Brevet FR2508601A1 — publié le 19821231

La présente invention se rapporte à un gazogène et à une installation pour brûler le gaz résultant qui peut également utiliser de l'huile de pétrole, l'invention se proposant d'apporter une solution au problème de la dépendan- ce du pétrole pour la production d'énergie dans le pays et dans le monde. La présente invention a été développée en se basant sur les principes de la génération d'un gaz combustible en brûlant du charbon de bois, en perfectionnant les systèmes classiques qui existent déjà de façon à produire un gaz ayant un contenu calorifique élevé, exempt d'impuretés et produisant une température de flamme élevée, permettant ainsi d'utiliser ce charbon avec un rendement élevé en remplacement ou en complément des huiles combustibles provenant du pétrole. Des procédés et des équipements pour engendrer un gaz combustible à partir du charbon de bois sont déjà connus, ces procédés pouvant être divisés en plusieurs catégories, à savoir : l'obtention d'un gaz à l'air ou d'un gaz pauvre, 1' obtention d'un gaz à l'eau ou gaz riche et l'obtention de gaz mixtes et de produits volatils. La réaction par laquelle on obtient un gaz à l'air ou un gaz pauvre peut être succinctement exprimée par l'équa- tion suivante L'oxygène est fourni par l'air ambiant, ce qui a pour résultat de produire du GO plus N2 inerte et les impuretés naturelles du charbon, étant donné que le GO qui est le gaz combustible existe dans des proportions de 20%, tandis que le N2 qui est un gazez inerte apparaît dans une proportion de 80%. C'est pour cette raison qu'on le qualifie de "gaz pauvre" qui ne produit que quelques calories par mètre cube, bien qu'étant facile à obtenir. ne gaz à l'eau ou " z riche " qui est beaucoup plus difficile à engendrer s'obtint selon l'équation suivante: ou le Go et le H2 sont tous deux combustibles, ce qui explique l'appellation de "gaz riche", celui-ci ne contenant pas d fractions inertes. Etant donné que le gaz riche, qui a une valeur calorifique élevée mais est d ifficile à produire, du fait que sa production exige une grande quantité d'énergie, d'une part, et que, d'autre part, le gaz pauvre qui est facile à obtenir nta qu'une faible valeur calorifique, on produit industriellement un gaz dit "mixte" composé de GO + H2 + N2 en plus de certains gaz volatils contenus dans le charbon. Dans les procédés et les équipements classiques de production de gaz à l'air et de gaz mixte, on procède à un refroidissement pour décanter des impuretés (goudrons, cendres etc..) Les gaz ainsi refroidis, du fait de la grande quantité d'azote inerte qu'ils contiennent ne permettent pas lorsqu'on les brûle, d'atteindre des températures de flamme élevées et des valeurs calorifiques satisfaisantes, coparati- vement aux huiles de pétrole. En se penchant sur ces problèmes, la Demanderesse a développé avec succès un équipement de petites dimensions qui permet d'engendrer le gaz à l'air et d'éliminer à chaud les impuretés qu il contient, en le dirigeant ensuite directement vers la pointe du brûleur, ce qui permet en le brûlant, d'obtenir des températures de 2 2000C, de sorte que ce gaz se présente comme un parfait remplaçant des huiles de pétrole. De plus, l'invention prévoit de réaliser cet équipement de façon à permettre d'utiliser alternativement ou simultanément des huiles de pétrole en offrant ainsi à l'utilisateur une installation extrèmement soupledans laquelle il peut utiliser, àlonté, l'un et/ou l'autre combustible, dans n'importe quelles proportions, selon les disDo nibilités ou les cours du marché. De plus, cet équipement peut être facilement raccordé à n'importe quels types de chaudières, de fours, d'étu ves etc.. sans aucune modification. