ÉTUDE SUR LES COMBUSTIBLES
Gaz d'éclairage.
Nous avons peu de travaux nouveaux à signaler, depuis Tapparition du deuxième volume de cet ouvrage, sur le gaz d'éclairage, communément dit gaz de ville. La question n'est assurément pas épuisée, (aucune question scientifique ne Test jamais), mais son étude est fort avancée, et les principales données sont recueillies.
Il ne nous reste donc plus qu'à glaner quelques renseignements complémentaires.
Les nombreux essais qu'il nous a été donné de faire nous ont confirmé dans notre opinion que le pouvoir calorique du gaz produit par une usine à quelques jours d'intervalle, avec le même charbon, peut varier beaucoup. Ce tait est d'ailleurs général. Dans les expériences du GaS'Engine Research Committee y faites avec. du gaz de Manchester, deux analyses ont donné les résultats suivants :
Éléments Premier échantillon Second échantillon
Hydrogène 46,7 volumes. 45,8 volumes
Oxyde de carbone 4,8 » 7,0 »
Gaz des marais 86,2 » 34,4 >
Garbures divers 4,4 » 4,7 ]»
Acide carbonique 0,0 » 0,0 »
Oxygène 0.2 » 1,2 »
Azote 7,7 » 6,9 >
Volume d*air de combustion . . 5,61 5,47
Pouvoir calorifique par mètre cube. 4742 calories 4884 calories
La différence entre les deux prises de gaz atteint donc 5,5 % !
Beaucoup d'expérimentateurs auraient identifié d'autorité ces deux échantillons. Remarquons d'ailleurs que ces pouvoirs sont relativement très faibles.
Le gaz de Leeds dont s'est servi M. Grever dans ses essais lui a donné à l'analyse :
Hydrogène 52,9 voluraes.
Oxyde de carbone 6,5 )>
Gaz des marais 85,2 »
Garbnres, oléfines 4,2 2>
Acide carbonique et oxygène 1,1 i>
Azote ... * 0,1 »
100,0 volumes.
Pouvoir calorinque par mètre cube .... 5080 calories
C'est une plus-value de plus de 13 % sur le second échantillon du Comité anglais.
L'essai calorimétrique d'un gaz s'impose donc dans tout essai ayant la prétention d'être sérieux : une analyse chimique est même nécessaire quelquefois.
Les différences que nous venons de signaler sont un grand et sérieux obstacle à l'établissement d'une théorie expérimentale des moteurs par suite des résultats divergents que Ton peut obtenir en employant des gaz de ville considérés comme identiques, mais en réalité de composition variée. Aucun élément ne devrait être négligé, dans l'espèce, car ils peuvent tous prendre une importance inattendue: SHnsi la diffusibilité d'un gaz' est fonction de sa teneur en hydrogène, en oxyde de carbone et gaz des marais, et, par le fait même, la proportion relative de ces gaz contribue à faciliter plus ou moins la combustion du gaz de ville dans un volume d'air déterminé; la pression explosive dépend de la rapidité de cette combustion. Cet exemple est caractéristique.
Mais revenons à la fabrication du gaz d'éclairage.
L'emploi des huiles minérales ne prend guère d'extension.
On a proposé récemment d'utiliser les goudrons.
Les bas prix auxquels sont descendus les goudrons en ces dernières années ont démontré que le marché en était encombré et qu'il
fallait chercher de nouveaux débouchés à cet important sous-produit de la fabrication du gaz. La préparation des asphaltes, des cartons imperméables, des peintures préservatrices du bois absorbe une minime quantité de goudron ; la distillation elle-même, opérée dans le but de recueillir les huiles d'anthracène, de créosote, et autres, ne constitue pas encore un exutoire suffisant pour ce produit, dont l'Angleterre seule produit annuellement plus de 600.000 tonnes ; la combustion directedu goudron estd*autre part une ressource extrême, qui ne peut être considérée comme une solution de ce problème économique. Ces considérations ont amené M. Stafford EUery à chercher à extraire du goudron un combustible gazeux utilisable pour réclairage ou la production d'énergie, et il a entretenu de son projet le Gaz Instiiute du Royaume-Uni, au congrès de 1894 (1).
