Brevet FR2529300A1 — publié le 19831230

L'invention concerne un distributeur de vapeur d'eau autorégulateur de la température d'une tuyère de gazogène, la tuyère étant du type à refroidissement d'eau. Un gazogène a pour but de transformer un combustible solide, par exemple du charbon de bois, en un gaz combustible formé d'oxyde de carbone et d'azote. Seul l'oxyde de carbone est intéressent pour l'alimentation d'un moteur à explosion, aussi le pouvoir calorifique du gaz n'est que de 5000kJ environ au m). Toutefois le charbon de bois contrent toujours une proportion plis ou moins importante d'eau qui est décomposée pour donner avec le carbone de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène (ou gaz à l'eau"). L'hydrogène a un pouvoir calorifique d'environ le double de celui de l'-oxyde de carbone. L'augmentation du pouvoir calorifique du gaz de gazogène en favorisant la production de gaz à l'eau n1a pas échappe aux thermiciens qui ont tente artificiellement de favoriser cette réaction. Mais la vaporisation et la décomposition de l'eau est fortement endothermique et refroidit, à partir d'uRe certaine quantité, la zone de réduction dont la température n'est plus suffisante pour assurer la réduction principale de l'anhydride carbonique (C02) en oxyde de carbone (CO). On peut remédier à cet état de choses en apportant une source de chaleur extérieure mais cette solution n'est applicable qu'à des gazogènes fixes. le système GAZOTSP, décrit p 32 dans l'ouvrage "Le Retour des Gazogènes" de Guy BARTHELEMY , Editions Alternatives comportait deux tuyères : une tuyère de ralenti par laquelle arrivait l'air extérieur et une tuyère de marche normale qui admettait dans le foyer de l'air et de la vapeur d'eau. L'eau était fournie par un carburateur et l'émulsion air-eau se vaporisait en passant dans une chemise entourant la tuyère qu'elle refroidissait. Un dispositif permettait d'arrêter l'arrivée d'air par la buse normale lorsque le moteur était au ralenti. La quantité d'eau introduite par le système GAZOMAP est réglée d'une manière définitive et ne peut s'adapter aux conditions de fonctionnement du foyer, et en particulier à sa température, d'où il peut résulter une marche capricieuse du gazogène. Il ne semble pas que l'introduction d'eau dans l'air d'alimentation du foyer ait eu un large développement. L'invention vise à fournir un eistributeur de vapeur d'cau autorégulateur de la température d'une tuyère de gazogène, le refroidissement de la tuyère par circulation d'eau servant à générer de la vapeur d'eau Qui est introduite à l'entrée de la tuyère dans ltair de combustion. Les explications et la figure données ci-après à titre d'exemple permettront de comprendre comment l'invention peut entre réalisée. La figure unique montre schématiquement le distributeur de vapeur d'eau selon un exemple de réalisation de l'invention. Un gazogène se compose essentiellement d'une cuve 1 dans laquelle est introduit le combustible solide, par exemple du charbon de bois, d'une tuyère 2 par laquelle est introduit l'air de combustion. Un cendrier 3 est généralement prévu dans le fond de la cuve pour récupérer les cendres.On distingue dans la partie basse de la cuve deux zones particulièrement impòrtantes pour l'obtention du gaz -la zone de combustion À où se produit une quantité limitée d'anhydride carbonique C02 obtenu par combustion des particules de charbon en contact avec l'air introduit par la tuyère et dont la température est de l'ordre de 1100 à 150000 -la zone de réduction 3, entourant la zone de combustion A et dans laquelle le charbon ne peut pas briller car l'oxygène disponible a été entièrement utilisé dans la zone de combustion. le charbon au voisinage ou en contact avec la zone de combustion est porté à une température de 800 à 10000 C et réduit le C02 à l'état de CO. Lorsque l'on introduit de la vapeur d'eau, la réaction du carbone sur l'eau se fait avec une absorption de la chaleur qui s'ajoute à celle résultant de la réduction du 002 en C0. Il y a donc une quantité d'eau à ne pas ddpasser sous peine de refroidir la zone de réduction et d'empocher la réduction du 002o La dissociation de la vapeur d'eau commence à 8000 et devient intense à 10000 C donc dans une plage de température correspondant à celle de la zone de réduction. Il faut par conséquent maintenir la zone de réduction dans une plage de température relativement étroite (900 à 11000), compte tenu de la simplicité du réglage d'admission de l'air de combustion. L'introduction contrôlée de vapeur d'eau permet donc d'envisager outre une amélioration du pouvoir calorifique du gaz, une régulation efficace de la température de la tuyère elle-meme et du foyer, Comme il est nécessaire de refroidir la tuyère pour lui assurer une durée de vie suffisante et que la température de In tuyère est fonction de la température des zones de combustion et de réduction, le refroidissement d-e la tuyère est utilisé pour produire de la vapeur qui est injectée à l'entrée de la tuyère. La tuyère 2 comporte une cher1ise ou des canaux de refroidissement qui est ou sont alimentés par les tuyaux 4,5 a partir d'un réservoir fermé 6 contenant de l'eau. Le niveau d'eau est prévu au-dessus des piquages des tuyaux de manière à obtenir une circulation par thermosiphon. Un choix judicieux des dimensions de la tuyère et de sa chemise d'eau permet de provoquer l'évaporation d'une quantité d'eau voulue dans une plage de température voulue. Cette évaporation permet la protection thermique de la tuyère par deux processus différents : refroidissement de la paroi de la tuyère par convection et évaporation de l'eau et refroidis de la température du foyer par introduction de vapeur d'eau. L'introduction darus le foyer de la vapeur d'eau produite par le refroidissement de la tuyère a pour effet de produire de l'hydrogène et donc d'augmenter le pouvoir calorifique dudu ga de gazogène. On obtient donc une régulation de la température de la tuyère et du foyer sans perte d'énergie. A cet effet, l'élévation de température du foyer provoque un échauffement proportionnel de la tuyère et à partir d'une certaine limite, l'évaporation de l'eau circulant a travers le réservoir 6, le tuyau 4, la tuyère 2 le tuyau 5. La vapeur, s'échappant dans l'espace libre du réservoir audessus de l'eau, est injectée par un tube d'amenée de vapeur 7 à l'entrée de la tuyère 2. Il est bien en entendu que la réalisation du dispositif n'est pas limitée à l'exemple décrit : mais que les éléments peuvent être rempTaces par des éléments ou dispositifs équivalents. Distibuteur de vapeur d'eau autorégulateur de la température d'une tuyère de gazogène, la tuyère étant refroidie par circulation d'eau à partir d'un réservoir d'eau caractérisé @n ce qu'il comporte une tuyère (2) à chemise de refroidissement reliée par Cour tuyaux (4,5) à un réservoir d'eau fermé (6), les piquages des tuyaux étant au-dessous du niveau d'eau, le tube d'amenée de vapeur (7) débouche d'une part dans un espace libre du réservoir, @u-dessus du niveau d'eau et d'autre part à l'entrée de l'air de combustion de la tuyère.