CHAPITRE XII

LES GAZOaiNES SPÉCIAUX

D'après la définition que j'ai adoptée, le but principal que Ton recherche en établissant un gazogène est la fabrication d'un gaz combustible.

Il peut cependant se présenter des cas où Ton emploie do semblables appareils dans un autre but et où cependant on ne puisse refuser le nom de gazogène à l'appareil, sous prétexte que son application est différente.

C'est ainsi que Ton a songé à utiliser des gazogènes à Tincinération des ordures ménagères.

C'est une question qui est h l'ordre du jour pour la Ville de Paris.

Je ne crois pas que l'on puisse tirer parti des ordures ménagères, en les brûlant, dans des fours, comme la Ville de Paris l'a déjà essayé. Cette opération a môme été assez onéreuse.

D'autre part, au contraire, je suis convaincu qu'une Société qui emploie de la force motrice et utilise d'autres combustibles, peut trouver un appoint important dans la combustion des ordures ménagères et peut-être conclure, sur cette base, un marché avantageux .

La combustion des ordures ménagères, mélangées au charbon sur une grille de chaudière, ne donnerait pas, je crois, de bons résultats. L'eau contenue dans les ordures ménagères

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s'en irait en vapeur dans les fumées, et il y aurait, là, une perte de chaleur importante. En outre, il y a, dans les ordures des débris de fer, des corps incombustibles, qui encombreraient les grilles.

11 peut en être tout à fait différemment, avec des gazogènes de grande surface, h joints hydrauliques, et marchant en combustion renversée.

Il faut bien comprendre Féconomie que les ordures ménagères peuvent apporter, avec l'emploi simultané d'un autre combustible, tel que le charbon.

Dans les essais de combustion des ordures, qui ont été faits à Javel et sur lesquels M. Pelsche a fourni un rapport, il a été démontré que ces ordures étaient auto-combustibles, malgré leur humidité, et Ion peut en conclure que, s'il n'y avait pas une proportion importante d'eau, elles constitueraient, en somme, un combustible de richesse moyenne.

La plus grande partie de la chaleur, que fournit cette combustion, est employée à volatiliser l'eau contenue dans le combustible, l'excédent se retrouve dans les chaleurs perdues aux parois, dans celles perdues à la cheminée par le tirage naturel et, là, l'excédent de chaleur est éliminé, sans aucun emploi.

On a bien essayé de le récupérer, en employant les fumées à chauffer une chaudière, mais, comme les gadoues varient do nature, suivant leurs quartiers d'origine, les époques et même les heures où elles sont recueillies, il est pratiquement impossible d'utiliser une énergie fournie d'une façon aussi irrégulière.

Rappelons-nous, au contraire, ce qui se produit, quand on emploie du charbon, dans un gazogène.

Pour 1 kilogramme de charbon, afin de pouvoir utiliser la chaleur produite par la transformation du carbone en oxyde de carbone, on est obligé d'ajouter, à l'air introduit, environ 300 grammes de vapeur d'eau.

11 est certain que, si Ton mélangeait, en proportion convenable, charbon et gadoues, la volatilisation de Teau, comprise dans les ordures, viendrait utilement remplacer l'appoint de

vapeur que Ton doit ajouter au combustible, de sorte que le pouvoir calorifique de la gadoue desséchée serait entièrement utilisé.

Je viens de citer le cas de l'emploi des gazogènes pour la bonne utilisation de combustibles spéciaux, peut être même simplement pour la destruction sans frais des gadoues.

On a songé aussi à faire des gazogènes fonctionnant à haute température, avec des fondants de façon à recueillir les laitiers.

On sait, en effet, que les laitiers basiques, trempés d'une façon particulière puis broyés et mélangés à la chaux, peuvent fournir un très bon ciment, de fabrication récente, mais déjà employé en grande quantité, surtout pour le béton qui sup-porte le pavage des rues.

On a pensé môme, en choisissant particulièrement les fondants, à faire ainsi du verre ; dans ce cas, on ne produirait pas des verres purs ni incolores.

