GAZOGÈNES POUR HOUILLES BITUMINEUSES

Le gaz que l'on emploie dans les machines doit être propre, c'est à dire, pratiquement libre de poussière ou de matière goudronneuse qui

Où

cause de l'obstruction dans les passages où qui use induement les parties de la machine qui travaillent. Un gaz de cette nature devrait être délivré dans la machine à une température aussi basse et à une densité aussi haute que possible, de façon à ce que la machine puisse prendre un chargement aussi avant la plus grande v deur calorifique. Le gaz devrait être uniforme en qualité et ininterrompu dans l'approvisionnement, quelque soit le degré de travail que l'on demande au gazogène, et le travail de l'installation du gazogène ne devrait requérir que peu de surveillance et de main d'œuvre de la part de ceux qui en sont chargés.

Des gazogènes employant de la houille bitumineuse ont été employés avec succès dans des buts industriels, tels que la combustion du ciment, la fonte du plomb, et autres, depuis l'introduction du gazogène Siemens et de sa fournaise en 1861, mais des gaz: gènes de cette nature sont généralement d'une dimension considérable et fournissent un gaz qui n'est généralement ni propre ni frais. L'absence de goudron et la basse température du gaz sont des qualités qui n'ont que peu où pas d'importance pour le travail de la fournaise et les gazogènes à gaz combustible sont par conséquent plus simples et moins difficiles à manœuvrer que les gazogènes fournissant le gaz pour la force motrice. Une houille peut donner des résultats satisfaisants dans un grand gazogène à gaz combustible et peut cependant causer des ennuis quand elle est brûlée dans un gazogène qui doit fournir un gaz pour fins de force motrice, spécialement quand le gazogène est petit. Les gazogènes à gaz combustible! ne seront pas discutés ici, mais on décrira la construction et la manipulation des quelques modèles principaux de gazogènes, afin d'illustrer les difficultés spéciales que l'on rencontre dans l'emploi de combustibles bitumineux. De tels combu ‘ibles forment la majeure partie de l'approvisionnement de combustible du monde et les usines motrices à gaz doivent être capables d'utiliser les houilles bitumineuses si elles doivent entrer en concurrence sérieuse avec les usines à vapeur à moins qu'elles ne soient placées dans d'exceptionnelles circonstances. Tel qu'on le verra d'après les notes suivantes, cependant, la const ruction des gazogènes à gaz moteur subit encore des améliorations.

Ci-dessous nous montrons la composition de certains gaz types pro-

venant de houilles bitumineuses:

TABLEAU XXVIE Composition de gaz types provenant de la houille bitumineuse.

Type de Gazogène R. D. Wood \Westinghouse Mond Combustible.—Humidité 4.21 1-39 2-0 Carbone Fixe 53-16 74:28 65-0

Matière Volatile 35:41 16:01 27:0

Cendres 7-22 8-32 6.0

1 Pour description de formes typiques de gazogènes à gaz combustible, voir Sexton,

Fuel and Refractory Materials (Edit. Blackie and Son) Chap. VIH.

ton,

FABLEAU XXVEEE CSurt

Eype de Cazogéo R. D. Wood | Westinghouse Mond

Gaz (Pourcentage par volume) |

Monoxide de carbone Ye 23.4 1s:1 15.3 Diosxide de carbone 7-9 7:9 13.2 Hvdrogène 17:1 12.6 19.35 Méthane .. 2:1 26 3.85 Oxveène 0.5 Nitrogène, ete 49.5 SL ER] 4.3 Valeur Calorifique (inférieure) LT.B.

par pieds cubes ... 150.0 1178 141:7

Ces chiffres peuvent se comparer avec ceux des Tableaux XXVE et XXVIE et avec les analyses données plus loin dans le Tableau XXXHIT (Rapport Sommaire des essais de Houille au gazogène).

Si l'on essaye de se servir de houille bitumineuse dans des gazogènes du type représenté par les Fig. 38, 39 et 40, le premier effet de l'introduction d'une portion de combustible frais c'est que la quantité de matière volatile est emportée par la chaleur du lit de combustible déjà incandescent. Le gaz qui en résulte est alors chargé d'hydrocarbones, produits de la distillation partielle du combustible frais ainsi que de poussière provenant des cendres de la couche de combustible. Les matières goudronneuses et la poussière sont déposées en partie dans le système de tuyaux et en partie enlevés dans le nettoyeur qui devient rapidement obstrué, mais une grande partie de la matière peu désirable passe au dessus de la machine où sa présence est bientôt manifestée par l'obstruction des ouvertures et des passages et spécialement des valves à air et à gaz, ce qui fait qu'en peu de temps la machine cesse de fonctionner.