Voici, d'après cet ingénieur, la composition moyenne en poids d'un goudron de gaz :
Huiles légères 8,0
— de créosote 20,5
— d'anthracène 6,9
Gaz et liqueur ammoniacale 9,0
Brai 60,4
Divers 0,2
Le goudron est d'autant plus riche en hydrocarbures que les cornues ont fonctionné à plus basse température. En général, il semble qu'une tonm anglaise (1.016 kilogr.) donne 16.000 pieds cubes (452 mètres cubes) de gaz riche, 508 kilogrammes de coke et 7^35 de sulfate d'ammoniaque. Ce coke est exempt de cendres et égal comme qualité au meilleur coke de fonderie; le liquide ammoniacal est aussi de vente facile. La distillation constitue par suite une opération fructueuse, car le coke et l'ammoniaque valent au moins 9 shillings, soit 11 fr.,!25. La distillation s'effectue aisément dans des cornues de fonte au fond desquelles on injecte le goudron ; le condenseur est formé par une série de tuyaux légèrement inclinés de manière à ce que les premiers produits de la condensation reviennent à la cornue poiu» y subir de nouveau le contact des parois chaudes.
Ce procédé n'a pas encore subi répreuve de la pratique, mais nous
(1) Journal du Gaz et de V Électricité, 31 Juillet 1894.
croyons qu'en certains cas il pourrait être utilisé et cette considération nous a amené à le signaler ici.
Les gaz riches obtenus par la distillation des charbons et des carbures sont fréquemment comprimés dans des réservoirs en métal très résistants, et utilisés ainsi pour alimenter des moteurs de voitures ou de bateaux : nous en verrons d'intéressants exemples. £n les comprimant à 20 kilogrammes, onarriverait à emmagasiner dans un litre environ 100 calories : c'est peu de chose comparativement aux calories que peut fournir un litre de pétrole, et pourtant le gaz comprimé trouverait encore son emploi en certains cas déterminés. Malheureusement, il est établi que la plupart des gaz de distillation éprouvent une perte sensible par la compression, qui entraîne la liquéfaction des carbures lourds. M. Love a signalé à la Société de Chimie de New-York, des pertes de 16 %. Mais il faut observer que révaporation des liquides condensés peut restituer les calories qu'on croyait perdues ; quand on recueillait le gaz sous une pression élevée, ces liquides restaient dans le réservoir et le gaz était appauvri ; par contre, lorsque la pression descend au voisinage de la pression atmosphérique, les hydrocarbures redeviennent volatils, si toutefois la température n'a pas été trop abaissée par la détente. Le pouvoir d'un gaz comprimé en réservoir varie donc du commencement à la fin de sa détente. C'était un fait à signaler.
Le plus grand défaut, on pourrait dire le seul défaut du gaz d'éclairage, est d'être trop cher; si on ne le payait que 15 centimes au mètre cube, il permettrait de produire le cheval-heure au plus bas prix par les petits moteurs, jusqu'à dix ou douze chevaux. C'est qu'en effet, on économise alors le chauffeur-mécanicien, qui coûte environ 0,40 à 0,50 francs de l'heure. Avec un moteur consommant 600 litres par cheval-heure d'un gaz à 15 centimes, on gagne donc
-—-2 — pr-^= 4,4 chevaux, que l'on peut considérer comme produits
gratuitement, comparativement à la machine à vapeur.
Mais dès que l'on atteint 15 chevaux de puissance, les avantages du gaz de ville s'évanouissent, exception faite pour quelques cas particuliers de travail intermittent et irrégulier.
C'est alors qu'est indiqué l'emploi des gazogènes au gaz pauvre, qui produisent le mètre cube, à 1200 calories en moyenne, au prix
de 2 centimes le mètre cube, tous frais d'amortissement, d'intérêt, d'entretien et de conduite compris, ce qui équivaut à du gaz de ville à moins de 9 centimes; avec de grandes installations, on arrive à réduire encore beaucoup ce prix.
Le gaz pauvre ne permet pas d'installations de moins de 18 chevaux, parce que les gazogènes ne peuvent marcher à bonne allure et donner de bon gaz qu'avec une consommation minimum de 10 kilogrammes de charbon par heure.