Dans tous ces cas, on peut brûler une partie des gaz pour réchauffer Tair primaire et réduire ainsi très notablement la consommation du combustible, ou, au contraire, utiliser le gaz produit.

Enfin on peut utiliser d'autres sous-produits. Les hautsfourneaux, à ce point de vue, sont des gazogènes, où le produit recueilli est la fonte, une parlie des laitiers et où précisément les gaz servent, en grande partie, au réchauffage de Tair et doivent même ôlre employés à alimenter les compresseurs et les appareils de manutention.

On peut, au contraire, chercher à utiliser avec des gazogènes, les propriétés spéciales du combustible employé et séparer, des gaz produits, des vapeurs de Grande valeur.

Je citerai, comme exemple, le gazogène Mond et une installation de gazogène Duff.

LES GAZOGÈNES SPÉCIAUX 341

GAZOGÈNE MOND

Le gazogène Mond, en temps que gazogène proprement dit, ne présente rien de particalîer et, si l'on a beaucoup parlé de cet appareil, cela tient essentiellement à Tusage qui en a été fait à Tusine de MM. Mond Bruner and C"*, à Northwich.

Cet emploi est tout spécial, en ce que le produit particulièrement recherché, vis-à-vis duquel les autres ne sont que des sous-produits, n'est pas le gaz combustible, mais Tammoniaque, qui se produit dans la distillation de charbons spéciaux, riches en azote, et dans leur décomposition par la vapeur d'eau, h basse température.

Les procédés ici employés n'ont donc d'intérêt que lorsque les houilles que l'on veut traiter contiennent une proportion suffisante d'azote de constitution.

Quand la proportion d'azote atteint 2 à 3 0/0, celui-ci peut s'éliminer sous forme d'ammoniaque et se recueillir en quantité suffisante quand le combustible est échauffé, par un courant de gaz chaud, ou de vapeur d'eau; mais toutefois ne faut-il pas que la température s'élève sensiblement au-dessus de 4(X)°. Comme l'ammoniaque vaut cher et que, si l'on veut recueillir ainsi ce produit, on peut y trouver un bénéfice suffisant, pour payer le prix du combustible employé, M. Mond à fait une installation très considérable, précisément dans le but de traiter des charbons bitumineux, riches en azote, dans un gazogène et de recueillir les sels ammoniacaux que la distillation lui fournissait.

Cette tentative a fait beaucoup de bruit. Il en a été longuement parlé dans plusieurs publications; mais peutèlre ya-t-on attaché, en France, une importance excessive.

C'est d'abord parce que, si le bas prix de certaines houilles, riches en azote, permettait, en Angleterre, une fabricalion

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avantageuse, il ne semble pas que de semblables conditions se présentent ailleurs.

Du moins, si Ton peut, avec profit, retirer, de certains combustibles, Tammoniaque qui se produit, lorsqu on les traite dans un gazogène, d'autres procédés ont été indiqués, et M. Lencauchez, qu'il faut toujours citer, chaque fois qu'une idée ingénieuse apparaît, a vivement préconisé la distillation de la tourbe en semblable circonstance.

Il a même publié un ouvrage spécial sur cette question.

Je me bornerai à y renvoyer actuellement le lecteur; mais j'espère, plus tard, avoir à revenir sur le sujet, extrêmement intéressant, des gazogènes employés comme appareils de distillation.

Je signalerai seulement ici que de semblables gazogènes sont employés pour la distillation du bois, notamment à Premery, et qu'ainsi que M. Lencauchez, qui a fait cette installation, Ta dit à plusieurs reprises, dans ses ouvrages, le traitement des combustibles, dans un gazogène, est la solution la plus parfaite et la plus économique qui permette d'isoler les produits volatils que réchauffement progressif d'un combustible peut fournir.

Quand il s'agit de traiter de la tourbe, ou du bois, il est certain que les gaz qui sortent de l'appareil, s'échappent à une température assez basse.

