CHAPITRE II

1. Définition du gaz à l'eau. — Le gaz à Peau est celui que Ton obtient en faisant passer de la vapeur d'eau sur du charbon au rouge.

Il est composé en majeure partie d'anhydride carbonique, d'oxyde de carbone et d'hydrogène. La formule de la réaction est

2C + 3H a O = CO* + CO + 3H* + [97.650 + 29.450 — (3 X 58.100)] 2C + 3H 2 = CO 2 + CO + 3H 3 — 47.200.

Cette réaction est nettement endo thermique.

2. Conditions optima de la production du gaz à l'eau. — Pour réaliser cette réaction, il faut que le charbon soit préalablement porlé à haute température. Nous retrouvons ici les conditions optima que nous avons indiquées pour la production du gaz à l'air.

Le gaz est (fautant plus riche en oxyde de carbone et en hydrogène que le courant de vapeur d'eau est plus lent et que la température est plus élevée. Dans ces conditions, il reste en effet moins de vapeur d'eau non décomposée et, d autre part, l'anhydride carbonique est plus complètement transformé en oxyde de carbone.

Pour les mêmes raisons, il y a aussi intérêt à. augmenter la porosité du combustible et à remployer en morceaux d'une grosseur convenable.

De plus, pour avoir un gaz combustible aussi exempt que possible de produits de distillation de la houille et d'hydrogène sulfuré, il convient d'employer comme combustible du coke contenant peu de soufre. En fait, on se sert en Amérique à? anthracite qui s'y trouve à bas prix, et en Europe de coke.

3. Composition moyenne du gaz à. l'eau. — La composition moyenne du gaz à l'eau est comprise dans les limites suivantes.

Pour 100

Hydrogène 46 à 53

Oxyde de carbone 35 à 43

Anhydride carbonique 2 à 6

Azote 3 à 5

Méthane, hydrogène sulfuré 0, 5 à 1 , 5

11 y a donc dans ce gaz à peu près 90 0/0 de produits combustibles.

On estime généralement que le pouvoir calorifique inférieur^) de ce gaz est, en moyenne, de 2.500 calories.

La grande proportion de gaz réducteurs existant dans le gaz à l'eau et le grand dégagement de chaleur produit dans sa combustion justifient l'emploi de ce gaz dans les cas où dans l'industrie on a besoin soit d'une flamme à température élevée, comme dans l'éclairage par manchons à l'incandescence, soit dune flamme réductrice très chaude, comme dans la soudure autogène.

4. Principe de la production du gaz & l'eau. — La production du gaz à l'eau se fait actuellement en deux périodes.

Première période : On insuffle de l'air sur du charbon de manière à produire une combustion susceptible d'amener au rouge toute la masse.

Deuxième période : Après avoir porté le combustible au rouge, on fait passer au travers de la masse incandescente le courant de vapeur d'eau.

Lorsque le combustible n'est plus à une température suffisamment élevée, on recommence de nouveau le soufflage de l'air.

Les procédés de fabrication du gaz à l'eau, quels qu'ils soient, sont donc à marche intermittente et comprennent une période transitoire de soufflage et une période de décomposition de vapeur ; cette dernière est la seule pendant laquelle se produit le gaz à l'eau.

5. Divers procédés de soufflage à l'air pour le chauffage du charbon. —

Le soufflage pour le chauffage du charbon peut se faire de deux manières bien différentes.

1° L'incandescence du combustible est obtenue par insufflation d'air limitée ; on produit donc dans ce cas du gaz à l'air dont la combustion est utilisée pour la surchauffe de la vapeur ou pour la distillation des huiles de carburation, en vue de rendre le gaz éclairant (procédés Lowe, Loomis, Humphreys-Glasgow, Strache).

2° Le soufflage d'air est fait dans des proportions qui permettent la combustion complète du combustible ; les gaz qui s'échappent sont formés presque entièrement d'anhydride carbonique avec une proportion très minime d'oxyde de carbone. C'est le procédé Dellwik- Fleischer.

6. Procédé Strache. — L'appareil Strache ( 2 ) (fig. 14) se compose essentiellement d'une cuve, où le combustible est déposé sur une grande épaisseur, et d'un surchauffeur , où se fait la combustion du gaz à l'air.

Dans la cuve g^o, on admet que le combustible est réduit à l'état de coke dans la zone basse g { . Aussi, quand on souffle l'air, fait-on sortir les produits par le carneau o 4l sans leur faire traverser les couches supérieures du charbon, qui peut être insuffisamment distillé. Une vanne-piston r et une soupape s règlent le passage du gaz à l'air; quand elles sont ouvertes, elles lui permettent d'aboutir au surchauffeùr ;y\ 2 , où l'air secondaire arrive par l'ouverture réglable k. Le gaz brûle de haut en bas, porte les matières réfractaires contenues dans la chambre i\r. z à une très haute température, échauffe ensuite la seconde chambre c { c 2 et s'échappe en A.