A partir de cette limite inférieure, l'alimentation des moteurs par les gaz pauvres donne de grands bénéfices sur les machines à vapeur en général dans tous les pays où les prix de l'anthracite et des charbons maigres équivalents criblés ne sont pas très supérieurs à ceux des charbons menus qu'on peut brûler dans le foyer d'une chaudière à vapeur. Ainsi il faut absolument que la tonne d'anthracite criblé ne coûte pas le double de la tonne de charbon menu pour que l'économie du gazogène soit réelle; sous celte réserve, çn peut affirmer que le gazogène à gaz pauvre peut procurer un grand bénéfice sur le prix de revient du cheval-heure par machine à vapeur.
Les considérations précédentes nous paraissent établir nettement les conditions dans lesquelles il y a intérêt et bénéfice à alimenter les moteurs au gaz de ville et au gaz pauvre plutôt que de recourir aux machines à vapeur.
Gaz de gazogènes et Gaz pauvres
Sans vouloir revenir sur les considérations générales et sur la théorie présentées dans nos tomes I et II, nous aurons néanmoins à les compléter; les travaux faits récemment sur cette question par des }iommes autorisés nous fourniront en effet des données nouvelles qui ne résolvent sans doute pas tous les problèmes posés, mais qui en éclairent quelques-uns d'une vive lumière et nous permettent d'espérer pour les autres une solution plus ou moins prochaine.
C'est par des essais rationnels, conduits par des ingénieurs com-
pétents, en vue d'élucider un point mal connu de la pratique, que la fabrication des gaz combustibles dans les gazogènes fera le plus de progrès : malheureusement ces expériences présentent de sérieuses difficultés et Ton trouve rarement les moyens de disposer à son gré d'un appareil industriel en vue d'une recherche théorique.
On pourrait du moins rencontrer assez fréquemment l'occasion de faire des essais de rendement, car les industriels ont tout avantage à s'y prêter et Ton peut organiser ce genre d'expériences sans troubler en rien la marche d'un établissement industriel.
L'évaluation du rendement d'un gazogène peut se poser en ces termes : étant donnée une consommation déterminée d'un combustible solide, mesurer d'une part la chaleur disponible dans ce combustible et, d'autre part, la chaleur que peut développer par sa combustion le gaz provenant de ce combustible. Le rapport de ces deux quantités définit le rendement du gazogène.
L'opération que nous venons de décrire exige une longue série de mesures physiques et chimiques : elles doivent être à la fois simples et exactes. Il faudra peser le combustible, déterminer sa puissance calorifique, évaluer les quantités de vapeur d'eau fournies et le calorique correspondant, recueillir les gaz produits, mesurer leur volume, les analyser et déduire de cette analyse ou chercher directement leur pouvoir calorifique; on le voit, c'est un travail considérable et qui exige une mise en œuvre d'appareils assez laborieuse et quelquefois coûteuse. Notons d'ailleurs qu'il faut, pour aboutir à de bons résultats, prélever habilement les échantillons de combustible solide dans l'approvisionnement qui en est fait, s'assurer que les cendres produites ne renferment pas de charbon mal brûlé, estimer la teneur en eau hygroscopique, suivre les phénomènes de combustion et de réduction dans la cuve de l'appareil, évaluer les températures, procéder aux prises de gaz, vérifier les appareils volumétriques de mesure, etc. On ne pourra établir la valeur du rendement que sur ces nombreuses données, dont il en est quelques-unes qui s'obtiennent péniblement.
Nous allons passer successivement en revue les diverses méthodes qu'il convient d'appliquer pour aboutir à des chiffres précis : nous saisirons aussi l'occasion de fournir des indications utiles sur les observations que l'on peut faire relativement au fonctionnement des appareils.
La mesure du pouvoir calorifique du combustible constitue une opération importante et assez délicate.
