Brevet FR2437437A1 — publié le 19800425

L'invention concerne un dispositif pour détendre la pression de réacteurs, qui se trouvent mis sous pression lors de la gazéification de combustibles pulvérulents, pour la production de gaz contenant H2 et CO, qui peuvent être utilisés, directement ou après traitement ultérieur, comme gaz de chauffage, gaz synthétique, gaz réducteur, composants de mélange pour d'autres gaz, notamment de gaz de ville. En tant que combustibles pulvérulents, il s'agit de lignite et/ou de houille, broyée à l'état de poussières fines, ainsi que de résidus solides contenant du carbone - broyés à l'état de poussières - provenant de l'ennoblissement du charbon et du traitement du pétrole, ainsi que de matériaux organiques solides, contenant du carbone, de finesse correspondante, d'autre origine (par exemple déchets de bois, vieux pneumatiques, déchets de matière plastique). Du point de vue de la largeur possible de la palette de combustible, il s'est avéré particulièrement avantageux de procéder à la gazéification de combustibles pulvérulents avec un agent d'oxydation contenant de l'oxygène, sous la forme d'une réaction à flammes. Pour la mise en oeuvre d'une telle technologie, avec pression accrue, la détente des gaz chauds sous pression sortant du réacteur - hors de la mise en service et dans des situations résultant d'avaries - s'est avérée comme donnant lieu à un problème technique particulier. On a proposé de conduite les gaz chauds, se trouvant sous une pression de 20 à 50 bars, par l'ouverture de sortie commune prévue à la partie inférieure du réacteur, pour le gaz brut et la scorie liquide, et d'opérer un refroidissement du gaz par injection d'eau ou par introduction du gaz dans un laveur de gaz. Le premier inconvénient de cette solution consiste en ce que, en cas de manque du combustible pulvérulent au brûleur, jusqu'à la fermeture de l'amenée d'oxygène, une quantité déterminée d'oxygène arrive dans la chambre du réacteur. Avec la détente proposée le gaz contenant de l'oxygène parvient dans les parties d'installation montées à la suite et y entratne une menace de danger. Le second inconvénient de cette solution consiste en ce que, dans le cas d'une obturation de l'ouverture de sortie commune, prévue pour le gaz et la scorie, par de la scorie solidifiée et/ou par des particules de matériau réfractaire et des adhérences de scorie se détachant de la paroi du réacteur, il n'y a pas de possibilité de détente du gaz par la voie proposée. On connalt un dispositif dans lequel une tubulure est montée dans le garnissage du brûleur du réacteur ou dans la partie supérieure du réacteur. A l'endroit de cette tubulure se trouve un dispositif de fermeture avec tronçon à effet de refroidissement prévu à la suite. Un inconvénient de cette solution consiste en ce que, pour maintenir la capacité de fonctionnement du dispositif de fermeture en cours de service, il est nécessaire de prévoir un balayage permanent avec des gaz inertes ; il en résulte une augmentation des frais pour l'agent auxiliaire introduit, par exemple de l'azote, et une baisse de qualité du gaz produit, notamment en ce qui concerne la valeur de chauffage. Un autre inconvénient résulte de ce que, déterminée par les conditions régnant dans le réacteur, une scorification de l'ouverture en question se produit par montée de scories et projection de scories, et par suite la capacité de fonctionnement est entravée, ou même il se produit une incapacité de fonctionnement. Un troisième inconvénient résulte de ce que le tout le dispositif, y compris la tubulure, doit être constamment refroidi avec un agent de refroidissement, afin de garantir la capacité de fonctionnement aux températures régnant dans le réacteur. I1 s'ensuit un besoin supplémentaire en eau de refroidissement et en énergie pour la circulation de l'eau de refroidissement, à une pression supérieure à celle qui règne dans la chambre du réacteur. L'invention a pour but de réaliser un dispositif servant à la détente de pression de réacteurs pour la gazéification de combustibles pulvérulents sous pression accrue, dans lequel la détente des gaz chauds provenant de la chambre de réaction s'effectue sans être entravée par des particules de scorie montantes ou projetées, sans dépense supplémentaire en gaz inertes et sans supplément de refroidissement à l'eau et d'injection d'eau. L'invention a pour but de réaliser un dispositif pour la gazéification de combustibles pulvérulents sous pression accrue - de préférence sous des pressions comprises entre 5 et 50 bars - avec lequel la détente des gaz chauds provenant de l'appareil, hors de la mise en service et dans des états d'avaries, est assurée d'une façon continue sans menaces de dangers et sans influences préjudiciables sur le dispositif lui-même et sur les parties d'installation montées à la suite, avec une utilisation minimale de gaz inertes, d'agents de refroidissement et d'énergie auxiliaire. Dans ce but, l'invention est caractérisée en ce que le dispositif comporte un chemisage de refroidissement qui entoure toute la chambre de réaction, à l'exclusion des endroits où se trouvent le ou les brûleurs et l'ouverture prévue pour l'évacuation commune de la scorie et du gaz produit. En arrière du chemisage de refroidissement, qui est parcouru par de l'eau de refroidissement sous pression accrue, il est prévu un espace vide, auquel se raccordent radialement un revêtement de maçonnerie, l'enveloppe du dispositif qui supporte la pression, une chemise contenant un agent de refroidissement - de préférence de l'eau de refroidissement - et une enveloppe en tale. La chambre du réacteur du dispositif et l'espace vide prévu en arrière du chemisage de refroidissement sont en liaison par l'intermédiaire