Brevet FR2493334A1 — publié le 19820507

Générateur de gaz à couche fluidisée. L'invention concerne un générateur de gaz à couche fluidisée servant à fabriquer du gaz en partant de poussière de charbon et de vapeur d'eau à haute pression avec apport supplémentaire de chaleur par des serpentins chauffants dans un récipient à pression cylindrique disposé debout, dans le fond inférieur duquel débouchent un ou plusieurs tuyaux d'amenée de vapeur d'eau, dont la paroi verticale présente un ou plusieurs raccordements pour l'amenée de la poussière de charbon et dans le fond supérieur duquel sont disposés des raccordements pour les serpentins chauffants ainsi que pour le tuyau de sortie de gaz. La gazéification du charbon s'effectue en principe à des températures élevées. La chaleur nécessaire au chauffage peut être obtenue soit par combustion partielle du charbon (procédés autothermes), soit par apport de chaleur extérieure (procédés allothermes). Dans la gazéification allotherme, le charbon utilisé peut servir totalement à la conversion en gaz tandis que dans le procédé autotherme, une part non négligeable doit être brûlée pour la production de chaleur et n'est donc plus disponible pour la fabrication de gaz. Par contre, dans la gazéification allotherme, la chaleur peut être tirée de sources extérieures quelconques, par exemple de réacteurs nucléaires à haute température (Erd8l und Kohle-Erdgas-Petrochemie, fusionné avec Brennstoff-Chemie 32 (1979), pages 17 à 23). Pour une conduite efficace du processus, il faut que l'apport de chaleur assure un chauffage du charbon et couvre le besoin de chaleur de la réaction, de préférence au- dessus de 8000C. En outre, il faut que le procédé soit praticable pour de grands débits de charbon. Ce n'est pas le cas des propositions connues, selon lesquelles, par exemple, on ajoute au charbon des corps solides comme caloporteurs ou on chauffe la cornue de l'extérieur. -2- C'est pourquoi il a déjà été proposé de tirer parti de l'énergie nucléaire pour l'obtention de gaz, la chaleur étant dissipée du réacteur nucléaire par un gaz servant de caloporteur et fournie au charbon par un système de tubes plongeant dans la couche fluidisée contenue dans la cornue (Revae!E:rdUl und Kohle-Erdgas- Petrochemie, fusionnée avec Brennstoff Chemie 1973, pages 701 à 703). Pour les procédés autothermes de gazéification du charbon, il est connu d'utiliser des réacteurs verticaux à couche fluidisée, généralement à section circulaire. Ces réacteurs ne conviennent pas purement et simplement à la gazéification allotherme qui se déroule en général à des températures plus basses et qui nécessite, pour le charbon, un temps de séjour plus long dans la chambre de réaction. La température maximale de réaction est déterminée par la résistance à la chaleur des matériaux des éléments d'échange thermique. Toutefois, dans les réacteurs verticaux à couche fluidisée mentionnés, au bout d'un long temps de séjour du charbon, il se produirait un mélange entre le charbon frais et des particules de cendre et avec la cendre, une quantité non négligeable de charbon non converti ou incomplètement converti serait évacuée aussi. L'invention a pour but de donner à un générateur vertical à couche fluidisée en lui-même connu une forme telle que,lors de la gazéification de la poussière de charbon, on évite le mélange entre le charbon frais ou n'ayant pas complètement réagi et la cendre,ou que du moins on le diminue de façon décisive. Le problème est résolu, selon l'invention, grâce au fait que l'intérieur du récipient à pression présente plusieurs parois verticales directrices d'écoulement espacées les unes des autres, déviant l'écoulement de solides dans la couche fluidisée et s'avançant dans la cavité supérieure collectrice de gaz. -3- Des exemples d'exécution de l'invention sont décrits ci-après à propos des dessins schématiques sur lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale du récipient à pression; - la figure 2 est une coupe transversale correspondante; - la figure 3 est une coupe transversale d'un autre mode d'exécution; - la figure 4 est une coupe transversale d'un récipient à pression avec paroi directrice d'écoulement en spirale et, la