J'ai vu môme, pour du lignite, à Deutz, les gaz sortir de l'appareil à moins de 100", à cause, d'abord, de l'allure lente, volontairement recherchée, de l'appareil, et, ensuite, parce que le combustible contenait une forte proportion d'eau et que sa distillation demandait beaucoup de chaleur.

Il n'en est pas ainsi, lorsque Ton traite des charbons bitumineux, et le problème, qui se présentait à M. Mond, était, à ce point de vue, particulièrement difficile.

Puisque les réactions qui fournissent le gaz des gazogènes s'effectuent à haute température et que la distillation des combustibles semble demander d autant moins de chaleur que Ton se rapproche le plus des charbons maigres, il semble qu'il soit

LES GAZOGÈNES SPÉCIAUX 343

très difficile de distiller, à basse température, les charbons bitumineux.

Une solution serait ceTpendant fournie par un gazogène, comme celui de M. Genty, où la distillation se fait sans que les gaz produits traversent le charbon.

Mais il semble que le mouvement môme des gaz parcourant la matière, facilite la formation des produits volatils, par un phénomène fréquemment observé.

M. Mond a employé un procédé qui lui a parfaitement réussi, et qui consiste, tout simplement, à envoyer de la vapeur d*eau en excès, à travers le gazogène.

Il semble que, dans une semblable opération, on pourrait craindre que cet excès de vapeur d'eau n'éteigne le feu, par cela même que les réactions endothermiques seraient plus puissantes que les réactions exothermiques; mais il ne se produit rien de semblable.

Une petite partie seulement de la vapeur d'eau brûle du combustible, et le reste joue le rôle de diluant et traverse simplement la colonne de charbon rouge.

M. Mond n'a pas hésité à faire passer, ainsi, dans son gazogène, cinq fois plus de vapeur d'eau que le charbon ne peut en décomposer.

Il y a encore là un point délicat, car la vapeur d'eau est onéreuse à produire et pourrait ainsi coûter plus cher que ne rapporte la fabrication de l'ammoniaque.

Le cas ne se présente pas chez M. Mond et, dans les vastes usines de Northwich, il existe une grande quantité de machines à vapeur qui fonctionnent sans condensation et qui fournissent ainsi, gratuitement, de la vapeur d'eau au gazogène.

Pour parler nettement, on bénéficie d'un gaspillage.

Il faut donc, avant de recommander le procédé Mond, bien examiner ce qu'il coûterait, s'il devait être employé, par un industriel, qui ne dispose pas d'une source gratuite de vapeur.

M. Mond utilise, par tonne de houille, 2 tonnes et demie de vapeur.

3U t.EH CiA/OOÈNEN

Si l'on admet, ainsi que l'on fait, paraît-il, à Northwich, que les ri?cupérateurs puissent rendre 1,5 tonne de vapeur, il faut en conclure qu'il y a lieu de créer, artilîcicllement et indépendamment du gazogène, par tonne de bouille,! tonne de vapeur.

Si l'on admet que, pour faire 1 tonne de vapeur, il fautdép^iser 150 kilogrammes de houille, il y a donc déjà, de ce fait, un déchet de 15 0/0 dans le fonctionnement du gazogène.

Ce n'est pas un déchet négligeable et, s'il peut convenir pour certaines houilles anglaises, il ne conviendrait certainement pas pour des charbons français, qui sont plus onéreux et moins riches en azote.

Le gazogène Mond est représenté par la figure 183, en coupe.

C'est un gazogène fort bien compris, où le charbon est amené, d'abord, par des wagons, sur un plancher supérieur, d'où il se Kiu. igî. - (iMORene Mond. rend, daus les trémies, sorte

d'entonnoirs très vastes et dont l'ouverture inférieure, ainsi que le montre la ligure, est formée par une vanne et placée précisément au-dessus des portes de chargement des gazogènes.

