Brevet FR2533938A1 — publié le 19840406

L'invention concerne un dispositif pour l'évacuation par voie sèche des résidus chauds de la gazéification de charbon ou de substances solides contenant du charbon dans la partie inférieure d'un réacteur de gazéification en courant gazeux en forme de puits, fonctionnant sous pression et en courant descendant, comprenant une enveloppe de cuve de pression revêtue à l'intérieur de pierres iso- lantes, une ou plusieurs unités de refroidissement, une unité de broyage et de transport et en un système de sas sous pression. Avec certains procédés de gazéification, en courant gazeux, les résidus sont retirés à l'état liquide par un bain de scories au fond du réacteur Il faut alors tenir compte des difficultés liées à l'attaque chimique ou mécanique des scories liquides sur les maçonneries De nombreuses ten- tatives sont donc nécessaires avant de trouver la construc- tion la plus appropriée à tous les cas particuliers. Une autre possibilité consiste à traiter dans le réacteur les résidus qui peuvent être solides aussi bien que liquides de façon à pouvoir les éliminer par voie sèche ou humide à l'état solide La manipulation des résidus a lieu généra- lement dans des conditions telles que la cendre fond seule- ment dans la zone la plus chaude du réacteur, elle ne s'agglomère que peu étant donné l'action isolante du charbon non gazéifié ou d'un voile-de fumée -qui ne pro- tège pas uniquement la maçonnerie et elle durcit à nou- veau dans une partie moins chaude du réacteur. Il n'est pas toujours-possible d'éliminer les résidus solides par voie humide C'est ainsi que certains appa- reils sur lesquels l'envel)ppe da réacteur plonge dans une fermeture hydraulique St dont les cendres ou les scories granulées sont éliminées refroidies par voie mécanique en continu, présentent un inconvénient: le 2- mode opératoire sous pression nécessite des installations de grande hauteur Il arrive que des difficultés surgis- sent si, en raison des conditions du procédé correspondant, les scories surnagent ou l'évacuation par voie liquide est bloquée dans la section de sortie la plus étroite par des blocs de scories volumineux. Il est aussi connu d'éliminer les résidus du réacteur par voie séche On utilise alors par exemple des grilles de différentes sortes qui arrêtent les résidus et ceux-ci sont envoyés directement, à l'aide d'un racleur, par exemple comme un bras mobile, dans un cendrier à fermeture étanche ou vers une ouverture de sortie équipée d'un système de sas sous pression; d'o ils sont retirés pé- riodiquement On a cependant aussi tenté de recourir à des installations sans grille. Toutes les installations connues aujourd'hui d'évacuation par voie séche de résidus solides de gazéification, pré- sentent néanmoins un inconvénient: les résidus non refroidis produits dans le réacteur de gazéification sous pression ne circulent pas toujours régulièrement en contint par suite de leurs différentes conditions de consistance et de température, de la taille des particules et des ap- plications économiques. L'invention a pour but de développer un dispositif d'évacue tion par voie séche des résidus chauds de gazéification dans la partie inférieure d'un réacteur de gazéification à courant gazeux en forme de puits, fonctionnant sous pression et à courant descendant, qui permet de refroidir les résidus solides ou liquides plus ou moins finement pulvérisés et de les évacuer sans difficulté sur le plan du transport. Ce problème est résolu conformément à la présente inventior -3- par le fait que le dispositif présente suivant son axe sur sept zones les caractéristiques suivantes en combinaison a) une surface murale d'échange thermique allant des zones A à F, a a) traversée par un agent réfrigérant à contre-courant et à courant ascendant, a.b) réalisée dans une conception parallèle à l'axe tuyau- entretoise-tuyau, a.c) qui, en zone A, se rétrécit en-forme d'entonnoir entre un cylindre de grand diamètre et un cylindre de petit diamètre, a.d) présentant un étranglement en zone C, a.e) dont la section cylindrique d'un diamètre réduit égale à celle précédant l'étranglement devient en zone D celle d'une chambre rectangulaire et con- serve cette forme de section jusqu'en zone F, est disposée parallèlement et-à l'intérieur de l'iso- lation de l'enveloppe de la cuve b) des ouvertures de réception se trouvent directement devant et contre l'endroit le plus étroit de l'étran- glement en zone C pour le gaz froid et propre, utilisé comme fluidifiant et réfrigérant; c) une installation de broyage et de transport sous la forme de deux cylindres refroidis à mouvements inver- ses en zone D, est située directement après l'endroit le plus étroit de l'étranglement; d) les surfaces d'échange par convection à tuyaux rappro- chés en zone E sont incorporées dans le circuit de refroidissement de la surface de chauffe murale; et, e) un système de fermeture ou de sas en zone G est situé directement en-dessous de la zone d'entrée de la surface d'échange murale refroidie. L'invention sera décrite plus en détail dans l'exemple de réalisation préféré représenté schématiquement sur le dessin ci-joint. Dans la partie inférieure d'un réacteur de gazéification sous pression à courant gazeux descendant 1, qui est garni à l'intérieur de l'enveloppe de la cuve pressurisée 2, d'une masse isolante 3, se trouve le dispositif d'évacua- tion à sec des résidus chauds de gazéification Ce dispo- sitif est divisé en sept zones le-long de son axe Une surface d'échange murale 4 recouvre la face interne du revêtement du dispositif depuis la zone A jusqu'à la zone F; conformément à l'invention cette surface est parcourue par un réfrigérant à contre-courant, soit à courant ascendant, elle