Il n'y a qu'une seule bonne méthode de détermination du pouvoir calorifique des combustibles solides : c'est la méthode du calorimètre. Les meilleurs calorimètres sont ceux créés par M.Berthelot et qui ont servi de type à M. Malher. Toutefois le prix d'achat élevé de ces appareils et leur manœuvre toujours délicate ne mettent pas ces appareils à la disposition de tout le monde, et l'on peut avoir à rechercher d'autres moyens d'appréciation. Les procédés et les formules (1) basés sur l'analyse élémentaire sont tous contestables ; toutefois nous ferons peut-être une exception pour le procédé et la formule de M. GoutaL Ce chimiste détermine la quantité C de carbone fixe (carbone cokifiabie) et A de produits volatils, et il applique la formule Q=8150C-f mA, dans laquelle m est un paramètre variable, égal à 13.000, si A est compris entre 3 et 15 96, à 10.000 entre 15 et 30 et 9.500 entre 30 et 35.
Cette formule donne d'assez bons résultais et nous en recommandons l'emploi quand on n'a pas de calorimètre.
Voici un certain nombre de résultats empruntés à des essais que 'on a le droit de considérer comme bien faits.
PouToir calorifique en calories par kilogramme Houilles sèchâê à longue /lamine • —
Houille type (à 76 C, 6 H, 15 0) 7200
— de Decazeyille (Boarran) 7486
— de Blanzy (Sainte-Marie) 7866
— d'Anzin (Lambrecht) 8600
— de Nœux (fosse nM, C = 83) . . . . 8790
— de Douvrin-Lens (0 = 91) 8640
— d'Aniche (Ferdinand) 8426
— de CharJeroi (Gilly) 85Ô0
— — (Sartles-Moulins) .... 8430
Anthracites.
Anthracite type (93 C, 2 H, 8,5 0) 7800
— de la Mure (Isèro) 7468 à 8216
(1) Nous visons ici les formules de Dulong, de Scheurer-Kestner, de Cornu t, de Ser, de l'Association allemande, etc., bien connues de nos lecteurs.
Houille anthracîteuse de fiJanzy . .
— de Gommentry .
— de Grand' Combe
— du Greusot . • de Kébao (Tonkin) (G = 98)
Anthracite de Peneylyanie (G = 95) 8256
Lignùes.
Lignite de Trifaîl (Styrie)
— de Vaugirard* •
— à 70 0 et 5 H .
Bois.
Gellulose
Sapin de Norvège sec.
Ghêno de Lorraine sec Bois à 48 G et 6 H .
— médiocrement bec Ghêne ordinaire . .
Frêne
Bouleau
Sapin
Pin
Tourbe .
Tourbe de Bohême brute 8774
— pure 5288
Mous joignons à ces tableaux les pouvoirs des cokes et de quelques hydrocarbures employés pour carburer Tair.
Cokes,
Goke métallurgique de la Grand'Gombe . •
— de la Ruhr
Goke de Houille de Gommentry . . . .
— demi-grasse d'Anzin. . .
Goke d'anthracite de Pensylvanie . . • .
— de pétrole d'Amérique
M. Bunte a démontré que, en tenant compte des cendres, le pouvoir des cokes métallurgiques allemands de provenances diverses varie de 7.700 à 8.000 calories.
Hydrocarbures.
Pétrole raffiné d'Amérique 11.047
Essence de pétrole d'Amérique 11.086
Pétrole brut d'Amérique 11.004
— de Bakou 11*200
Pétrole de NovorossisÈ . 10.328
Ozokérite de Boryslaw 10.946
Pétrole raffiné de Russie (1) (0,828) 11.040
— (inflammation à 3P,5) (0,826) (2) . 10.878
— d'Amérique (inflammation à 26<>) (0,797) (2). . . . 10.767
Gazoline à 0,708 11.360
Astatki, résidu de Bakou 10.840
Alcool de densité 0,834 6.522
Un essai préliminaire des houilles destinées à la fabrication des gaz pauvres est d'une utilité incontestable : c'est le seul moyen de s'assurer qu'une qualité de charbon convient à la gazéification et pourra donner de bons résultats.