Des vannes spi'ciales sont disposées pour permettre l'introduction dans le gazogène, qui est surmonté d'une petite trémie, fermée, en haut, par un tampon et, en bas, par un cône, mû par un levier, le tout aboutissant h une sorte d'enveloppe conique, qui maintient le charbon au centre du gazogène, où il s'échauffe ainsi progressivement, grùce aux gaz produits, qui circulent autour

LES GAZOGÈNES SPÉCIAUX 343

C'est une disposition qui est adoptée, dans une grande quantité de gazogènes.

Elle osl d'ailleurs très discutable, parce qu'il semble préférable de faire le départ du gaz au centre du combustible, qui s'échaufferait alors autour de la prise de gaz; ceci afin d'éviter que les gaz ne suivent les parois.

La partie inférieure du gazogène Mond, qui est une très vaste cuve, très haute, comme tous les gazogènes anglais, où l'on traite des charbons bitumineux, est constituée, d'abord, par un étalage en maçonnerie et, ensuite, par une grille tronconique, qui prolonge en quelque sorte ces étalages.

Enfin, le bas de l'appareil est fermé par un joint hydraulique.

De cette façon, l'air et la vapeur d'eau pourront pénétrer dans le combustible, autour de la grille, entre le cône d'éboulement des scories et la grille.

Le gazogène Mond considéré ainsi, en sa première partie, qui est la cuve, est déjà un appareil très intéressant, fort soigné dans son exécution.

Ce qui le différencie nettement des autres appareils, ce sont les dispositions spéciales qui permettent de recueillir les sels ammoniacaux compris dans les gaz.

Ceux-ci, en sortant du gazogène, passent dans un premier appareil, qui est constitué essentiellement par une série de caisses verticales, communiquant alternativement par le haut et par le bas, sorte de tuyaux d'orgues, formant un échangeur permettant de refroidir l'air et la vapeur d'eau et de réchauffer l'air qui doit ôtre fourni au gazogène et qui passe autour de ces colonnes montantes et descendantes.

L'appareil constitue, en somme, un récupérateur.

On voit, sur la figure schématique 184, indiquée par des flèches, l'aiTivée de l'air destiné au gazogène, et comment celuici, après avoir, en quelque sorte, circulé dans des chemises, qui entourent les caisses, dans lesquelles passent les gaz chauds,

LES RAZOr.ftMES SPÉCTAUX 347

finit par circuler (le la même manièro, autour du gazogène, dans l'espace compris entre les produits réfractaires et l'enveloppe de tôle, pour aboutir sous la grille.

Les gaz, ainsi dépouillés d'une partie de leur chaleur, traversent ensuite une grande caisse, dite de lavage mécanique,

Fifl. 165. — Batterie de gnzogtncs Mond. Vue d'ensemLle.

OÙ ils passent au-dessus d'une couche d'eau, qui est constamment rcmu<?e par des roues à auhes, qiii sont figurées schématiquement dans le dessin, et qui projettent une pluie d'eau que les gaz se trouvent ainsi obligée k traverser.

Le gaz est refroidi jusqu'à environ 90°, grâce à ces sortes de balais tournants, qui non seulement refroidissent par contact,

348 I.K» ClAZOaËNES

mais refroidissent encore parce que l'eau, mise, à cette température, en contact tr^s intime, vu sa grande division, avec le gaz, se volatilise, dans de grandes proportions.

Le gaz se trouve, ameniî au bas d'une grande tour, qu'il traverse, de bas en haut, en rencontrant du sulfate d'ammoniaque

acide, qui est distribué, à la partie supérieure, en un grand nombre de jels, ainsi que la figure le montre, et qui est étendu sur une grande surface, au moyen d'un grand nombre de chicanes.

Ce mélange de sulfate d'ammoniaque et d'acide sulfurique, dans une telle proportion qu'il y a environ 47 0/0 d'acide

LES OAZOOÈNES SPÉCUUX 3M

sulfurique libre, |>ruvient d'un bac qui est indiqué sur la ligure, et c'est l'usage qui a fait considérer cette proportion comme la plus favorable.

L'acide sulfurique, non chargé d'ammoniaque, donnait des résultats beaucoup moins satisfaisants.