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront de la description qui va suivre donnée ni quement à titre d ' exemple seulerent nullement limitatif iin référence à la figure unique du dessin annexé qui est t une vue schématique en coupe d'une installation conforme à celle-ci. En se référant au dessin, on voit que l'install:tlon comprend un four I comportant, à sa partie inférieure, une entrée d'air 2 commandée par une valve 3 et au dessus de laquelle le s'étend une grille 4 supportant une certaine quantit - de charbon granulé et/ou en poudre 5. A la partie supérieure du four I débouche un tuyau 6 par lequel est évacué le gaz engendré dans celui-ci. Le sommet du four I est fente par un couvercle articulé 7 qui permet d'introduire dans celui-ci le char- bon pulvérisé et/ou granulé dans son emballage.Le tuyau 6, d'autre part, débouche tangentiellement dans un séparateur cyclone 8 de type connu, qui aurait également pu être logé à 11 intérieur du four et qui est traversé par le gaz à une température d'environ 8000C. I1 convient de signaler que des expériences ont montré qu'en opérant à des températures élevées, la faible densité résultante des gaz dilatés permet, à densité égale des matières solides, d'obtenir des résultats très supérieurs à ceux que l'on obtient habituellement lorsqu'on procède à la purification des gaz à froid.Les impuretés, les résidus et les cendres elles-mêmes produites par la combustIon du charbon et qui se détachent automatiquement du four I et sont entrainées avec les gaz engendrés dans celui-ci, sont centrifugées dans le cyclone 8 et se déposent à la base d'un récipient 9 contenant de l'eau et dans lequel un cylindre 10 relié au cyclone 8, plonge. Le gaz, ainsi purifié, presque sans diminution de sa température par rapport à celle à laqelle il a été engen duré, et par conséquènt, avec un minimum de perte d'énergie calorifique, continue sa course dans le tuyau II et va alimenter la pointe I2 d'un brûleur. De soncôte, cette pointe I2 est reliée à un tuyau 13 par lequel arrive une huile de pétrole venant d'un réservoir I8 commandé flar une valve I4 et à un tuyau 15 qui amène l'air primaire qui pulvérise l'huile e4. assure la combustion et dans lequel est intercalée une valve de réglage 16. Le brûleur com- porte également une entre d'ii' prfr"ire 17 pour la combustion du gaz et d'air secondaire pour la combustion de l'huile. Quand l'équipement opère, engendrant et bruant le gaz, la valve 3 doit entre ouverte et les valves 14 et I6 fer- mées. Quand on brûle seulement de l'huile de pétrole, la valve 3 est fermée et les valves 14 et I6 sont ouvertes. Quand on brûle les deux combustibles, les trois valves doivent être ouvertes. On remarque donc que l'utilisateur peut, instanténément passer d'un type de combustible à un autre en manoeuvrant simplement les valves. I1 convient également de noter que le gazogène idéal ainsi réalisé permet d'obtenir un gaz ayant un contenu calorifique élevé, en se basant sur trois points qui se traduisent par un effet technique imprévisIble, à savoir a) la gazéification d'un charbon pulvérisé ou granulé qui, outre qu'elle permet de mieux contrôler et d'accélérer le processus, permet également de réaliser un équipement plus compact et d'obtenir plus facilement et dans des conditions plus économiques du charbon de bois, puisque tous les résidus qui proviennent de sa fabrication sont totalement utilisés, le charbon pouvant ainsi être fabriqué à partir de n'importe quel bois et quelles que soient ses dimensions;; b) la filtration du gaz au moyen d'un séparateur cyclone est une opération très simple et qui, de manière surprenante, a un rendement extrèmement élevé quand le gaz sur lequel on opère est à une température élevée, et c) le fait de brûler le gaz à une température élevée réduit à un minimum les pertes d'énergie et permet d'atteindre des températures maximales qui sort équivalentes