L'opération est d'ailleurs d'une exécution assez simple, quand on est organisé pour la faire. La Compagnie pour la fabrication des compteurs et du malériel d'usines à gaz (3) construit un appareil inventé par M. Auduin. 11 se compose d'une cornue de distillation formée par un tube de fer chauffé par une rampe de brûleurs Bunsen; pour mieux concentrer la chaleur sur le tube, on le recouvre d'un demi-cylindre en métal, muni de cheminées de tirage. Le gaz produit par la distillation se rend dans un petit barillet et de là dans des colonnes à coke, plongées dans l'eau d'une caisse. 11 est conduit ensuite dans un vase rempli de chaux où il s'épure avant de passer au gazomètre. On connaît donc, par différence de pesées, la quantité de coke donnée par le charbon; sa nature, sa friabilité, sa tenue, sont déterminées aussi; le volume et la qualité du gaz recueilli sont un autre élément important. Le barillet et les colonnes ont recueilli le goudron distillé. Bref, un tel essai est très significatif: on le fait porter sur 100 grammes de charbon, bien desséché, concassé en morceaux de la grosseur d'une noisette.
(1) Concours de Meaux.
(2) Concours de Berlin.
(3) Notice sur les appareils spéciaux pour usines à gaz et abonnés, Paris, sans date.
Pour déterminer la teneur du coke en cendres, on peut opérer simplement au creuset; on pulvérisera une vingtaine de grammes et on les portera à la température du rouge dans une flamme oxydante ; il faut une demi-heure de calcination pour le moins. On opère dans une capsule plate de platine ou de porcelaine ; on doit chauffer graduellement afin d'éviter les pertes par projection. On peut agiter avec un fil de platine. L'opération est terminée quand on ne voit plus de points noirs sur la cendre ; on les ferait disparaître, s'ils persistaienty en arrosant la cendre d'alcool, qui fait venir les parcelles de charbon à la surface, et en chauffant de nouveau au rouge. La température doit être suffisante pour décomposer les carbonates.
Le creuset permet aussi, quand on ne dispose pas d'un appareil spécial, de déterminer la teneur d'un charbon en matières volatiles : mais il faut alors chauffer au rouge vif à l'abri du contact de l'air. Muck a donné les règles suivantes : 1® prendre un gramme de charbon ; 2<> installer un brûleur Bunsen ; 3® placer sur un triangle de métal, à 30 millimètres de l'orifice du brûleur, un creuset de platine, muni d'un couvercle à cheminée; il doil être entièrement entouré par la flamme du brûleur, laquelle aura 18 centimètres de hauteur; 4** chauffer le creuset renfermant le charbon jusqu'à disparition de toute flamme à la cheminée du couvercle du creuset; 5** peser le coke résiduel; la différence donne le poids des matières volatiles.
On a souvent à doser le soufre d'un charbon; à cet effet, on calcine en creuset ouvert un mélange intime de l'échantillon avec de la magnésie et des carbonates de sodium et potassium. Il se forme un sulfate soluble qu'on analyse par les procédés connus.
Une belle étude de M. E. Meyer, de Hanovre (1), sur les gazogènes des stations hydrauliques de Bàle, nous fournit d'intéressantes données sur la production des gaz pauvres au moyen du coke. Cette installation faite par les ateliers de Deutz, se compose de trois gazogènes semblables à ceux que nous décrirons plus loin, de deux petites chaudières débitant de la vapeur surchauffée, de deux épurateurs à la sciure de bois et de quatre scrubbers. Les trois gazogènes sont rangés de front sur une même ligne et ils comprennent entre eux les deux chaudières; chaque épurateur est accouplé aux deux scrubbers;
(1) Zeitichrift des Vereinet deutscher Ingenieurât tome XXX, 189G.
M0TBUR8 A QAZ, — III . 3
les gaz sont recueillis dans un gazomètre unique de 50 mèlres cubes de capacité.
Les gazogènes, qui sont du genre Dowson, ont une section de 0,4228 mètre carré; la hauteur de la charge est de 1,38 mètre; la grille mesure 0,868 mètre carré. Les couvercles sont réfrigérés par une couche d'eau de 2 centimètres d'épaisseur, constamment entretenue par un mince filet de liquide. L'insuffiation se fait par un injecteur à vapeur
représenté par la figure 1 ; la vapeur ytipêiir ^ I s'échappe par un orifice de 8 milli-
f-i J ^^^ mètres de diamètre, et débouche dans
^ (/ un tronc de cône renversé de 35 mil-
) \ IY limètres de diamètre au sommet. La
surface de chauffe des chaudières est de 8 mètres carrés ; la surchaufife se produit dans un serpentin d'une surface de 2,62 mètres carrés.