Supposons que l'on veuille avec cet appareil faire du gaz à l'eau pur ou carburé à

(') Rappelons que l'on appelle pou voir calorifique inférieur d'un gaz combustible pris à une température donnée et brûlant dans, une masse d'air nécessaire et suffisante pour produire la combustion complète, le nombre de calorieskilogrammes dégagées par mètre cube de gaz mesuré à 0* G. et sous une pression de 10.333 kilogrammes par mètre carré, la vapeur d'eau produite dans la combustion étant supposée non condensée.

( s ) Les figures 14 et 15 sont empruntées à l'ouvrage de M. Deschamps sur les Gazogènes (p. 118).

tiAi PAUVRES

froid. — On introduit la vapeur en D. Celle-ci franchit en sens contraire Cc,c { et r<f { où elle se surchauffe. Le piston r étant placé comme il est indiqué sur la figure 14, la vapeur entre en o dans le gazogène.

Comme, dans l'intervalle, on a chargé du combustible frais par la trémie T dans la partie haute #>du gazogène, la vapeur aide à la distillation de ce combustible et traverse le coke de haut en bas en g { . Il se produit du gaz à l'eau qui sort en b pow aboutir aux appareils d'épuration et au gazomètre.

Fig. 14. — Gazogène Strache. Coupe du gazogène et des surchauffeurs.

g\g.,, Cuve; — nr*, cic 2 , Surchauffeurs; — D, Introduction de la vapeur d'eau quand on produit du gaz à l'eau pur " ou carburé à froid; — D t , Introduction de la vapeur d'eau quand on produit du gaz à l'eau carburé à chaud.

Si, au contraire, on veut faire du gaz à feau carburé à chaud, on introduit la vapeur d'eau en D,. La communication étant fermée entre g { g 2 et r { r 2 , la vapeur d'eau traverse le combustible incandescent et donne du gaz à l'eau qui, sortant par b, est envoyé par la conduite o 3 dans le surchauffeur c { c 2 ; là les carbures sont injectés au haut de la cuve, comme l'indique la figure. Le mélange de gaz et d'huile franchit ensuite le surchauffeur chauffé à blanc r 2 r { , pour sortir en k par la vanne U,, être conduit à la vanne U et de là au gazomètre f 1 ).

Avant d'arriver au gazomètre, le gaz traverse une série d'épurateurs qui lui enlèvent les poussières, les goudrons, Yhydrogène sulfuré et le fer-carbonylc, produit de l'action de l'oxyde de carbone sur le fer des conduites. Ce dernier, en se décomposant dans les manchons Auer, les détériorerait ( 2 ).

L'ensemble d'une telle installation est visible sur la figure 15.

Comme nous venons de le voir, dans le gazogène Strache, la vapeur d'eau circule toujours dans le combustible de haut en bas. Grâce à cette disposition, le gaz ne peut pas

f 1 ) Voir, dans l'ouvrage de M. Deschamps sur les Gazogènes, la description et le dessin de la vanne U (p. 120).

( 2 ) Le fer-carbonyle est un liquide jaune de formule Fe(CO) n , bouillante 102%8. Il a été découvert, en 1891, par Mond et Quincke. L'acide sulfurique concentré agit sur ce composé en donnant du sulfate ferreux avec mise en liberté d'oxyde de carbone et d'hydrogène. Aussi convient-il de faire passer le gaz à l'eau au travers d'acide sulfurique concentré avant de l'employer dans les manchons Auer qu'il détruirait en donnant un dépôt d'oxyde de fer (Voir Bulletin de la Société d'Encouragement à Vlndustrie nationale, t. CV1I, 31 décembre 1905, n° 10, p. 1490).

LÉS GAZOGÈNES. — LÉ GAZ A L'EAÙ

entraîner de produits de distillation sans que ceux-ci aient dû traverser la zone dli coke rouge.

Aussi peut-on employer, dans le gazogène Strache, d'autres combustibles que le coke. Il faut toutefois éviter les charbons collants, qui formeraient des voûtes, ne descendraient pas dans la cuve et empocheraient le soufflage de l'air et de la vapeur d'eau.

Fio. 15. — Ensemble d'une installation de gaz à l'eau Strache. A, Gazogène; — B, Surchauffeur; — C, Valve commutatrice; — D, Scrubber; — E, Séparateur de goudrons; — F, Petit gazomètre régulateur; — 0, Épurateur: — H, Compteur de fabrication; — I, Gazomètre; — K, Déshydrateur; — L, Régulateur d'émission; — M, Odorisatcur pour déceler la présence du gaz à l'eau.

7. Autres gazogènes donnant les uns du gaz à l'eau pur ou carburé à froid, les autres du gaz t\ l'eau carburé a chaud. — Un grand nombre de gazogènes du type auquel appartient le gazogène Strache ont été proposés. On en trouvera la description dans l'ouvrage de M. Deschamps sur les Gazogènes (chap. vu, les Gazogènes dits de gaz à ieau).

Le gazogène Strache est un perfectionnement des gazogènes Strong (gaz à l'eau non carburé ou carburé à froid) et Lowe( l ) (gaz à l'eau carburé à chaud). Dans le gazogène Goodyear, qui est lui-même un gazogène Strong perfectionné, on utilise les chaleurs perdues par le gaz à l'eau qui quitte l'appareil. Le gazogène Humphreys et Glasgow, qui est très répandu, est un gazogène qui permet la carburation à chaud du gaz à l'eau comme les gazogènes Lowe et Strache.