est réalisée selon une construc- tion parallèle à l'axe avec une structure tuyau-entretoise- tuyau, elle se rétrécit en zone A à la façon d'un enton- noir à partir d'un cylindre de grand diamètre jusqu'à un cylindre de petit diamètre, elle présente un étranglement en zone C, et en zone D, sa section cylindrique d'un diamètre réduit égal à celui précédant l'étranglement devient celle d'une chambre rectangulaire 6; elle conserve cette forme de section jusqu'en zone F En zone C, des ouvertures d'entrée 7 se trouvent directement devant et contre l'endroit le plus étroit de l'étranglement pour le gaz froid et pur utilisé comme fluidifiant et réfrigérant. Directement après l'endroit le plus étroit de l'étrangle- ment, en zone D, se trouve une installation de broyage et de transport 8 sous la forme de deux cylindres refroi- dis à mouvement inverse Le dispositif comporte en outre des surfaces d'échange de chaleur par convection 9 à tuyaux rapprochés en zone E, incorporés dans le circuit de refroi- dissement de la surface d'échange de chaleur murale ainsi qu'un système de fermeture ou de sas 10 en zone G, directe- ment sous la zone d'entrée II de la paroi refroidie. Le dispositif conforme à l'invention doit remplir les fonctions suivantes: des résidus de gazéification solides de tailles variées d'une température de l'ordre de 900 'C heurtent la surface d'échange de chaleur murale en forme -5- d'entonnoir 4 en zone A, le choc les broie et les refroi- dit, ensuite ils tombent dans le puits cylindrique en zone B et forment une colonne de cendres ou de scories 12. Cette colonne au repos 12 est à nouveau refroidie et sa hauteur variante elle protège les ouvertures d'entrée 7, les cylindres refroidis de l'installation de broyage et de transport pour absorber de grosses particules de sco- ries liquides gouttant éventuellement du réacteur ou des impuretés plus volumineuses séparées d'un refroidisseur à radiation par des installations de nettoyage des sur- faces de chauffe En outre, cette colonne protège selon la température les cylindres de broyage inférieurs 8 contre les particules de cendres ou de scories liquides trop chaudes Afin que cette colonne ne se solidife pas et gène le processus d'évacuation, un gaz propre est insufflé dans la colonne 12 par l'ouverture d'entrée 7, ce qui pro- voque une certaine désagrégation et un refroidissement des particules de scories Les deux cylindres refroidis hydrau- liquement 8 en zone D sont prévus pour le déplacement de la colonne, simultanément ils réduisent les résidus de gazéification volumineux à une taille passant sans diffi- culté dans les surfaces de convection 9 en zone E pour un nouveau refroidissement avant de quitter le réacteur sous pression par un système de sas 10 en-dessous en zone G à une température d'environ 2500 C. Le système de sas 10 ou les organes de fermeture sont actionnés en zone B par le niveau de cendres commandé par les pilotes gamma 13 Afin de préserver l'efficacité des surfaces d'échange par convection 9, celles-ci sont équi- pées de marteaux pneumatiques non représentés sur le dessin, qui évitent la formation de couronnes d'impuretés de cendres autour des surfaces réfrigérantes, diminuant alors l'efficacité du refroidissement Le système de re- froidissement est réglé par la température de sortie des scories Ceci s'applique aussi à l'injection de gaz froid. 6 - Le système offre l'avantage d'un retrait à sec des résidus de gazéification provenant d'un réacteur fonc- tionnant sous pression avec des surfaces réfrigérantes interposées, pendant que les cylindres refroidis hydrau- liquement empêchent le blocage des surfaces de convection ou des organes d'évacuation par de gros morceaux de scories. -7- Revendication Dispositif pour l'évacuation par voie sèche des résidus chauds de la gazéification de charbon ou de substances solides contenant du charbon dans la partie inférieure d'un réacteur de gazéification en courant gazeux en forme de puits, fonctionnant sous pression et en courant des- cendant, comprenant une enveloppe de cuve de pression revêtue à l'intérieur de pierres isolantes, une ou plusieurs unités de refroidissement, une unité de broyage et de transport et en un système de sas sous pression, caractérisé en ce que le dispositif présente suivant son axe sur sept zones, les caractéristiques suivantes en combinaison a) une surface murale d'échange thermique allant des zones A à F, a a) traversée par un agent réfrigérant à contre- courant et à courant ascendant, a.b) réalisée dans une conception parallèle à l'axe, tuyau-entretoise-tuyau, a.c) qui,-en zone A, se rétrécit en forme d'entonnoir entre un cylindre de grand diamètre et un cylindre de petit diamètre, a.d) présentant un étranglement en zone C, a. e) dont la section cylindrique d'un diamètre réduit égale à celle précédant l'étranglement devient en zone D celle d'une chambre rectangulaire et con- serve cette forme de section jusqu'en zone F, est disposée parallèlement et à l'intérieur de l'isolation de l'enveloppe de la cuve b) des ouvertures de réception se trouvent directement devant et contre l'endroit le plus étroit de l'étran- glement en zone C pour le gaz froid et propre, utilisé comme fluidifiant et réfrigérant c) une installation de broyage et de transport sous la forme de deux cylindres refroidis à mouvements inverses en zone D, est située directement après l'endroit le -8 plus étroit de l'étranglement; d) les surfaces d'échange par convection à tuyaux rappro- chés en zone E sont incorporées dans le circuit de refroidissement de la surface de chauffe murale; et, e) un système de fermeture ou de sas en zone G est située directement en-dessous de la zone d'entrée de la sur- face d'échange murale refroidie.