P" Un seul gazogène et une chaudière
V I suffisent pour alimenter un moteur
Gaioqène^ Otto à deux cylindres développant 180 chevaux effectifs.
Le gazogène était chargé de coke, Fig. 1 dont la composition était la suivante :
Eau (perdue à 108*^) 0,62 9e
Cendres 9,70
Carbone et combustible 89,68
L'analyse élémentaire a donné les résultats ci-dessous :
Carbone 87,62 % en poids.
Hydrogène 0,81
Azote et acide carbonique 0,53
Soufre 0,72
Cendres 9,70
Eau 0,62
100,00 La formule allemande :
(1) s est la quantité de soufre et W l'eau hygroscopique accompagnaat le charbon.
assigne à ce coke un pouvoir calorifique de 7.838 calories par kilogramme, vapeur d'eau condensée ; à la bombe Mahler, on a relevé 7.247 calories; le poids de la vapeur d'eau produite étant de 72,9 gr., , le pouvoir calorifique, vapeur d'eau non condensée, ressort à 7.202 calories en moyenne (1).
Dans un essai commencé à 9*»,40"* du matin, on a recueilli du gaz de composition variable, suivant le tableau ci-dessous qui témoigne néanmoins d'une marche régulière.
Henies . .
Gaz :C0'.
Az .
Le pouvoir calorifique calculé de ce gaz moyen est de 1.190 calories par mèlre cube à 0**et 760 millimètres de pression, vapeur d'eau non condensée.
Le calorimètre Junker a donné 1.202 calories dans les mêmes conditions.
Vapeur d'eau condensée, on trouverait 1.2S4 calories.
La consommation horaire de coke a été déterminée avec grand soin :
Coke consommé par heure dans le gazogène • . • 102^
— dans la chandière . . . 11,2
Total. . . . 118,6
Ean évaporée dans la chandière 66'',2
Vapeur produite par kilogramme de coke . . 6*^,360
Pression de la vapeur engendrée 4^,88
Température de la surchauffe 284<»
Gaz pauvre engendré par kilogr. de coke • . 4.740 litres. Vapeur innufflée par kilogr. de coke • . . 0^,647
(1) Nous dirons ici, ce qui, sera d'ailleurs répété plus loin, que le pouvoir calorifique réel, le seul dont il puisse être tenu compte dans un calcul de rendement, est le pouvoir mesuré avec condensation de la vapeur d'eau. C'est sous cette réserve que nous publions les chiffres qui suivent.
Le bilan Ihermique de Topération de la gazéification s'élablit sur les données ci-dessus.
Chaleur disponible 113,6 X 7202 = 818.100 calories.
— da combastible brûlé sous la chaudière
— — employé dans le gazogène
— de la Tapeur d'eau formée 45.400 —
Pertes de la chaudière. . . . 80.700 — 45.400 85.800 — Chaleur mise en œuvre par la gazéification
— retrouvée dans les gaz 683.400 —
Pertes dans le gazogène. . 782.400 — 583.400 = 199.400 —
Le diagramme de la figure 2 résume ces calculs.
chaleur fourme âu qaioaéne
ctiai.
â id , cnàucf.
Chaleur en oeuvre ùu nczoqene
Chaleur du qai pauvre
$ïmutfi/
chùudiere
Fig. 2
En somme, on perd :
Dans la chaudière ôiu iqq = ^»3 ^
Dans le gazogène ^^^ ^^ = 24.4 %
Le rapport entre les quantités de charbon brûlées à la chaudière et au gazogène variaient du 1/7 au 1/9.