8. Gazogène Dellwik-Fleischer. — Contrairement à ce qui arrive dans l'appareil Strache, on s'efforce de ne produire, avec celui de Dellwik-Fleischer, que du gaz à l'eau sans gaz d'air. Dellwik cherche à éviter dans son gazogène la production, pendant la période de soufflage, de l'oxyde de carbone déversé en pure perte dans l'atmosphère, et à obtenir

(*) H. Sospisio, Gaz à Veau carburé ; son emploi dans les usines à gaz de houille (Congrès international de l'Industrie du Gaz, Paris, 1900, p. 442).

La composition moyenne du gaz à l'eau carburé, produit dans les appareils Lowe, Humphreys-Glasgow, Merrifield- Weslcotte en employant pour la carburation de l'huile solaire (résidu de la distillation du pétrole, ayant pour densité 0,850 à 0,960), est la suivante.

Pour 100

Hydrogène (H) 40

Gaz des marais (CH*) 17

Hydrocarbures lourds (CWn) 9

Oxyde de carbone (CO) 29

Oxygène et Azote (O -+- Az) ^ 5

1ÔÔ

Pour produire 1.000 mètres cubes de gaz à l'eau d'un pouvoir éclairant de 16 bougies, il faut environ 400 kilogrammes d'huile ; pour augmenter le pouvoir éclairant d'une bougie, entre 16 et 19 bougies, il faut 400 kilogrammes d'huile pour 1 .000 mètres cubes de gaz. Le coke nécessaire à la production de 1.000 mètres cubes de gaz a un poids de 1.000 kilogrammes 700 kilogrammes pour le générateur), ou de 700 kilogrammes si on chauffe la chaudière productrice de la vapeur avec le goudron qu'on obtient dans la fabrication du gaz à l'eau et avec les résidus du générateur. — 11 faut2 k ',5 à 3 kilogrammes de matières épurantes pour 1.000 mètres cubes de gaz produit. — La main-d'œuvre nécessaire pour vingtquatre heures à une batterie de gaz à l'eau carburé capable de fabriquer 35.000 mètres cubes (épuration exclue) est de 6 à 7 hommes par équipe, y compris le service des machines et des chaudières. L'espace occupé par une usine pour produire 35.000 mètres cubes de gaz carburé (y compris l'épuration, mais sans gazomètre) est de 500 mètres carrés.

la transformation complète du carbone en anhydride carbonique. Ce qui caractérise ce gazogène, c'est que la couche de charbon ri est pas très épaisse et est disposée de manière qu'un excédent d'air puisse la traverser. A cet effet, on dispose au bas du gazogène l'arrivée d'air d une soufflerie et Ton alimente le gazogène uniquement avec du coke, en assez gros morceaux (de la grosseur du poing au moins), de façon à diminuer autant que possible le contact entre le gaz carbonique formé et le coke incandescent, et par suite à rendre très faible la réduction de cet anhydride carbonique en oxyde de carbone.

Le gazogène Dellwik-Fleischer (ftg. 16) se compose d'un générateur en fer revêtu intérieurement de matière réfractai re et pourvu de deux trémies de chargement; l'alimentation

Fio. 16. — Gazogène Dellwik-Fleischer.

peut ainsi se faire alternativement des deux côtés et la hauteur du combustible dans le gazogène ne subit aucune variation ; la vitesse du courant gazeux est ainsi rendue constante.

Le générateur est muni d'une vanne B commandant la cheminée d'évacuation des produits de la combustion; d'une grille C; de deux portes P et E pour enlever le mâchefer et les cendres; de deux conduites u { et u et.de la vanne V pour la sortie du gaz à l'eau produit; de deux tuyaux d'adduction de vapeur D et D! ; enfin, d'un tuyau muni d'une soupape pour le soufflage de l'air nécessaire au chauffage. L'appareil fonctionne de la manière suivante.

Quand on a porté à l'incandescence le coke qui se trouve dans le générateur, on injecte dans la partie inférieure la vapeur d'eau par le tuyau D et l'on recueille par le tuyau u le gaz à l'eau produit. Lorsque la température s'est quelque peu abaissée dans la partie inférieure du gazogène, on intervertit l'injection de la vapeur en l'introduisant par le tuyau D { à la partie supérieure du gazogène; le gaz produit sort par le tuyau ?/,. Au sortir des tuyaux u et w,, le gaz traverse la vanne V, puis sort par le tuyau I vers les appareils d'épuration et le gazomètre.

Quand ces deux périodes d'injection de vapeur sont terminées, on ferme l'accès de la vapeur ainsi que la vanne V; on ouvre la vanne B et l'on envoie l'air pour le chauffage du générateur.

La période de soufflage à l'air dure deux minutes environ et celle de la production du gaz à l'eau de huit à dix minutes.

La composition moyenne du gaz à. l'eau produit dans l'appareil Dellwik est la suivante.