et mêmes supérieures à celles qu on obtient avec les huiles de pétrole. Sur le plan économique, la Demanderesse a, au cours de ses expériences, fait les découvertes fondamentales suivantes avec I kg de charbon, on obtient approximativement 7.500 kcal, tandis que I kg d'huile engendre 9 600 keal. Selon les nonnes de reboisement, on peut couper approximativement 250 m3 de bois par hectare, ce qui donne ap proxi'natlv & ment 2i0 tonnes utiles de charbon de bois par hectare. Actuellement, il y-a une perte de poids de I5 à a555 au cours de la manipulation du boie, du fait de la non utilisation des écorces et des petites branches qui augmente simplement la proportion de bois non utilisée. Pour produire simple- ment du charbon de bois pulvérisé ou granulé, on peut atteindre jusqu'à 50 tonnes/hectare. D'autre part, il convient de considérer sous un angle conservatif, pour l'Eucalyptus, un cycle d'abattage de sept ans. D'autre part, si l'on établit un parallèle, en termes d'équivalence, on voit qu'un baril d'huile de I59 litres permet de produire I59 1 x 0,86 (densité) x 9 600 kcal = I 312,704 kcal tandis qu'avec un hectare d'Eucalyptus, on obtient, à la saison d'abattage, l'équivalent, en charbon de bois granulé de 50 000 Kg de charbon x 7 500 kcal/kg, ce qui revient à dire, que I hectare produit léquivalent de 375 OoO 000 = 285 barils I 3I2 704 La demande actuelle d'huile de pétrole est de 450 000 barils/jour ou 450 000 barils x 365 jours = 164 250 000 barils/an qui convertit en bois exige une surface de surface en hectare/an = I64 250 000 barils/ans 285 barils/hectare 576 315 hec/an ou 5 763 km2 de forêt coupée. En prenant pour base un cycle d'abattage de l'Eucalyptus de sept années, on peut calculer la surface de reboisement, à savoir 5 763 x 7 = 40 342 km, à comparer avec la surface du pays qui est de 8 500 000 km2, de sorte qu'il convient de reboiser 0,47 % de la surface du pays, en ne coupant les arbres que chaque septième ansée, soit I/7 x 0,47% = 0,07 %. On a ainsi démontré que l'invention est économiquement viable et peut parfaitement être réalisée compte tenu des dimensions du Brésil et qu'elle permet d'utiliser le charbon de bois comme source d'énergie de remplacement. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent etre apportées à l'exemple de réalIsation représenté et décrit ans sortir pour autant du cadre de l'invention. R E V E N D I G A T I O N S I - Appareil gazogène et installation pour brûler le gaz résultant, permettant également de brûler des huiles de pétrole, caractérisés en ce qu'ils comprennent un four (I) comportant, à sa partie inférieure, une entrée d'air (2) commandée par une valve (3) au dessus de laquelle s'étend une grille (4) et à sa partie supérieure un tuyau (6) et qui comprend, en outre, un couvercle articulé (7), le tuyau (6) étant relié à un séparateur cyclone (8) situé à I'elrieur ou à l'intérieur du four (I), la partie inférieure du cyclone (8) étant reliée à un cylindre (IO) dont l'extrémité inférieure ouverte plonge en permanence dans un récipient (9) contenant de l'eau, un tuyau (II), aboutissant à la pointe (I2) d'un brûleur étant raccordé à la partie supérieure du cyclone (8). 20 - Gazogène et installation pour brûler le gaz résultant, permettant également de brûler des huiles de pétrole, selon la revendication I, caractérisés en ce que la pointe (I2) est, en outre, reliée à un tuyau (I3) commandé par une valve (I4) et à un autre tuyau cri5) qui renferme une valve (I6). 30 - Gazogène et installation pour brûler le gaz résultant, permettant également de brûler des huiles de pétrole selon l'une quelconque des revendications I et 2 caractérisés en ce que le gaz engendré dans le four (I) est purifié dans le séparateur cyclone (8) et est brûlé à la pointe (I2) sans avoir été refroidi à un stade quelconque.