Le calcul a démontré à M. Meyer que 54 pour cent seulement de la quantité de vapeur envoyée au gazogène sont dissociés; 46 pour cent sont donc produits en pure perte. Et pourtant la proportion* de vapeur fournie dans cet essai par kilogramme de coke (0*^,647) est normale! Ce résultat ne serait-il pas dû à ce que le mélange d'air et de vapeur surchauffée traverse trop rapidement les couches de carbone incandescent, au contact desquelles l'acide carbonique se
réduit et la vapeur se dissocie? Cette hypothèse a paru plausible à l'ingénieur distingué dont nous rapportons les recherches et il a dès lors cherché à ralentir cette vitesse de passage en employant deux gazogènes pour alimenter les moteurs mis précédemment en expérience. Il a donc institué deux essais comparatifs, faits avec un ou avec deux gazogènes » pour une même production de gaz. Voici les résultats obtenus :
MARCHE à un gazogène à deux gazogènes
Durée de l'essai 8M7» 8»»,84«
Consommation horaire de coke dans le gazogène 8(>^0 ( -.qa a 108\5 ( i/^q — d'eau dans la chaudière. 62S8 ( ^^'^ 65^4 J ^^'^
Vapeur d'eau insufflée par kilogr. de coke . • 0,614 0,642
— dissociée par kilpg.de coke au gazogène 0,425 O.SIO
— non dissociée 81 ^ 52 ^
Température des gaz à la sortie du gazogène • 650° 580°
Pouvoir calorifique du gaz produit • . • . 1196 cal. 1163 cal.
Température de surchauffe de la yapeur. . . 174'' 172*
Cet essai a démontré péremptoirement à M. Meyer que son hypothèse était erronée et il y a renoncé ; à ce résultat très net de l'épreuve se sont jointes d*ailleurs quelques données fort intéressantes.
Et d'abordy on voit que la consommation de combustible est de i68ky9 avec deux gazogènes au lieu de 1381^,8 avec un seul appareil; le travail étant resté le même, on peut conclure à une augmentation de 31,6 pour cent dans la consommation. 11 est donc préférable d'employer un gazogène unique que d'en accoupler deux, pour une production donnée de gaz.
Malgré qu'on ait réduit au minimum la quantité de vapeur injectée dans la marche à deux gazogènes, la dépense de ce chef a néanmoins été plus grande; par contre, il y a eu moins de vapeur dissociée dans le second cas que dans le premier. Le gaz sortait plus chaud des appareils dans le premier essai que dans le second. Il résulte de tout cela qu'il se dissocie d'autant plus de vapeur d'eau que l'allure du fonctionnement est plus chaude; il y a donc un réel et indiscutable intérêt à marcher à allure chaude et à surchauffer préalablement l'air introduit au gazogène. J'avais déjà formulé celle conclusion dans mon second volume, page 36, et je renvoie le lecteur aux considérations émises à cette place.
M. Meyer a aussi expérimenté longuement, à Zurich, sur des gazogènes, genre Dowson, construits par M. Hirzel, de Leipzig, présentant 0",75 de diamètre et 2°,10 de hauteur sur grille ; une seule chaudière les alimentait : timbrée à 6 kilogrammes, elle mesurait 4 mètres carrés de surface de chauffe. Chaque gazogène pouvait produire 300 mètres cubes de gaz à l'heure. Le gaz engendré traversait d'abord un barillet, puis un laveur à coke constitué par une colonne de 8 mètres de hauteur sur 1 mètre de diamètre, et enfin un épurateur à sciure de bois imprégnée de pétrole. Le gaz épuré s'accumulait dans un gazomètre de 4 mètres de diamètre.
On marchait à Tanthracite de Charleroi. La vapeur d'eau était surchauffée et l'air insufflé était préalablement réchauffé par son passage dans l'enveloppe du gazogène.
La pression du gaz à la sortie du gazomètre était de 40 millimètres d'eau. Le pouvoir calorifique moyen du gaz produit a été de 1238 calories. Il renfermait 23,5 d'oxyde de carbone et 18,8 d'hydrogène.
H. Meyer a constaté que le pouvoir calorifique du gaz subissait d'énormes variations allant de 1.185 à 1.300 calories, quelquefois même de 1.040 à 1.358, ce qui constitue un écart de plus de 32 pour cent. Dans une journée de travail de dix heures, le gaz est d'ordinaire plus constant le soir que le matin.
C'est après le chargement du gazogène que l'on observe les plus fortes variations : aussitôt après l'introduction du charbon frais le pouvoir baisse légèrement, puis il se relève rapidement pour monter encore quelque temps ; mais il décroît ensuite faiblement et tombe enfin très brusquement. Aussi M. Meyer conseille-t-il de faire les chargements à courts intervalles et avec peu de charbon à la fois une alimentation continue aurait, à cet égard, de grands avantages. C'est à l'introduction de charbon frais et à toutes ses conséquences qu'il faut attribuer les oscillations constatées dans le pouvoir calorifique, bien plutôt qu'à l'épaisseur de la couche de charbon dans la cuve du gazogène. Les variations de pression à la chaudière ont assez peu d'influence sur la richesse du gaz ; mais la production du gaz change beaucoup, parce que le souffleur débite plus ou moins d'air et de vapeur. Une forte surchauffe augmente la teneur en hydrogène, sans améliorer beaucoup la richesse du gaz.