Pour 100

Hydrogène

Oxyde de carbone

Anhydride carbonique

Oxygène

Azote

Méthane et hydrocarbures lourds

Avec l'appareil Dellwik-Fleischer, on peut obtenir environ 2.480 litres de gaz à l'eau par chaque kilogramme de carbone employé : il faut donc 400 grammes de coke par mètre cube de gaz produit. On compte une dépense supplémentaire de 100 grammes de coke pour engendrer la vapeur et faire mouvoir les compresseurs d'air. Si on admet pour le gaz à l'eau un pouvoir calorifique inférieur de 2.500 calories par mètre cube et pour le coke un pouvoir calorifique de 7.000 calories par kilogramme, on voit que le rendement théorique de ce gazogène est

que le rendement réel est 2.500

enfin que le rendement générique (rapport du rendement réel au rendement théorique) est

Fig. 17. — Gazogène Slocum.

9. Gazogène Slocum. — Le gazogène" américain Slocum {fig. 17) est du type Dellwik-Fleischer, c'est-à-dire que l'on cherche à y faire une large admission d'air pour que la combustion y soit totale, qu'elle dure peu de temps, qu'elle élève assez fortement la température pour permettre des périodes assez longues de production de gaz à l'eau. Ce gazogène se distingue du précédent par sa forme en tronc de cône dont la base la plus large est la partie inférieure et par sa forme de grille qui, plate sur sa partie extérieure, se relève en pointe très aiguë dans la partie centrale. L'air, qu'elle laisse pénétrer, est alors distribué d'une façon très divisée dans le combustible; grâce à la forme des parois qui vont en se resserrant et à la disposition delà grille, la couche de combustible ne peut jamais être traversée sous une grande épaisseur.

Enfin l'introduction d'air et plus tard celle de vapeur se font non sur les côtés, mais par le centre de la cuve. De cette manière on évite que l'air et la vapeur d'eau ne tendent à suivre les parois, ce qui diminuerait leur contact avec le combustible.

10. Gazogène Kramers et Aarts. — La combustion, pendant la période de soufflage, du carbone à l'état d'anhydride carbonique, est réalisée dans le gazogène Kramers et Aarts par l'emploi de deux cuves génératrices au lieu d'une et par la combustion dans des récupérateurs de l'oxyde de carbone formé.

Deux générateurs, placés à côté l'un de l'autre, reçoivent simultanément de l'air pendant la période de soufflage. Au contraire, pendant la période de production, les deux générateurs sont traversés successivement par la vapeur d'eau. En d'autres termes, les deux générateurs sont groupés en quantité pendant la période de soufflage et en série pendant la période de production.

À la suite de chacun de ces générateurs se trouve placé un récupérateur revêtu à l'intérieur de briques réfractaires et garni de haut en bas des mêmes briques empilées les unes sur les autres. Dans ces récupérateurs, l'oxyde de carbone, formé dans les générateurs durant le soufflage, est à nouveau brûlé pour donner de l'anhydride carbonique.

Enfin on utilise la température élevée qu'ont encore les gaz brûlés au sortir du récupérateur pour réchauffer, au moyen d'un récupérateur spécial, l'air froid de la période de soufflage.

Pendant une double période de production, on dirige la vapeur d'eau alternativement dans l'un et dans l'autre des générateurs. Les gaz produits et la vapeur d'eau non encore décomposée passent, en sortant du premier générateur, au travers des deux récupérateurs, et quittent l'appareil en traversant le second générateur de haut en bas. La vapeur est donc obligée de parcourir un chemin très long et elle a ainsi le temps de se décomposer complètement ; en même temps, la réduction de l'anhydride carbonique est poussée aussi loin qu'il est pratiquement possible.

Dans des expériences faites à l'installation de Zevenbergen, que nous décrivons plus bas, on a obtenu les résultats suivants.

COMPOSITION OU GAZ PRODUIT AU MOYEN DE COKE Pour 100

Hydrogène 47,90

Oxyde de carbone 43,00

Anhydride carbonique 2,85

Oxygène 0,20

Azote 6,05

PRODUCTION DU GAZ A l'eàU

Production par heure, en mètres cubes 53

Quantité d'eau pour 100 mètres cubes de gaz, en kilogrammes. 48,1

Soit 481 grammes par mètre cube de gaz produit. Quantité de coke pour 100 mètres cubes de gaz, en kilogr. . 37,64

Soit 376* r ,4 par mètre cube de gaz.

Pouvoir calorifique par mètre cube, en calories 2.500

Consommation de charbon à la chaudière, en kilogrammes. 0,280

Cette consommation comptée par litre d'eau vaporisée

(pression à la chaudière = 5 atmosphères) est donc

280 X 481 ^ e nru\ — == *34* r ,68 par mètre cube de gaz pro-

duit, les compresseurs d'air étant mus par des moteurs à gaz.

LES GAZOGÈNES. — LE GAZ A l/EAU

Les figures 18 et 19 représentent l'installation de Zevenbergen^ qui comprend deux appareils de gaz à l'eau, d'une capacité respective de dOO et de 50 mètres cubesà l'heure.

La figure 18 permet de se rendre compte de la construction de l'appareil de gaz à l'eau. A gauche, on voit le réchauffeur, à la partie supérieure duquel se trouve la conduite d'amenée de l'air froid. Cet air sort par le bas, après s'être réchauffé au contact des parois portées à haute température par les gaz brûlés.

