GAZ DE DIVERSES SUBSTANCES

mant Tépuration chimique, on obtiendrait un gaz doué d'un plus grand pouvoir calorifique et qui conviendrait mieux au chauffage et par conséquent aux moteurs. On arrive encore au même résultat par carburation, par exemple en faisant barbot-er le gaz dans la gazoline.

D'un autre côté, sir W. Siemens a proposé de fractionner les produits de la distillation de la houille, de manière à n'utiliser pour le chauffage que le gaz produit pendant la dernière partie de l'opération. Les expériences de M. Hunt et de M. Witz montrent que cette séparation n'aurait aucune utilité, car le pouvoir calorifique varie comme le pouvoir éclairant, de sorte qu'en diminuant ce dernier on augmente la consommation des moteurs par cheval-heure.

Fabrication privée du gaz. — On peut aussi se demander si un industriel a avantage à fabriquer luimême le gaz destiné à alimenter ses moteurs. La question est évidemment complexe et la solution dépend du prix auquel ce consommateur peut acheter le gaz d'une Compagnie. Généralement, les Compagnies peuvent arriver, grâce à l'exploitation des sous-produits, à fabriquer le gaz dans des conditions extrêmement avantageuses et peuvent souvent le vendre très bon marché. Il peut arriver cependant que, même en utilisant seulement, parmi les sous-produits, le coke et le goudron, un industriel trouve intérêt à fabriquer luimême son gaz, s'il en consomme une quantité suffisante.

Oaz de diverses substances. — On peut d'ailleurs se servir, dans cette fabrication privée, de combustibles moins chers que la houille. Ainsi la tourbe donne un gaz, du goudron et un résidu appelé charbon de

tourbe. Dans les pays où on fabrique le charbon de bois, cette opération peut fournir un gaz qui ne coûte presque rien.

Tous les corps gras peuvent donner aussi par distillation des gaz carbures : on a souvent utilisé Thuile ; on s'est servi de certaines résines en Russie, de graines de lin sauvage au Brésil, de restes d'animaux dans la République Argentine, et à Reims d'eaux savonneuses provenant du désuintage des laines. Les résidus de la rectification du pétrole ont été aussi exploités avec succès, lorsque leur prix ne dépassait pas 15 à 20 fr. par 100 kilogrammes.

Le gaz Pintsch est un gaz d'huile de pétrole.

Gaz à l'eau et gaz pauvre. — Lorsqu'on se résout à fabriquer soi-même le gaz nécessaire pour l'alimentation d'un moteur, il est généralement plus avantageux, au lieu de distiller la houille, de fabriquer ce gaz avec des substances moins chères. Nous avons déjà vu . qu'on peut distiller des combustibles plus économiques, tels que la tourbe. On peut aussi fabriquer du gaz à Peau : de nombreuses tentatives ont été faites dans cette voie depuis cinquante ans.

On nomme gaz à l'eau le produit obtenu en faisant passer un courant de vapeur d'eau sur du charbon maintenu au rouge. Il se forme un mélange d'hydrogène, d'oxyde de carbone et d'anhydride carbonique; la réaction peut donc être représentée par la formule suivante :

Ce mélange est combustible, car il renferme 28 0/0 d'oxyde de carbone et 57 0/0 d'hydrogène. Il y a cependant intérêt à diminuer la quantité d'acide car-

GAZ A l'eau et gaz PAUVRE 139

bonique, en augmentant la proportion de charbon ou en faisant intervenir une plus grande quantité de vapeur d'eau, et à se rapprocher le plus possible de la formule :

G -f H20 = CO + 2H,

qui donnerait un mélange entièrement combustible, formé de vqlumes égaux d'hydrogène et d'oxyde de carbone. Ce gaz aurait un pouvoir calorifique d'au moins 3200 calories par mètre cube.