Mais cela n'est pas tout; si la houille bitumineuse dont on se sert est d'une qualité qui colle, le combustible frais tendra à former une couche plus ou moins solide adhérent aux parois du gazogène et causant la formation d'un espace creux, car le reste du combustible brûle loin au-dessous. On doit s'efforcer de briser cette couche en remuant le feu, procédé qui contrecarre le travail régulier du gazogène et qui peut causer de rapides changements dans la qualité et la composition du gaz produit, même si cela ne rend pas l'approvisionnement insuffisant pour la machine. La résistance de la couche de combustible au passage des gaz changera également et ce changement se fera remarquer par une augmentation ou une diminution de la pression dans le gazogène et dans le système des tuvaux. En fait, on trouvera que l'outillage d'un gazogène à succion ordinaire qui fonctionnera parfaitement avec du coke où de l'anthracite ne fonctionnera pas du tout si on l'essaye avec de la houille bitumineuse, même d'une qualité qui ne colle pas. Les difficultés provenant du collage de la couche de combustible seront naturellement plus sérieuses dans un petit gazogène que dans un grand, car si le gazogène est d’un diamètre suffisamment grand, les

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couches de combustible tendront à se briser d'elles-mêmes, sous leur propre poids, sans être obligé de remuer le feu.

Des gazogènes capables d'être alimentés avec succès avec de la houille bitumineuse doivent par conséquent être munis:

(1) Des moyens nécessaires pour détruire ou enlever les matières goudronneuses provenant des charges fraîches de combustible.

(2) Des moyens d'assurer un mouvement uniforme de la charge vers le bas au fur et à mesure que le c« mbustible est consumé, sans avoir recours à une main d'œuvre excessive, obtenant ainsi une qualité uniforme et continuelle de gaz.

(3) Des moyens d'éviter la perte provenant du charbon non brûlé dans le rebut, et

(4) Des moyens d'enlever le rebut sans déranger le travail du gazogène.

Les méthodes au moyen desquelles on est plus ou moins arrivé à ce but sont indiquées dans les descriptions qui suivent:

Les produits de la distillation des houilles bitumineuses, bois, tourbe ou autre combustible de nature non anthracite contiennent des composés hydrocarboneux variés qui tendent à se décomposer en formes plus simples principalement en méthane ou gaz des marais (CH), quand ils sont chauffés à une température correspondant à une chaleur rouge écarlate, ce procédé étant souvent accompagné d'un dépôt de carbone sous la forme de noir de lampe ou de suie. Voilà pourquoi, si les vapeurs provenant du combustible frais dans un gazogène bitumineux traversent sa Zone la plus chauffée ou celle d'un autre gazogène, le tout ou la plus grande partie du goudron sera décomposé ou brûlé et on évitera de plus grandes difficultés! à moins que le noir de lampe ne cause des ennuis.

La seule autre alternative est d'enlever le goudron par quelque procédé le lavage ou d'un procédé de nettoyage appliqué aux gaz après qu'ils ont quitté le gazogène.

Le gazogène Koerting (Fig. 41) est destiné à l'usage de briquettes faites de lignite et peut être considéré comme un exemple du type dans lequel la matière goudronneuse est détruite par l'exposition à une haute température dans l'intérieur du gazogène. L'appareil est similaire dans ses principes généraux à un gazogène patenté par Dowson en 1903 et consiste d'un corps vertical d'environ 8 ou 10 pieds de haut, disposé tel qu'il est représenté, avec une grille G au bas et une sortie pour les gaz K vers le milieu. L'air peut entrer en haut et en bas du gazogène et quand on emploie de la lignite, qui contient de 15 à 30 pour cent d'humidité, on peu obtenir de bon gaz avec un rendement satisfaisant sans admettre de vapeur supplémentaire. La sortie du gaz est faite de telle façon que tout le gaz possible qui peut entrer par l'entrée de combustible doit passer à travers la zone chauffée du combustible avant d'atteindre K. Un passage S qui

ï Pour la discussion des différentes : hodes relativement à la manière de traiter la difficulté du goudron dans les gazogènes bitumineux, voir ‘Engineering, 31 Janvier $ ,

et 7 Fev. 1908.

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Fig. 41. Gazogène pour les briquettes de lignite. (Koerting)

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onduit du haut du gazogène à l'atmosphère sert à mettre en marche, et

est fermé par une valve durant le fonctionnement régulier. On s'arrange de façon à pouvoir juger de la condition du feu et à le remuer, tel qu'il est requis, au moyen de trous d'observation et de trous de remuage appropriés. La position de la zone de la température la plus élevée peut être réglée en variant les quantités relatives d'air admises aux ouvertures du haut et du bas, de telle manière que les produits de la distillation du combustible fraîchement chargé sont convenablement décomposés. La portion inférieure du gazogène quand il fonctionne bien ne contient que du combustible carbonisé reposant sur un lit de cendres. L'appareil tout entier peut être considéré comme une combinaison des systèmes soi disant appelés à tirage supérieur et à tirage inférieur, le passage des gaz s'effectuant vers le bas dans la portion supérieure et vers le haut dans la portion inférieure. Un tel gazogène ne fonctionnerait probablement pas aussi bien avec une houille bitumineuse qui collerait car ce combustible colle ou s'atlache aux parois du gazogène bien plus que la lignite et le remuage dans un gazogène d'un diamètre relativement petit n'est pas facile.