De là l'air est conduit sous le sol vers la tubulure de distribution, qui envoie l'air primaire (air pour le soufflage) sous les deux générateurs, et dirige Pair secondaire (air pour la combustion de l'oxyde de carbone) en haut dans les deux récupérateurs.

Continuant vers la droite, on voit la vanne de la cheminée ou du réchauffeur, en position ouverte.

C'est par là que, pendant la période de soufflage, les produits de la combustion s'échappent à l'air libre, après avoir traversé ie ré-' chauffeur. Pendant la production du gaz à l'eau, cette vanne est fermée.

Plus loin se trouvent les deux récupérateurs, l'un visible en entier, l'autre à moitié, tous deux pourvus

de trous d'homme pour le nettoyage. Au milieu de leur paroi latérale se trouve un regard pour le contrôle de la température.

Tout à fait vers la droite, on aperçoit l'un des générateurs, tous deux visibles sur la figure 19. Chaque générateur est muni d'une porte de cendrier et d'une porte de décrassage.

Au-dessous de la grille se trouve la sortie du gaz munie d'une vanne d'arrêt. Les deux tuyaux de sortie se réunissent en un seul tuyau qui conduit le gaz vers le laveur-scrubber.

La vanne du réchauffeur, les quatre vannes de l'air et les deux vannes de gaz à l'eau sont commandées du plancher de service, que l'on aperçoit à la partie supérieure de la figure 18. Il en est de même pour les robinets de vapeur et les trémies déchargement.

Les figures 20 à 22 représentent une intallation plus grande de gaz à l'eau Kramers et Aarts faite à Amsterdam.

Dans la salle des générateurs (fig. 20) se* trouvent :

a) Quatre appareils de gaz à l'eau, comportant chacun deux générateurs, deux récupérateurs et un réchauffeur avec cheminée ;

b) Quatre laveurs-scrubbers.

Chaque réchauffeur contient 214 tubes de 50 millimètres de diamètre intérieur, mandrinés à chaque bout dans de fortes plaques tubulaires. Les produits de la combustion traversent ces tubes et l'air circule autour d'eux de haut en bas.

L'air ainsi réchauffé sort du réchauffeur par un tuyau de 600 millimètres en fer galvanisé et se dirige dans une tubulure de distribution.

Ciichf Pivrscn.

Fio. 19. — Installation de Zevenbergen. — L'appareil de gaz à l'eau vu de face.

Cliclié Pienon.

Fio. 18. — Installation de Zevenbergen. — L'appareil de gaz à l'eau vu de côté.

Cliché Pierton.

Fio. 20. — Gaz à l'eau Kramers et Aarts.

Installation d'Amsterdam. — La salle des générateurs. A gauche, les laveurs-scrubbers; à droite, les générateurs.

Dans cette tubulure aboutissent les vannes d air primaire (allant aux générateurs) et une prise verticale pour la montée de l'air secondaire vers les récupérateurs.

Sur cette prise verticale repose une culotte à laquelle les vannes d'air secondaire sont boulonnées; au-dessus est fixée une soupape de sûreté, chargée de telle sorte qu'elle ne s'ouvre que s'il se produit une surpression anormale dans la conduite d'air.

Les générateurs, faits en tôle d'acier de 8 millimètres, sont garnis intérieurement d'un revêtement en briques réfractaires et en terre d'infusoires de forte épaisseur.

Chaque générateur est muni de cinq portes dont trois pour la sortie des mâchefers et deux pour la sortie des cendres.

Les récupérateurs sont construits de la même faucon que les générateurs et protégés de la même manière contre les pertes de chaleur par radiation. Des briques réfractaires sont empilées dans l'intérieur des récupérateurs et les remplissent complètement. Elles reposent sur des supports réfractaires et sont disposées de telle façon que leurs interstices n'offrent pas de canaux' réguliers, mais constituent, au contraire, des chicanes obligeant les gaz à traverser leur masse en zigzag. Des trous d'homme, en bas, permettent de nettoyer les cendriers sous les supports ou grilles. A mi-hauteur de chaque récupérateur existe un regard permettant de repérer la température des briques.

Les récupérateurs sont reliés entre eux par le bas, au moyen d'une large tubulure; une culotte les fait communiquer avec le réchauffeur. Une vanne à gaz de 600 millimètres de diamètre permet la fermeture de cette dernière communication. Toutes ces pièces de jonction sont isolées au moyen d'une garniture réfrac taire.

Les deux générateurs sont raccordés au laveur-scrubber au moyen d'un tuyau à brides de 300 millimètres de diamètre.

Le laveur-scrubber est fait en tôle ; à 1 mètre de la partie inférieure de cet appareil, ij y a une cornière portant une grille en bois. L'appareil est en outre garni intérieurement de lattes en bois. En haut se trouve une distribution d'eau arrosant les lames afin de refroidir le gaz et de le débarrasser des poussières entraînées. Chaque laveur-scrubber est muni en

Cliché Pierson.

Fia. 21. — Gaz à l'eau Kramers et Aarts.

Installation d'Amsterdam. — Le plancher de service.

Clic lié Pierson.

Fio. 22. — Gaz à l'eau Kramers et Aarts.