figure 5 est une coupe longitudinale correspondante. Le récipient à pression 1 présente dans son fond inférieur 2 le raccordement 3 destiné à l'amenée de la vapeur d'eau surchauffée. Dans la paroi verticale 4 du récipient se trouvent le raccordement 5 destiné à l'introduction de la poussière de charbon et, en position diamétralement opposée, les raccordements 6 servant à extraire les résidus de gazéification. Dans le fond supérieur 7 du récipient à pression sont disposés les raccordements 8 et 9, destinés respectivement à l'amenée et à l'évacuation de l'agent de chauffage et raccordés aux serpentins chauffants 10, ainsi que le raccordement 11 destiné à la sortie du gaz. Ce raccordement est relié à la cavité supérieure collectrice de gaz 12. A l'intérieur du récipient à pression sont installées les parois verticales directrices d'écoulement 13 qui subdivisent la couche fluidisée 14 et s'avancent jusque dans la cavité collectrice de gaz 12. Leurs surfaces sont disposées transversalement à l'entrée de charbon 5 et à la sortie 6 destinée aux résidus de gazéification,de sorte que l'écoulement horizontal de la couche fluidisée 14 est dévié et suit le trajet indiqué par les flèches 15. Selon les figures 4 et 5, les parois directrices d'écoulement peuvent être formées par une pièce façonnée -4- en spirale 16, par exemple en t8le résistant à la chaleur ou en matériau réfractaire,et plusieurs raccordements 5 destinés à l'introduction de la poussière de charbon sont disposés avec espacement entre eux dans la paroi verticale 4 du récipient. En pareil cas, la sortie 6 destinée aux résidus de gazéification se trouve de préférence au milieu du fond inférieur 2e L'allure de l'écoulement dans la couche fluidisée 14 est indiquée par les flèches 17. Ce mode d'exécution est particulièrement avantageux lorsqu'il y a lieu d'utiliser des dispositifs qui injec- tent le charbon. Ceux-ci n'ont qu'une capacité limitée par unité et doivent être disposés à un certain espacement minimal pour empêcher une agglomération des particules injectées. Les éléments de transmission de chaleur 10 servant à amener la chaleur nécessaire au processus peuvent, dans tous les modes d'exécution indiqués, être conduits d'en haut ou encore d'en bas aux canaux 18 formés par les parois directrices d'écoulement. REVENDICATIONS 1.- Générateur de gaz à couche fluidisée servant à fabriquer du gaz en partant de poussière de charbon et de vapeur d'eau à haute pression avec apport supplé- mentaire de chaleur par des serpentins chauffants dans un récipient à pression cylindrique disposé debout, dans le fond inférieur duquel débouchent un ou plusieurs tuyaux d'amenée de vapeur d'eau, dont la paroi verticale présente un ou plusieurs raccordements pour l'amenée de la poussière de charbon et dans le fond supérieur duquel sont disposés des raccordements pour les serpentins chauffants ainsi que pour le tuyau de sortie de gaz, générateur caractérisé par le fait que l'intérieur du récipient à pression (1) présente plusieurs parois verticales directrices d'écoulement (13) espacées les unes des autres, déviant l'écoulement de solides dans la couche fluidisée et s'avançant dans la cavité supérieure collectrice de gaz (12). 2.- Générateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les surfaces des parois directrices d'écoulement (13) sont disposées transversalement à l'entrée de poussière de charbon (5) et à la sortie (6) des résidus de gazéification. 3.- Générateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la sortie (6) destinée aux résidus de gazéification est disposée, dans la paroi verticale (4) du récipient, en un point diamétralement opposé au tuyau d'amenée de poussière de charbon (5). 4.- Générateur selon la revendication 1, caractérisé parle aitquelosparois directrices d'écoulement sont en spirale. 5.- Générateur selon la revendication 3, caractérisé parlefaitquelaparoi verticale du récipient à pression présente plusieurs raccordements espacés l'un de l'autre et dirigés sur la spire extérieure de la spirale (16), pour les tuyaux d'amenée de poussière de charbon et que la sortie (6) destinée aux résidus de gazéification est disposés au milieu du fond inférieur (2) du récipient.