Brevet FR2534925A1 — publié le 19840427

Réacteur destiné à là gazéification de combustibles solides L'invention concerne un réacteur destiné à la gazéification de combustibles en grains, notamment du charbon, sous une pression de 5 à 150 bar, par des agents de gazéification contenant de l'oxygène libre,de la vapeur d'eau et/ou du gaz carbonique, le combus- tible formant dans le réacteur un lit fixe qui de dé- place lentement vers le bas, les agents de gazéifica- tion-étant introduits dans le lit fixe par le bas, les constituants minérauxequi ne brûlent pas,du combusti- ble étant soutirés sous forme de cendres solides ou de scories liquides sous le lit fixe et dans le lit fixe se trouve au moins un bras agitateur tournant autour d'un-axe vertical, ayant une section droite à peu près en forme de triangle, une arête de coupe tra- versant le lit de charbon, et une arête de concassage dirigée vers l'arrière. Un tel dispositif d'agitation est connu par le brevet allemand No 23 53 241 et par le brevet des Etats-Unis d'Amérique correspondant No 3 951 661 La demande de brevet mise à l'Inspection publique en République Fédérale d'Allemagne sous le No 10 21 116 indique également un réacteur à bras agitateur La gazéification de combustibles solides est connue et est décrite par exemple dans Ullmans Encyklopâdie der Technischen Chemie, 4 ème édition ( 1977), tome 14, pages 383 à 386 Des détails sur le procédé de gazéi- fication avec cendres restant à l'état solide peuvent être déduits des brevets des Etats-Unis d'Amérique No 3 540 867 et No 3 854 895 La variante du procé- dé avec évacuation de scories liquides est explicitée r aux brevets britanniques No 1 507 905, No 1 508 671 et No 1 512 677. En ce qui concerne le combustible qui convient pour le réacteur, il s'agit habituellement de charbon non collant, gonflant ou collant, mais on peut égale- ment gazéifier d'autres matériaux carbonés, comme par exemple du bois, de la tourbe ou de la biomasse Le combustible en grains présente une granulométrie à peu près dans la gamme de 3 à 60 mm,afin que le lit fixe soit suffisamment perméable au gaz Il est connu d'ameublir le lit fixe pour améliorer la perméabilité au gaz par un dispositif d'agitation ayant un bras agitateur ou plusieurs bras agitateurs. L'invention vise un bras agitateur qui peut être utilisé dans la gamme de températures de 200 à 11000 C et qui convient également pour des charges éle- vées Suivant l'invention, l'arête de coupe et l'arê- te de concassage sont munies d'armatures qui peuvent être remplacées, l'armature de l'arête de coupe étant constituée de plusieurs pièces d'armature ayant une section droite à peu près en forme de V et disposées côte à côte avec un intervalle de dilatation Grâce à la possibilité de remplacer les armatures, on peut tenir compte d'une usure plus grande, ce qui vaut également pour le fait de munir d'une armature l'arête de concassage au moyen de plusieurs pièces individuel- les pouvant être remplacées individuellement Les pièces d'armature de l'arête de coupe présentent en outre l'avantage que les différences de dilatation thermique ne provoquent pas des tensions dans l'arma- ture. Un perfectionnement de l'invention consiste en ce que les pièces d'armature sont montées mobiles à la température ambiante, sur le bras agitateur, ce qui vaut aussi bien pour l'armature de l'arête de cou- pe que pour l'armature subdivisée en pièceàde l'arête de concassage Cette conformation prévient les tensions entre le bras agitateur refroidi habituellement à l'eau et les armatures se trouvant en contact avec le charbon chaud. Un mode de réalisation du bras agitateur est représenté schématiquement au dessin, dans lequel la figure 1 est une vue en élévation d'un bras agitateur, et la figure 2 est une vue en coupe, à plusgran- de échelle, suivant la-ligne II-II de la figure 1. Le bras agitateur 1 de la figure 1 est fixé à un arbre vertical 2 qui contient des conduits pour de l'eau de refroidissement 3 et 4 représentés en traits mixtes L'arbre 2 et le bras agitateur 1 sont refroidis par l'eau de refroidissement