Installation d'Amsterdam. — Vue d'ensemble de l'usine.

outre de trois trous d'homme âfiu de pouvoir le visiter intérieurement en haut et en bas, sans avoir à sortir les lames de bois. Le trou du milieu sert à faciliter le montage et le démontage de ces lattes.

L'entrée du gaz dans le laveur-scrubber se fait juste sous la grille en bois; cette conduite se recourbe ensuite vers le bas pour plonger dans le niveau d'eau formant barillet. Le niveau se maintient constamment, par un siphon ad hoc, à 30 centimètres du fond du laveur. Grâce à ce dispositif, il est impossible que le gaz d'un autre appareil ou du gazomètre fasse retour aux générateurs, dans le cas où l'on aurait oublié, à l'arrêt d'un appareil, de fermer la vanne de sortie.

La sortie du gaz au-de9sus de la garniture en lattes de bois est munie d'un écran, afin d'éviter que de l'eau n'entre dans la conduite par le rejaillissement des gouttes d'eau tombant sur les lames.

En sortant de la salle des générateurs, le gaz est amené dans un collecteur de 300 millimètres, s'agrandissant graduellement jusqu'à 600 millimètres de diamètre et allant au gazomètre.

La figure 21 représente le plancher de service.

Sur chaque générateur existe une trémie de chargement par laquelle le coke destiné à la fabrication du gaz est périodiquement introduit (une fois par heure), de telle façon que la hauteur du feu reste sensiblement la même.

En face des deux trémies de chargement de chacun des groupes de générateurs est placé le mécanisme de commande des vannes d'air.

L'air est envoyé aux générateurs par quatre ventilateurs; chacun d'eux peut fournir, à la vitesse de 1.620 tours à la minute, un volume de 20.000 mètres cubes d'air par minute. Chaque ventilateur est accouplé à une machine à vapeur.

La figure 22 représente l'ensemble de l'installation d'Amsterdam.

11. Les applications du gaz à l'<eau, — Le gaz à l'eau trouve son application dans tous les cas où l'on a besoin d'avoir une flamme très chaude et réductrice. C'est pourquoi les applications du gaz à l'eau à Yéclairage d'une part, à la soudure autogène des métaux d'autre part, se sont considérablement répandues dans ces dernières années.

Nous allons indiquer les progrès qui ont été réalisés dans ces voies.

12. Emploi du gaz à l'eau dans les becs Auer. — Le gaz à l'eau, brûlant dans l'air, donne une flamme très chaude que l'on peut employer directement dans les becs Auer pour porter les manchons h l'incandescence. Comme le gaz à l'eau n'a pas d'odeur et que, par suite, les fuites ne sont pas perceptibles, on prend soin de l'odoriser au moyen d'une dissolution à 10 0/0 de mercaptan éthylique dans l'alcool (*); il suffit, paraît-il, d'un demi-litre de cette solution pour 35.000 mètres cubes de gaz. Pour être employé dans l'éclairage par

(!) Le mercaptan éthylique (C 9 H*HS) est un liquide incolore qui a une forte odeur d'ail.

manchons Auer, le gaz à l'eau doit être soigneusement débarrassé du ferro-carbonyle qui, dans la combustion, donne de l'oxyde de fer détruisant les manchons; comme nous l'avons vu, on obtient cette épuration en faisant passer le gaz dans de l'acide sulfurique concentré.

13. Mélange du gaz ù. l'eau avec le gaz d'éclairage* — Le gaz h l'eau n'est pas éclairant par lui-môme, h cause de la complète absence d'hydrocarbures dans sa composition ; de plus, son pouvoir calorifique est très inférieur à celui du gaz d'éclairage. Aussi, lorsqu'on le mélange pur au gaz d'éclairage, le pouvoir éclairant et le pouvoir calorifique de celui-ci sont-ils abaissés. 11 est alors nécessaire soit de carburer le gaz à l'eau avant son mélange avec le gaz d'éclairage, soit de recarburer le mélange de gaz d'éclairage et de gaz à l'eau.

14. Carburation du gaz à l'eau, soit à froid au moyen de benzol, soit à chaud au moyen d'huiles de naphte. — La carburation du gaz à l'eau peut se faire soit à froid, au moyen de benzol ; soit à chaud, au moyen des huiles de naphte.

D'après Dellwik, dans la carburation du gaz à l'eau par le benzol, il faut, pour un mélange de 80 0/0 de gaz d'éclairage ordinaire et de 20 0/0 de gaz à l'eau, dépenser environ 20 grammes de benzol par mètre cube de mélange de gaz dont le pouvoir éclairant est de 18 bougies Hefner ou de 1,66 carcel sous 20 millimètres de pression; cela fait de 80 à 90 grammes de benzol par mètre cube de gaz h l'eau.

L'appareil Dellwik pour la carburation du gaz à chaud par l'huile de naphte est constitué par un four à deux rangées de cornues communiquant par la partie arrière. On fait passer le gaz à l'eau et l'huile (injectée dans la cornue à l'aide d'une pompe) dans les cornues du bas, chauffées à 700° environ. L'huile se volatilise et les vapeurs d'huile se mélangent au gaz à l'eau. Le mélange se parfait dans les cornues supérieures, dans lesquelles il passe ensuite. A la sortie des cornues, le gaz passe aux condenseurs, auxscrubbers, aux appareils d'épuration et enfin au gazomètre.

