. — Gazogène Thwaite, non réversible, à deux cuves. — Élévation.

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Fio. 1C9. — Plan.

LKS GAZOGÈNES A DBUX CUVK8

nu combustible sans cesser d'avoir des gaz permanents à la sortie de la deuxième cuve.

M. Thwaite recommande tout particulièrement d'utiliser les chaleurs perdues du moteur à gaz qu'alimente le gazogène et

Fiu. ITO. — Coupe VI

les figures 166 et 167 montrent un dispositif très ingénieux, quoi qu'il me semble bien compliqué et que je craigne que, dans le trajet d'un appareil à l'autre, les quantités de chaleur récupérées ne se perdent en très grande partie.

Le moteur étant représenté en D, on voit la conduite d'échappement des gaz brûlés se rendre en un appareil C, oO

Fair destiné au moteur est aspiré par une série d'orifices figurés en G, dans une boîte contenant des tubes que traversent les gaz brûlés. L'air destiné au moteur est ainsi réchauffé. Un exhausteur K, entraîné par un moteur auxiliaire L, Tenvoie, par la conduite M, qui est enfouie dans le sol pour être mieux protégée, jusqu'au gazogène où s'effectue la combustion.

En 0, est figuré, d'une façon analogue, un appareil où vient aboutir l'eau de circulation du moteur, eau à environ 80°, qui convient tout particulièrement à fournir de la vapeur sans grande dépense.

Une conduite va de l'appare.l au cendrier.

On trouve, dans les publications de M. Thwaite, des analyses, qui montrent, d'une façon très précise, Tintluence de la marche à haute température, avec de l'air sec, ou, à basse température, avec de l'air fortement chargé de vapeur.

Deux échantillons de gaz ainsi analysés par le professeur Vivian B. Lewes donnent, l'un :

Hydrocarbures 4,10 0/0

Hydrogène 7,33 0/0

et l'autre :

Hydrocarbures 0/0

Hydrogène 3,3 0/0

En maintenant une allure régulière, ce qui est facile avec le renversement de marche automatique, on peut obtenir du gaz de composition absolument constante, beaucoup plus régulière que celle du gaz de ville.

En outre, si l'on choisit la température ni trop haute, ni trop basse, on peut, comme dans les gazogènes à combustion renversée, laisser passer un peu de carbures stables, comme le méthane, tout en barrant la route aux goudrons.

Le gaz prend ainsi une odeur caractéristique, qui le rend très préférable aux autres gaz pauvres, notamment à ceux des gazogènes à coke en permettant de sentir les fuites.

Enfin M. Thwaite signale que, si Ton voulait recueillir les goudrons et même Tammoniaque, il serait facile de modifier l'appareil et de faire traverser les appareils d'épuration aux gaz allant d'une cuve à l'autre sans nuire h la bonne marche.

Un semblable groupe de 300 chevaux a été installé à Birstall, en juillet 1897, et a donné, paraît-il, 81 0/0 de rendement.

Un moteur à gaz de 133 chevaux utilisait ainsi en travail indiqué 18,5 0/0.

La composition des gaz, suivant le combustible employé, qui était un mélange de coke et de charbon bitumineux, a été relevée ainsi :