Il est d'ailleurs impossible d'obtenir ce résultat, car on est obligé, pour maintenir le charbon incandescent, d'en brûler une certaine quantité en injectant un courant d'air, soit par intermittences, soit en même temps que la vapeur d'eau. On introduit ainsi de l'azote et un peu d'anhydride carbonique, sans compter la proportion de ce dernier gaz qui se forme toujours dans la réaction. On peut cependant, en dirigeant bien l'opération, obtenir un produit doué d'un pouvoir calorifique de 2400 à 2800 calories. Le gaz produit ainsi, par la combustion incomplète du charbon, est désigné sous le nom de gaz pauvre.

Les mélanges tonnants formés avec les produits que nous venons d'indiquer dégagent autant de chaleur que ceux qui renferment du gaz de ville, car le gaz à l'eau n'exige que 2 à 3 volumes d'air, au lieu de 6 ; un moteur donne donc à peu près le même travail avec l'un quelconque de ces deux gaz. Mais les mélanges contenant ïe gaz de l'eau sont moins faciles à enflammer et doivent être par suite comprimés plus fortement.

On construit actuellement un certain nombre d'appareils destinés à la fabrication des gaz pauvres ; nous en décrirons quelques-uns.

Gazogène Dowson. — Cet appareil donne un mélange de gaz pauvre et de gaz de l'eau : pour cela, on fait passer sur une colonne de combustible incandescent un mélange d'air et de vapeur d*eau en proportions convenables. L'appareil Dowson (fig. 45) se compose d'un générateur, d'un surchauffeur de vapeur, d'un barillet, d'un laveur ou scrubber et d'un gazomètre. Le surchauffeur, qui se voit en avant de la figure, est une petite chaudière à serpentin, généralement chauffée au coke, qui vaporise la quantité d'eau nécessaire pour la production du gaz, soit à peu près 145 centimètres cubes par mètre cube de gaz produit ; cette chaudière est timbrée à 4 kilogrammes et peut donner, par heure, de 5 à 50 kilogrammes de vapeur surchauffée, suivant les modèles.

Cette vapeur traverse d'abord un injecteur du genre Kœrting ; le jet de vapeur, passant dans un tuyau conique ouvert, entraîne la quantité d'air nécessaire à l'alimentation du générateur. Celui-ci se compose d'un cylindre en tôle, garni intérieurement d'un épais revêtement de briques réfractaires, et muni d'une grille à la partie inférieure. Ce cylindre, qui constitue le gazogène proprement dit, se voit à gauche de la figure; il est préalablement rempli de combustible, qu'on porte à l'incandescence. On fait alors arriver le courant d'air et de vapeur d'eau. L'eau donne de l'hydrogène et de l'oxyde de carbone ; l'air injecté en même temps brûle une partie du charbon ; cette combustion dégage assez de chaleur pour maintenir la masse à la température voulue ; elle produit en même temps de l'oxyde de carbone, qui s'ajoute au gaz de l'eau.

Le mélange renferme en outre l'azote de l'air et

GAZOGÈNE DOWSON Ul

peut contenir aussi de l'anhydride carbonique, dû aux deux réactions précédentes : on doit régler le courant '" d'air et de vapeur pour que la proportion de ce dernier ;,, f"^' gaz ne dépasse pas 6 à 7 0/0.

iéii.

if

Fia. 45. - Gaiogène Dowîon (Piatscn).

Le réglage de l'injccteura une grande influence sur la qualité du gaz.

Il peut se dégager aussi nne petite quantité de carbtifes d'hydrogène.

Au sortir du générateur, les produits gazeux tra-

J. LerÈï»i. Les Moleurs. 8.

versent un barillet, divisé en deux par une cloison verticale ; c'est le niveau de Teau dans cet appareil qui détermine la pression sous laquelle fonctionne l'appareil. Les gaz pénètrent ensuite dans le scrubber, où ils se lavent et se refroidissent en traversant une colonne verticale de coke, sur laquelle de l'eau coule en fines gouttelettes, puis se purifient dans une caisse à sciure de bois ; ils se rendent ensuite au gazomètre qu'on aperçoit à droite et en arrière.