La quantité d'huile de naphte que Dellwik indique «comme nécessaire pour carburer son gaz à l'eau, afin qu'il puisse avoir un pouvoir éclairant de 18 bougies Hefner, est de 27 kilogrammes pour 100 mètres cubes : le combustible employé au four de carburation est de 17 kilogrammes de coke, et la main-d'œuvre nécessaire pour ce four est évaluée à fr. 60 pour 100 mètres cubes de gaz produit.

Le gaz d eau carburé par cette méthode contient en volume 75 0/0 de gaz d'eau et 25 0/0 de gaz d'huile ( ! ).

15. Carburation du gaz ù. l'eau par le passage de ce gaz dans le barillet des appareils ù gaz de houille. — Pour réduire la quantité de benzol indiquée plus haut comme nécessaire pour la carburation à froid du gaz à l'eau, on envoie ce gaz du gazomètre compensateur (où il est accumulé) dans le barillet des cornues à gaz.

Dans ces conditions, en effet, le gaz à l'eau barbotant au travers du goudron retient une partie du benzol qu'il rencontre.

16. Carburation du gaz à l'eau par le passage de ce gaz dans les cornues de distillation du gaz de houille. — Autocarburation. — Mais on va actuellement plus

(!) H. Sospkio, Gaz à Veau carburé; son emploi dans les usines à gaz de houiUe (Congrès international de l'Industrie du gai, Paris, 1900).

Cliché Pierson.

Pio. 23. — InstallatioD

de l'autocarburation à Vealo.

(Gaz à l'eau Kramers et AarU.)

loin dans l'économie du benzol. Les usines à gaz de houille qui sont munies d'appareils producteurs de gaz à l'eau, au lieu d'effectuer le mélange dans les barillets, introduisent le gaz à l'eau dans les cornues de distillation. C'est la mé- % thode dite iï autocar buration{ x ). En effet, au début de sa distillation, la houille laisse dégager dans l'espace vide des cornues des hydrocarbures lourds, qui se décomposent au contact de la paroi supérieure incandescente, en donnant des hydrocarbures plus légers et en laissant déposer une couche de charbon très adhérente ; ces dépôts se forment en quantité d'autant plus faible que la pression des gaz à l'intérieur de la cornue est elle-même plus faible. C'est déjà en vue de provoquer un dégagement plus rapide des produits de la distillation que les exhausteurs trouvent leur raison d'être.

Si Ton dispose de gaz à l'eau, on peut introduire ce gaz dans chaque cornue pendant toute la période où la dissociation des hydrocarbures a une tendance à se faire. 11 en résulte immédiatement deux avantages importants. 1° Suppression presque absolue du dépôt de carbone et, par suite, augmentation du rendement en gaz de houille ;

2° Carburation automatique du gaz à l'eau, qui se charge de ces hydrocarbures lourds et les emporte au dehors de la cornue avant qu'ils

aient eu le temps de se décomposer.

D'après les chiffres obtenus dans l'une des principales usines allemandes où se pratique l'autocarburation du gaz à l'eau, on peut admettre que le pouvoir éclairant du mélange de gaz de houille et de gaz à l'eau n'est plus réduit que de 44 0/0 de ce qu'il était auparavant. L'autocarburation fournit donc un gain de 56 0/0 sur le procédé d'enrichissement qui reposait sur l'addition de benzol; la quantité de benzol qu'il reste à consommer pour obtenir un pouvoir éclairant identique à celui du gaz de houille pur ne correspond plus qu'à 44 0/0 de celle qui était nécessaire autrefois. Grâce au procédé d 'autocarburation, l'accroissement du pouvoir calorifique se fait de même et la perte en calories n'est plus

(*) E. Dimingb, U Gaz à L'eau et ses principales applications (Revue générale des Sciences, t. XV, 1904, p. 71).

Cliché Pierson.

Fio. 24. — L'autocarburation à Cadix.

Au premier plan, l'appareil de gaz à l'eau Kramers et Aaits; au Tond, les fours de l'usine à gaz.

que de 600/0 de la perte résultant autrefois du mélange de gaz à l'eau et de gaz de houille. Dans la pratique, l'application de l'autocarburation n'offre aucune difficulté. On perfore sous un petit angle la partie postérieure des cornues et Ton y place le tuyau d'entrée, qui ne doit pas être d'un diamètre trop faible. Toute l'installation peut être faite avec des raccords ordinaires, comme à Venlo (fig. 23) ou à Cadix (fig. 24).

17. Avantages que les usines à gaz de houille trouvent dans la production du gaz à. l'eau. — Beaucoup d'usines à gaz tendent aujourd'hui à produire du gaz à l'eau, parce que son mélange avec le gaz de houille leur procure des avantages considérables.

1° En premier lieu, la rapidité de production du gaz à l'eau, permettant de fabriquer en quelques heures d'importantes quantités de gaz, dote une usine (Tune grande élasticité dans la puissance de production; elle permet de parer aux variations subites de la consommation du gaz.