Un excès de vapeur surchauffée conduit à une forte dépense de
combustible dans la chaudière sans qu'il y ait compensation par ailleurs ; on peut même constater quelquefois que la vapeur traverse le gazogène sans se condenser et qu'elle arrive alors aux laveurs, qu'elle tend à échauffer en pure perte. Il faut donc éviter avec soin de fournir trop de vapeur, même surchauffée, au gazogène, à moins qu'on ne se propose de recueillir les produits ammoniacaux ; dans ce cas en effet on doit marcher à allure plus froide, pour éviter de décomposer les produits nitreux. Mais la récupération de ces produits ne peut avoir lieu que dans des installations spéciales. Nous n'avons pas à nous en occuper ici pour le moment.
Je conclus donc encore, comme dans mon tome II, en recommandant plutôt une allure chaude, qui permette d'enrichir le gaz.
Quelques explosions survenues dans les conduites d'amenée du gaz et qui se sont même répercutées quelquefois jusqu'à la cloche du gazomètre (1} ont vivement préoccupé les spécialistes ; on se demandait si un gazogène pouvait débiter un gaz explosif, alors qu'un trou se formait dans le feu et qu'une partie de l'air injecté traversait la cuve sans avoir un contact suffisant avec le combustible incandescent. J*ai fait à cet égard un certain nombre d'essais à la suite desquels j'ai conclu que la proportion d'oxygène restait toujours insuffisance pour constituer un mélange tonnant. Les explosions avaient donc pour cause une introduction anormale d'air dans la cloche ou dans les canalisations, soit par une fausse manœuve, soit par une aspiration d'air produite à travers des joints non étanches. Il arrive en effet fréquemment que l'aspiration d'un moteur dans une tuyauterie de trop faible diamètre y crée une dépression, occasionnant des rentrées d'air.
Un grand gazomètre a l'avantage de mêler les gaz de qualité inégale et de former une moyenne, qui assure un fonctionnement plus régulier des moteurs ; c'est qu'en effet il y a corrélation parfaite entre les pouvoirs calorifiques du gaz et les pressions moyennes aux diagrammes, ainsi que le prouve le tableau ci-dessous:
Pouvoir calorifique du gai Pressioa moyenne du diagramme
1040 calories 3^,26
(1) Je connais un certain nombre d'accidents de ce genre, mais je dois déclarer qu'ils sont tous restés inoffensifs : les assistants ont eu plus de pcor que do mal.
PooToir cklorUqoe du gaz
Pnuion moyenne du diigramme
1200 calories
De ces chiffres, il ressort évidemment que la pression moyenne croît beaucoup avec la richesse du gaz ; cette croissance est même d'abord plus rapide, puisqu'une augmentation du pouvoir de 31 % donne une croissance de 61 pour cent dans la pression moyenne. Ce serait par conséquent une erreur que de vouloir faire produire à un appareil beaucoup de gaz médiocre ; mieux vaut se tenir à une bonne moyenne de 1.300 calories environ. Cette conclusion est fort importante.
La puissance d'un moteur est donc assurément fonction de la qualité du gaz; les diagrammes en témoignent par la valeur de la pression explosive et de la pression moyenne; toutefois, on s'illusionnerait en admettant qu'il y ait une proportionnalité rigoureuse et sans limite entre les pouvoirs et les puissances, car l'allure du cycle se modifie avec la qualité du gaz et les pertes par action de paroi varient grandement suivant la forme du diagramme.
Nous trouvons aussi, sur cette question, d'intéressantes données dans une excellente étude faite à l'usine de Seraing par M. Bailly, dont M. Hubert a publié les conclusions et que M. Lencaiichez a commentée.
Et d'abord, voici les consommations relatives d'un même moteur alimenté de gaz différents.