Le scrubber est placé au-dessous du gazomètre ; il est entouré d'un récipient annulaire plein d'eau, dans lequel s'enfonce plus ou moins la paroi métallique de celui-ci.

Le générateur doit être chargé de coke ou d'anthracite ; les charbons gras, demi-gras ou bitumineux ne conviennent pas, parce qu'ils donnent des vapeurs de goudron qui se condenseraient dans les tuyaux et obstrueraient les brûleurs. Le chargement se fait par une ouverture située au haut du générateur, et fermée par une trémie ou un clapet muni d'un contrepoids.

Il faut environ 250 grammes d'anthracite par mètre cube de gaz, ce qui met ce gaz à 2 centimes environ le mètre cube. Ce prix peut même être abaissé dans les installations très importantes : à l'usine van Ilouten, à Amsterdam, il est évalué à 1 centime, le charbon coûtant 20 fr. la tonne.

L'anthracite de bonne qualité donne un gaz qui

dégage environ 1500 calories par mètre cube ; il est

^ bon de ne pas descendre au-dessous de 1350 calories.

Le barillet exige un courant d'eau de 100 à 150 litres par heure. Il est bon de charger du combustible toutes les 10 minutes, et de suivre la marche de l'ap-

GAZOGÈNE DOWSON 155

pareil en dosant l'acide carbonique. Le scrubber doit être nettoyé tous les mois.

La figure 46 montre un appareil Dowson, de 160 chevaux indiqués, qui a été placé à la minoterie Mead

et fils, de Chelsefi, avec un moteur Crosslej, pour remplacer deux machines à vapeur compound. Avec ces machines, on consommait par 24 heures 4 tonnes de

]. LiràvKE. Lct Motcura. 9

CazogÈne Faisceau liilmlaire

Fia. 48. — Guogèa» Ta^lor

Epuraleur

Gazomètre

iM>le tournante (Fichet et Heurtey).

148 GAZ GOMBUSTIBLEë DANS LES MOTEURS A GAZ TONNANTS

très bon charbon du pays de Galles ; le moteur Crossley , fonctionnant au gaz pauvre, n'use que 1530 kilogrammes d'anthracite, dont le prix par tonne est le même. La marche est plus régulière et les frais de graissage sont les mêmes.

On voit en A la chaudière, en B le générateur à gaz, en C le refroidisseur et en D le barillet ; il y a deux scrubbers E et F, garnis Tun de coke, l'autre de sciure de bois; G est le gazomètre.

Gazogène Holt. — Cet appareil, imaginé en 1893, est spécialement destiné aux houilles bitumineuses. Le combustible est introduit par deux trémies F, munies de trappes f (fig. 47), qui donnent à des grilles inclinées E, qu'on peut faire tourner autour de e*, à l'aide des manivelles e. Le mélange d'air et de vapeur, injecté par G, se divise en deux parties : l'une traverse la grille et le combustible qui remplit le corps du cylindre ; le reste passe par KA et se diffuse sur le haut du gazogène. Le gaz produit sort par les prises h placées sur le cendrier H. Les cendres des grilles s'évacuent par d et celles de H par y.

Gazogène Taylor. — Cet appareil présente des dispositions intéressantes qui ont pour but de faciliter le décrassage et d'employer à réchauffement de l'air introduit la chaleur entraînée par les gaz qui s'échappent du gazogène ; ce dernier perfectionnement permet de réaliser une économie notable en utilisant de la chaleur que, dans fe plupart des gazogènes, on est obligé de perdre dans les scrubbers ; de plus , on élève ainsi la température du foyer, ce qui permet d'injecter plus de vapeur d'eau et par suite d'enrichir le gaz. A cause de cette dernière propriété, MM. Fichet et Heurtey, qui cons-

gayogène; taylor 149

truisent le gazogène Taylor, donnent le nom de gaz mixte au produit obtenu.