2° Une installation de gaz à Veau coûte, pour une production égale, plus de moitié moins qu'une installation de gaz ordinaire ; l'espace exigé pour cette installation est petit. 11 en résulte qu'une usine, fût-elle dans des conditions difficiles, peut toujours facilement augmenter sa puissance de production.

3° Pour un grand nombre d'usines qui vendent mal ou ne peuvent que difficilement vendre leur coke, le gaz à l'eau mélangé au gaz ordinaire permet de ne conserver que la quantité de coke qu'on est sûr de vendre à des prix convenables, le reste étant employé à la fabrication du gaz à l'eau. Outre le meilleur emploi qu'elle fera de ses sous-produits, l'usine gagnera encore sur la valeur du coke déposé en magasin.

4° U emploi du gaz à l'eau carburé permet de faire varier économiquement et en quelques minutes le pouvoir éclairant du gaz; il permet ainsi de se passer des cannel et des boghead^), qui, outre leur prix plus élevé que celui des carburants employés dans la fabrication du gaz à l'eau carburé, donnent un coke de qualité si mauvaise qu'on ne peut souvent le vendre et qu'on ne s'en débarrasse qu'avec beaucoup de difficultés.

5° Le gaz à F eau présente un avantage particulièrement sensible sur F économie de la main-d'œuvre, à cause de la facilité et de la simplicité du travail que doivent faire les ouvriers.

En effet, pour produire 35.000 mètres cubes de gaz à l'eau par vingt-quatre heures, il faut tout au plus 6 ou 7 ouvriers par équipe; au contraire, dans les usines à gaz ordinaire, pour le simple service des fours, du coke et de la houille, il faut au moins une quinzaine d'ouvriers par équipe, même avec les fours à cornues inclinées et avec transport mécanique de la houille et du coke.

(i) Le boghead est une sorte de schiste bitumineux noir connu en minéralogie sous le nom d'ampélite. Les gisements très nombreux en Ecosse, sont exploités & ciel ouvert concurremment avec ceux des schistes dont ils sont limitrophes. Par distillation, 100 kilogrammes de boghead donnent de 35 à 45 mètres cubes de gaz et de 40 à 45 litres d'eau ammoniacale ou goudron. La composition du gaz est '

Pour 100

Hydrocarbures et hydrogène 70 à 75

Oxyde de carbone 3 à 4

Acfde carbonique ... 21 à 27

Le cannet coal est une sorte de houille de couleur brune ou noire. 100 kilogrammes de ce charbon fournissent de 30 à 33 mètres cubes de gaz dont la composition est la suivante

1 Pour 100

Hydrocarbures et hydrogène *ju

Oxyde de carbone 7

Acide carbonique 3

Par mètre cube, ce gaz contient de 58 à 59 grammes de benzol.

6° Enfin, la main-dœuvre étant limitée^ le travail léger et facile , le système n'exige pas d'ouvriers spéciaux; il en résulte que, si le personnel vient à faire défaut, le premier ouvrier venu, pourvu qu'il soit intelligent et de bonne volonté, peut y être employé et pourvoir ainsi aux nécessités du service.

18. Le gaz à. l'eau ne doit être employé que comme auxiliaire dans la fabrication du gaz de houille. — Il est bien entendu que ces avantages ne sont relatifs qu'à la fabrication du gaz à l'eau comme auxiliaire de la production du gaz de houille. Il ne s'agit pas, comme Font proposé quelques ingénieurs, de remplacer complètement les usines de gaz de houille par des usines de gaz à l'eau. Comme l'ont fait remarquer avec raison MM. Vautier et Schaefer( 1 ) 1 le pouvoir calorifique du gaz à l'eau étant moitié moindre que celui du gaz ordinaire, une transformation si radicale entraînerait une réfection très importante de la canalisation, un remaniement complet de la plomberie et des appareils de consommation chez la clientèle. En effet, pour chauffer un bain, par exemple, dans le même temps qu'avec le gaz de houille, il faudrait fournir deux fois autant de gaz à l'eau. Les conduites du client seraient ainsi plus grosses qu'avec le gaz de houille et naturellement plus chères; en outre, il faudrait un compteur double et son installation serait devenue plus coûteuse.

19. Toxicité des mélanges de gaz de houille et de gaz à l'eau. Un mélange de 80 O/O de gaz de houille avec 20 O/O de gaz ù l'eau n'est pas plus toxique que le gaz de houille pur. — Une des principales objections que Ton fait contre l'emploi du gaz à l'eau à l'état de mélange avec le gaz de houille se rapporte à l'accroissement de la proportion d'oxyde de carbone dans la composition du gaz émis. L'oxyde de carbone est en effet un poison redoutable qui, absorbé d'une façon continue à faible dose, forme avec l'hémoglobine du sang un composé stable provoquant à la longue l'anémie et des troubles dangereux.

Le gaz de houille contenant en moyenne 8 0/0 d'oxyde de carbone, un mélange de 80 0/0 de gaz de houille avec 20 0/0 de gaz à l'eau contient environ 15 0/0 d'oxyde de carbone. On a en effet

800 litres de gaz de houille à 8 0/0 de CO donnant 64 litres de CO 200 — à Teau à 43 0/0 — 86 —