En fonction- nement, le bras agitateur 1 se déplace dans le combus- tible en grains à gazéifier qui forme un lit fixe. Pendant que l'arbre 2 tourne dans le sens de rotation (figure 1), le bras agitateur dont la section droi- te a à peu près la forme d'un triangle, se déplace, cf figure 2, suivant le sens de la flèche 6 dans le lit fixe de combustible. Le bras agitateur présente, pour la protection de l'arête antérieure, qui est désignée également com- me arête de coupe, un certain nombre de pièces d'arma- ture 7,qui ont une section droite à peu près en forme de V Pour le refroidissement par l'eau, le bras agita- teur possède deux chambres 8 et 9 pour de l'eau qui arrive et qui repart L'arête supérieuredirigée vers l'arrière,du bras agitateur, désignée également comme arête de concassage, est également munie d'une arma- ture et est munie, à cet effet, de plaques d'armature cunéiformes Les pièces d'armature 7 et les plaques ont une largeur, mesurée parallèlement à l'étendue radiale du bras agitateurd'environ 5 à 50 cm, un intervalle de dilatation qui, à la température ambian- te, peut avoir une largeur de 0,1 à 5 mm, étant ména- gé entre les pièces 7 ou plaques 10 voisines. Les pièces 7 et les plaques 10 sont fixées au bras agitateur refroidi par de l'eau, de manière à laisser subsister entre l'armature et le bras agita- teur, une certaine possibilité de déplacement, même si elle est faible On empêche ainsi que les grandes différences de température entraînent des tensions et des dommages La fixation représentée à la figure 2 est constituée de boulons il dont le diamètre de fût est inférieur à l'alésage 12 correspondant sur le bras agitateur Habituellement, des différences de diamètre de 1 à 3 mm suffisent La tête du boulon il se trouve dans un évidement 13 de la pièce d'armature 7 ou de la plaque 10, de sorte que la tête ne fait pas saillie du contour de la pièce 7 ou de la plaque 10 Chaque boulon de l'arête de coupe est bloqué par une bague de blocage 14; sur l'arête de concassage, la plaque de maintien 14 a est agencée en bouclier thermique rectangulaire fendu Le matériau constituant les pièces d'armature 7 et les plaques 10 doit, le cas échéant, résister à l'usure, même à des températu- res de 11000 C, et l'on peut donc envisager à cet effet par exemple divers types d'acier au chrome-nickel ou également une céramique. REVENDICATIONS 1 Réacteur destiné à la gazéification de com- bustibles en grains, notamment du charbon, sous une pression de 5 à 150 bar, par des agents de gazéifica- tion contenant de l'oxygène libre, de la vapeur d'eau et/ou du gaz carbonique, le combustible formant dans le réacteur un lit fixe qui se déplace lentement vers le bas, les agents de gazéification étant introduits dans le lit fixe par le bas, les constituants minéraux,| qui ne brlent pas,du combustible étant soutirés sous forme de cendres solides ou de scories liquides sous le lit fixe,et dans le lit fixe se trouve au moins un bras agitateur tournant autour d'un axe vertical, ayant une section droite, à peu près en forme de triangle, une arête de coupe traversant le lit de charbon et une arête de concassage dirigée vers l'ar- rière, caractérisé en ce que l'arête de coupe et l'arête de concassage sont munies d'armatures qui peuvent être remplacées, l'armature de l'arête de coupe étant constituée de plusieurs pièces d'armatu- re ayant une section droite à peu près en forme de V et disposées cote à côte aveç un intervalle de dila- tation. 2 Réacteur suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que les pièces d'armature sont montées mobiles à la température ambiante sur le bras agita- teur. 3 Réacteur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'armature de l'arête de concas- sage est constituée de plusieurs pièces qui sont mon- tées mobiles à la température ambiante sur le bras agitateur. 4 Réacteur suivant la revendication 1, ou l'une des revendications suivantes, caractérisé en ce que les pièces d'armature de l'arête de coupe et de l'arête de concassage sont montées sur le bras agita- teur par des boulons.