Le décrassage est facilité par la suppression de la grille et remploi d'une sole tournante. Le gazogène (fig. 48) se compose d*un cylindre vertical en tôle, revêtu intérieurement de briques réfractaires ; il a 4 mètres de hauteur pour les charbons maigre et demi-gras et 4,50m. pour les charbons gras; le diamètre varie de 1,75 à 2,70 m., suivant la puissance. Cet appareil, légèrement conique pour faciliter la descente du combustible, se termine à la partie inférieure par une trémie tronconique, où s'accumulent les scories et les cendres. Comme il n'y a pas de grille, ces matières viennent s'appuyer sur un plateau horizontal, placé à 25 centimètres environ au-dessous du bas de la trémie, et qui peut tourner autour de l'axe vertical de l'appareil. Dans ce but, la face inférieure du plateau porte une couronne dentée engrenant avec un pignon ^^ calé sur un arbre horizontal, qui traverse l'enveloppe et est actionné de l'extérieur au moyen d'un engrenage et d'une manivelle P. Au-dessous de ce plateau mobile est un plateau fixe, sur lequel le premier s'appuie par l'intermédiaire d'une couronne de boulets sphériques, logés dans une rainure. Cette disposition évite tout ajustage précis et rend la sole tournante très mobile. A l'état de repos, le cône d'éboulement des scories s'arrête au bord du plateau mobile ; mais, si l'on imprime à ce dernier un mouvement lent de rotation, le cône s'écroule sur tout son pourtour et les mâchefers tombent dans le cendrier. Si les scories s'agglutinent, on active et on régularise la descente en enfonçant des barres de fer dans des trous ménagés dans l'enve-

J. Lefètre. Les Moteurs. 9*

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tre:

\m in- '.i 'ur, rse du

loppe. Des regards r pratiqués dans cette enveloppe permettent de suivre Topération et de maintenir la zone de combustion au niveau convenable, de sorte qu'elle ne s'étende pas jusqu'à la trémie métallique.

La cuve est entourée d'une enveloppe de sable, qui diminue les pertes de chaleur. La trémie de chargement N est munie d'un obturateur conique et d'un couvercle à loquet produisant une fermeture double et empêchant toute communication avec l'atmosphère.

L'appareil destiné à utiliser la chaleur entraînée par les gaz se voit à droite du gazogène. La vapeur d'eau, produite dans un générateur non représenté, arrive par «, traverse les tubes V du surchauffeur, et se rend à l'injecteur 1, qui produit l'insufflation; le mélange d'air et de vapeur passe encore dans le réchauffeur T, où il gagne encore de la chaleur au contact des tubes t, parcourus en sens inverse par les gaz chauds, et suit le tube d, placé dans l'épaisseur de la chemise calorifuge, pour arriver au-dessous du combustible. L'emploi de l'injecteur à vapeur I permet de faire varier le débit et la pression du mélange insufflé, ainsi que le degré d'humidité ; la proportion de vapeur doit être suffisante pour empêcher le collage et la fusion des scories.

Les gaz chauds sortent, à 750° environ, par le tube A, cèdent une grande partie de leur chaleur aux tubes V et au réchauffeur T, et laissent déposer en S les poussières entraînées, qui pourraient obstruer la valve de distribution R ; ils traversent ensuite un laveur L et une colonne de coke C, arrosée continuellement par un tourniquet hydraulique D ; ils abandonnent enfin le reste des produits étrangers dans l'épurateur E, et se

GAZOGÈNE TAYLOB 151

rendent au gazomètre G, d'où ils sont distribués par un tuyau A.

La figure 49 montre l'aspect extérieur d'un appareil Fichet et Heurtey, de 250 chevaux. Cet appareil n'exige pas de surveillance spéciale et peut être confié

Fra. 49. — Appuall Fichet al Hearte; pour la production du gu mlita.

à un simple manœuvre. On place généralement, audessus du gazomètre, un butoir qui arrête l'injection de vapeur dès que le gazomètre est plein.