La Fig. 42 représente une installation de gazogène dans laquelle le goudron est décomposé dans un second lit séparé de combustible chaud, telle qu’elle existe à la Power and Mining Machinery Co., où existe l'arrangement des gazogènes doubles connu sous le nom de système Loomis Pettibone, système bien similaire à celui proposé à l'origine, en Angleterre, par Sutherland en 1882 et depuis essayé par un grand nombre d'expérimentateurs.

‘iorès ce système, deux gazogènes où générateurs, reliés par le dessus

‘ves À et B qui conduisent de l'espace situé au-dessous des grilles

u rateur ou vaporisateur. Du haut du raporisateur, les valves Ce D conduisent le gaz refroidi à l'un ou à l’autre des deux récipients à gaz. Le combustible est introduit par les trémies E et F. Les gazogènes sont construits de telle façon que les produits de la distillation provenant du générateur qui viennent d'être refroidis doivent passer à travers le combustible chaud carbonisé dans l'autre générateur. Il y a plusieurs manières de faire celà. Une méthode consiste à faire travailler parallèlement les deux générateurs, avec tirage vers le bas, en ne fournissant que l'air jusqu'à ce que la température s'élève suffisamment. Pendant cette période, le .dron provenant du dessus de chaque gaz ogène est décomposé dans sa propre zone chauffée de combustible carbonisé (on peut employer pour commencer du coke ou de l'anthracite). Les valves sont alors manipulées de façon à ce qu'en fournissant la vapeur (sans air) à la base du (disons) gazogène No. 1 et en l'emmenant par un tirage vers le haut pour les gaz d'eau, tous les gaz distillés passent vers le bas à travers le gazogène No. 2 et sont alors libres de goudron. Pendant ce “travail pour les gaz d'eau" la température des deux gazogènes s'abaissera, car les réactions qui se forment absorbent la chaleur au lieu de la développer et le gaz d'eau produit qui est riche en hydrogène! est généralement conduit dans un ré-

1 Voir p. 63.

cipient à gaz séparé. Quand l'action est allée suffisamment loin, la vapeur est fermée et l'air admis dans les deux gazogènes qui sont travaillés comme auparavant avec un tirage dans le bas ce qui fait qu'un travail de “gaz d'air est effectué au cours duquel la température du gazogène s'élève, mais elle sera évidemment plus élevée dans le No. 2 que dans le No. 1 où a été fait le gaz d'eau. On efiectue alors un second travail de ‘gaz d'eau” mais cette fois la vapeur est fournie au bas du No. 2 tandis que les gaz passent vers le bas à travers le No. 1 où le goudron est traité. Un second jet d'air suit et le procédé est recommencé indéfiniment. On peut charger le combustible dans l'un ou l'autre des gazogènes tandis qu'il fonctionne avec le haut ouvert pendant la période du “jet d'air.”! Des installations de ce type ont donné d'’excellent résultats, mais il y a souvent quelques difficultés en effectuant l'enlèvement convenable des cendres et du mâchefer sans interrompre la continuité du travail et on doit apporter l'attention la plus soutenue afin de maintenir la qualité uniforme du gaz et la suite régulière des opérations. Le gaz produit avec la houille bitumineuse est cependant de bonne qualité et des installations de cette nature sont capable de fonctionner d'une façon économique et de donner un bon rendement.

Comme exemple d'un autre arrangement pour traiter la houille bitumineuse en détruisant le goudron, on peu choisir le gazogène à double zône Westinghouse, introduit en 1909. Cet appareil, comme la gazogène Koerting st généralement similaire en principe au gazogène Dowson de 1903, ..… est capable de produire la vapeur dont il a besoin Il n’a pas de grille, le rebut étant enlevé au moyen d'un récipient d’eau situé à la base et l'installation comprend beaucoup de nouveaux accessoires et de nouveaux caractères de construction. Le gzogène est représenté sur la planche XLVII et dans la Fig. 43° sur laquelle on verra que le vaporisateur en fonte, contenant le passage de sortie du gaz et la série des trous de remuage divise le gazogène en une portion inférieure et une portion supérieure de différent diamètre. Un tuyau d'entrée à air laisse passer l'air dans l'espace à vapeur du vaporisateur et les conduites à vapeur munies de robinets d'air supplémentaires, conduisent respectivement au haut de la portion supérieure du gazogène et au lit de cendres juste au-dessus du récipient d’eau. On peut par conséquent approvisionner d'air et de vapeur mélangées comme on le désire le lit de combustible soit au haut soit dans le bas, soit aux deux et le gaz produit est retiré au moyen d'un aspirateur de la zône centrale au récipient à gaz (s'il y en a un) et à la machine. Des trous d'observation permettent à l'opérateur de juger de la condition et de la location de son feu. Au cours du fonctionnement ordinaire, le combustible fraîchement chargé forme le dessus de la couche de combustible et repose sur une couche de combustible carbonisé incandescent à travers lequel passe les produits de la distillation. Vers le niveau moyen du gazogène, le combustible est à une température inférieure, tandis que le coke

1 Pour un compte rendu d'essai dans un gazogène de cette sorte, voir Trans. ÀS.M.E. Vol. 29, p. 725.

2 Pris dans la circulaire de la Westinghouse Machine Co., W.M. 503,

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