Le gaz, sortant du haut de la tour, où le sulfate acide

FiQ. IM7. - Ui gïnériileori.

retient une très grande proportion des sels ammoniacaux, est ensuite conduit au bas d'une autre tour, où il est luvé grftce à des chicanes et à un courant de haut en bas, analogue aux dispositions de la tour précédente, par un courant d'eau froide.

Le gaz est ensuite envoyé ainsi au moteur, ou au four auquel il est destiné.

L'eau, qui a parcouru, de haut en bas, la seconde tour, arrive, à la partie inférieure de celle-ci, à assez haute température.

350 LKS liA/^GËNKS

Bile est alors ontraiuéc par une pompe, au haut d'une troisième tour, où elle tombe en pluie, sur l'air froid qui est puist^ dans l'atmosphère et rcToulé par un ventilateur Roots, ainsi que la ligure le montre. Cet air, ainsi chauffé, est, en grande partie, chargé de vapeur par l'eau a 80* ou 90°, qui y

est injectée. Il ira se surchaufTer dans le récupérateur, pour parvenir au gazogène, avec addition, si c'est nécessaire, de vapeur provenant d'une autre source.

Quant à l'eau, refroidie, par sa descente, dans cette troisième tour, ello (sera envoyée, par une autre pompe, dans le haut de la seconde tour, qui sert au refroidissement du gaz, et il semble, ainsi, que l'utilisaliou des chaleurs entraînées parle gaz combuslible et la vapeur qui y est mélangée est poussée aussi loin que possible.

Les figures IHJ, 180, 187, 188, montrent l'installation de semblables gazogènes aux usines de Winnigton.

LES GAZOGÈNES SPÉCIAUX 351

M. Humphrey, qui s'est tout particulièrement occupé des installations du type Mond, fournit le renseignement suivant :

Le premier gazogène Mond, mis en marche en septembre 1893, a fonctionné, sans réparation, môme aux garnitures réfractaires de la cuve, jusqu'en août 1896.

On consultera avec intérêt, à ce sujet, le Compte rendu de la séance du Vt décembre 1900 de « The Institution of Mechanical Engineers ».

Dans une séance précédente, du 16 mars 1897, il avait été fourni des chiffres très nombreux sur les essais, et Ton pourra les consulter avec intérêt.

GAZOGÈNE DUFF

Le gazogène Duff ne présente pas non plus, par lui-môme, de détails caractéristiques, à ma connaissance; mais, ce qu'il y a lieu d'examiner, c'est la disposition que M. Duff a employée dans certaines de ses installations pour obtenir des batteries de gazogènes i\ grande production et pouvoir recueillir l'ammoniaque et les goudrons qui étaient entraînés dans les produits volatils.

On voit, dans la figure 189, au premier plan, une série de gazogènes construits pour l' United Alkali Company Ltd, à Widnes.

Ces gazogènes sont alimentés par des trémies ayant la forme d'entonnoirs où un conveycur, représenté à gauche de la figure, élève le charbon d'une façon régulière. On voit, dans la figure 190, représentant la môme installation vue par derrière, de grandes chambres carrées placées chacune derrière un gazogène et destinées à produire de l'air chaud et à débarrasser le gaz des poussières.

A la suite de ces récupérateurs, sont placés des scrubbers

.. m. — muerie ie gar

LES GAZOGÈNES SPÉCIAUX 353

destinés à laver et à refroidir le gaz, qui aboutit enfin à de grandes tours, bien visibles sur la ligure, dont la première, la tour carrée, est destinée à recueillir Tammoniaquc dans un courant diacide sulfurique ; la seconde sert à refroidir définitivement le gaz, qui se trouve ainsi prêt à être employé pour des fours ou des moteurs.

On annonçait, en janvier 1901, dans un article de rEngineering, que M. DufF préparait une installation semblable capable de gazéifier 1.400 à 1.500 tonnes de charbon par semaine, installation qui correspondrait, si les gaz étaient employés dans tjes moteurs, à une puissance de 20.000 chevaux.