Le gazogène Taylor peut être alimenté avec des houilles quelconques, pourvu qu'elles ne soient pas

collantes. Les houilles maigres ont l'avantage de coûter moins cher et de produire une descente plus régulière.. Pour mettre en marche, on vide dans la trémie de chargement quelques sacs de mâchefer, de façon à remplir complètement la trémie conique jusqu'au niveau du premier rang de regards. On ajoute ensuite un peu de bois et de copeaux» que Ton allume, et ron met par-dessus une certaine quantité de combustible ; on attend qu'une charge soit bien allumée avant d'en mettre une nouvelle. Pendant l'allumage, on laisse le gazogène ouvert ou l'on insuffle un peu d'air ; on peut se servir de coke, afin d'avoir moins de fumée.

Quand l'appareil est en marche, on charge le combustible une ou deux fois par heure ; on décrasse une ou deux fois par jour en tournant la manivelle P, et l'on retire, tous les deux ou trois jours, les cendres qui s'accumulent dans le cendrier F.

Gazogène Taylor^Winand. — En Amérique, M. Winand a apporté à l'appareil Taylor un perfectionnement qui pourrait aussi bien s'appliquer à tout autre gazogène. La chaudière spéciale est supprimée ; l'eau s'échauffe en circulant dans une cuve qui entoure le gazogène ; elle traverse ensuite une colonne de coke. L'air traverse cette même colonne en sens contraire, s'y échauffe et se sature en même temps de vapeur d'eau. Un régulateur règle le débit et la température de l'eau.

Gazogène Kitson et 'Walker. — Ce gazogène est, comme celui de Taylor, à sole tournante, mais la sole EE' est inclinée sur son axe de rotation G (fig. 50); celui-ci tourne constamment, tantôt dans un sens et tantôt dans l'autre, sous l'action d'un mécanisme de poulies à renversement automatique ; ces poulies

ÛAZOGÈME KITSON ET WALKER 153

agissent sur le pignon I, et la sole reçoit, grâce au filetage yH, un mouvement hélicoïdal alternativement ascendant et descendant, qui fait tomber lentement la couche de combustible et en assure Vh

irrsàui D>EiI[>DU Sd'. — LKI, circulitHD da

qu'on ait, dit-on, à craindre le collage des fragments de houille.

L'air pénètre dans l'espace circulaire N , qui entoure le conduit M et arrive en M ', où il est aspiré par l'injecteur ; le mélange de gaz et de vapeur est ensuite refoulé dans la couche de combustible à travers la

petite grille centrale e' munie d'un tampon d'amiante E". Le gaz s'échappe par le tuyau M, muni d'une fermeture hydraulique M", après avoir cédé une partie de sa chaleur à Tair qui circule en N. L'injecteur puise sa vapeur dans la chaudière J, où Teau circule dans des serpentins. Le combustible est amené par la trémie circulaire Q, munie de deux lèvres SS' disposées de manière à couper le charbon sans coincer. Des injections supplémentaires de vapeur se font par K ; on peut les compléter au besoin en injectant par Ll" un mélange de vapeur et de pétrole, pour enrichir le gaz.

Les cendres s'écoulent entre la sole E' et la grille circulaire D, dont les panneaux d pivotent, en certains points, autour des axes d', pour faciliter le décrassage; elles tombent dans le cendrier F, muni d'un regard F" et d'une garniture /' qui abrite le mécanisme placé à la partie inférieure.

Oazogène Bénier. — Ce gazogène est destiné à être employé avec le moteur à compression du même inventeur : il produit le gaz au fur et à mesure des besoins, de sorte que le gazomètre se trouve supprimé. Il n'y a pas non plus de scrubber, ni de générateur spécial pour la vapeur. Celle-ci est produite dans un tube cylindrique en fonte Z (fig. 51)*, entouré par les barreaux circulaires G, qui constituent la grille du gazogène B.