d'une fente prévue dans la partie supérieure du dispositif, de préférence au niveau du passage de la paroi verticale du réacteur à la voûte formant couvercle. En arrière du chemisage de refroidissement, de préférence à l'endroit de la fermeture inférieure du dispositif, est prévue une tubulure qui mène, à partir de l'extérieur, à travers l'enveloppe en tôle, le chemise d'eau, l'enveloppe supportant la pression et le revêtement de maçonnerie, jusqu'à l'espace vide situé en arrière du chemisage de refroidissement. Cet espace vide, lors de la mise en service et en cours de fonctionnement du dispositif, est balayé avec du gaz inerte, de préférence de l'azote. Avec la solution conforme à l'invention, le gaz chaud se trouvant sous pression est évacué par les conduits précités , Le gaz sort ainsi de la chambre de réaction pour passer par la fente ménagée dans le chemisage de refroidissement et vient circuler dans l'espace vide situé en arrière de ce chemisage, et il est refroidi - sur le chemin allant de la fente au conduit d'évacuation - sur la paroi arrière du chemisage de refroidissement qui est froide par comparaison avec le gaz, et sur la maçonnerie. Une détente sans danger est ainsi rendue possible. I1 est possible en outre, afin d'accélérer la détente, de monter, à la suite du dispositif de refroidissement correspondant à la solution conforme à l'invention, de manière connue, un conduit à effet de refroidissement pour un refroidissement indirect. Selon un autre mode de réalisation de la solution conforme à l'invention, il est prévu, par l'intermédiaire de la même tubulure, l'amenée de l'agent à action d'inertie pour l'espace vide situé en arrière du chemisage de refroidissement et la détente du réacteur. La tubulure servant à la détente du réacteur est pourvue dans ce cas d'une amenée de gaz inerte et d'une conduite de détente. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés représentant deux exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique du dispositif comportant une tubulure de détente séparée - la figure 2 est une vue schématique du dispositif comportant une tubulure commune pour la détente et l'action d'inertie. Le dispositif conforme à la figure 1 se compose de l'ouverture d'entrée 1 du brûleur, de l'enveloppe en tôle 2, de la chemise d'eau 3, pour le refroidissement de l'enveloppe 4 supportant la pression, du revêtement de maçonnerie 5 pour la protection de cette enveloppe 4, de la fente 6 servant de liaison entre la chambre de réaction 8 et l'espace vide 10, du chemisage de refroidissement 7, de la chambre de réaction 8, de l'ouverture de sortie 9 pour l'évacuation commune de gaz et de scorie, et de l'espace vide 10 situé en arrière du chemisage de refroidissement 7. Depuis l'extérieur la tubulure 11 prévue pour l'amenée du gaz à action d'inertie et la tubulure de détente 12 prévue pour la détente du réacteur mènent à l'espace vide 10 situé entre le revêtement de maçonnerie 5 et le chemisage de refroidissement 7. La détente du dispositif représenté sur la figure 1 peut s'opérer selon le processus suivant Après ouverture de la tubulure séparée 12, le courant de gaz chaud se trouvant sous pression sort de la chambre de réaction 8, en passant par la fente 6, pour arriver dans l'espace vide 10 prévu en arrière du chemisage de refroidissement 7. Sur la trajectoire allant de la fente 6 à la tubulure séparée 12, le gaz se trouve refroidi en passant sur le chemisage 7 et sur la maçonnerie 5 ; ce qui permet une évacuation sans danger du gaz par la tubulure séparée 12. Le dispositif conforme à la figure 2 se compose de l'ouverture d'entrée 1 du brûleur, de l'enveloppe en tôle 2, de la chemise d'eau 3 pour le refroidissement de l'enveloppe 4 supportant la pression, du revêtement de maçonnerie 5, de la fente 6 servant de liaison entre la chambre de réaction 8 et l'espace vide 10, du chemisage de refroidissement 7, de la chambre de réaction 8, de l'ouverture de sortie 9 prévue pour l'évacuation commune de gaz et de scorie, et de l'espace vide 10 situé en arrière du chemisage 7. Depuis l'extérieur, la tubulure 11 mène à l'espace vide 10 prévu entre le chemisage 7 et la maçonnerie 5. A cette tubulure 11 sont raccordées l'amenée de gaz inerte 13 et la conduite de détente 14 du gaz sortant du réacteur. La détente du dispositif représenté sur la figure 2 peut s'opérer selon le processus suivant : Après fermeture de l'amenée de gaz inerte 13, la conduite de détente 14 du gaz sortant du réacteur est ouverte. Pour la suite, le processus se déroule de la même manière que celle indiquée dans la description se rapportant à la figure 1. REVEND ICAT IONS 10) Dispositif servant à détendre la pression de réacteurs qui sous pression, comprise entre 5 et 50 bars, lors de la gazéification de combustibles pulvérulents, pour produire des gaz contenant H2 et CO, et comportant une enveloppe en tôle, une chemise d'eau, une enveloppe supportant la pression, un revêtement de maçonnerie et un chemisage de refroidissement avec un interstice entre ces deux derniers éléments, dispositif caractérisé en ce que, en vue d'assurer la détente du réacteur, il est prévu, dans le tiers inférieur du réacteur, une tubulure (11) pour l'amenée de l'agent à action d'inertie et menant, depuis l'extérieur, jusqu'à l'espace vide (10) entre le chemisage de refroidissement (7) et le revêtement de maçonnerie (5), cet espace vide (10) étant relié, dans le tiers supérieur du réacteur, par l'-intermédiaire d'une fente (6), à la chambre de réaction (8). 20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qtie la tubulure (11) servant à la détente du réacteur est prévue, au choix, en étant montée séparément ou reliée à une amenée (13) de gaz inerte et à une conduite de détente (14).