Ce gazogène est formé de deux cylindres concentriques V et ?', garnis de terre réfractaire /, et séparés par un espace annulaire de quelques millimètres. Le combustible est introduit par la chambre A, fermée à

1. Nous devons communication de la figure 51 à Pobligeance de M. Lockert, directeur du « Technologiste ».

GAZOGÈNE BÉNIER 155

ses deux extrémités, de sorte qu'on puisse toujours maintenir le gazogène clos, même pendant qu'on le recharge. La trappe inférieure c se manœuvre de Textérieur, à l'aide de l'arbre tournant d; l'adhérence sur l'orifice est assurée par le ressort D.

La composition du mélange d'air et de vapeur introduit dans le gazogène est maintenue constante par le dispositif suivant. Un faible courant d'eau passe dans le cylindre Z, dont il maintient les parois à une température relativement basse : la vapeur produite, sous une pression de quelques centimètres d'eau, est conduite par le tube K dans un réservoir L, d'où le tube / l'amène dans une chambre de détente m, ouverte à sa partie inférieure. La vapeur prend ainsi la pression atmosphérique ; elle traverse les ouvertures n et se mélange avec l'air, appelé, sous la même pression, par l'orifice o. Le mélange passe ensuite dans la chambre annulaire q et descend entre les deux parois V et r, pour se rendre sous la grille G. Ce mélange est ainsi porté à une haute température avant de rencontrer la couche de combustible.

Le gaz produit, qui est aspiré dans le moteur par F, se lave d'abord en traversant un barillet. Pour cela, il s'échappe par e, et traverse l'espace annulaire ménagé autour d'un cylindre en métal mince E, qui plonge dans l'eau par sa base. Le liquide, qui arrive en R d'une façon continue, s'écoule en S dans» la cuvette P, qui fait joint hydraulique, et sort par le trop-plein p.

Ce gazogène peut fonctionner longtemps sans arrêt : il suffit de faire faire à la grille un quart de tour toutes les heures pour décrasser complètement les barreaux circulaires, entre lesquels passent les dents

l5è GAZ COMBUSTIBLES t>ANS LÉS MOTEURS A ÔAZ TONNANTS

d'un peigne latéral. On voit en X et y la soupape et la cheminée servant pour Tallumage de l'appareil.

Carburation de Pair. — Une solution toute différente consiste à charger Tair d'hydrocarbures ; on obtient ainsi un gaz combustible qui, nlélangé avec une certaine proportion d'air pur, devient capable de détoner, comme les gaz cités précédemment. Cette opération s'eflfectue au moyen de divers produits extraits du pétrole.

éthers et huiles de pétrole. — Le pétrole est une huile minérale, qu'on extrait du sol dans différents pays. A l'état brut, il constitue une huile épaisse, visqueuse, brun foncé, dont la densité varie de 0,78 à 0,92, suivant son origine.

Lcpétrole présente d'ailleurs de grandes différences, suivant sa provenance. Le pétrole de Rangoon, très riche en paraffine, est de couleur foncée et présente presque la consistance du beurre ; celui de Bakou, au contraire, est assez fluide et assez limpide pour pouvoir être employé directement à l'éclairage ; cette dernière variété est désignée d'ordinaire sous le nom de naphte. Le pétrole des îles de l'Océan Indien dégage des émanations sulfureuses, qui lui donnent une odeur nauséabonde, et doit être purifié par un traitement à la lessive de soude et à l'acide sulfurique. Le pétrole du Canada est plus foncé, plus visqueux et plus dense que celui de Pensylvanie et présente une odeur plus désagrèable. Le pétrole d'Egypte, dont la densité atteint Oy935, ne contient pas de paraffine, ni les carbures qui forment les huiles les plus volatiles.

La composition du pétrole varie aussi avec son origine. Les pétroles d'Amérique sont formés surtout de carbures forméniques, tandis que ceux du Caucase et,

GAZOGÈNE BÉNIER

en particulier, de Bakou contiennent presque exclusivement des carbures éthyléniques ; enfin les pétroles de Galicie renferment des carbures des deux séries précédentes et aussi de la série benzénique.

A titre d'exemple, nous donnons ci-dessous la composition d'un pétrole américain, d'après Pelouze et Cahours.

Carbures fonnénlques des pétroles d'Amérique.

en