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REFRACTAIRE
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DANS
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Etre
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Dus
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Est-a
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Fixa
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Lic
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Acet
(1)
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Tif
(1)
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Aut
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Molecule
(6/ 16)
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DES
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hydrogen
(5)
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protec
(3)
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carbon
(1)
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cipe
(1)
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oxygen
(1)
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Physical
(4/ 4)
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120 bars
(1)
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28 s
(1)
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42 s
(1)
[27][_]
34 s
(1)
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Generic
(2/ 4)
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cation
(2)
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metal
(2)
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Disease
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Fatigue
(1)
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Ruptures
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2513259A1
Family ID 1945369
Probable Assignee Rheinische Braunkohlenw Ag
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title REACTEUR DE GAZEIFICATION DE MATIERES CARBONEES SOLIDES
Abstract
_________________________________________________________________
LE REACTEUR EST PREVU POUR TRAITER DES MATIERES CARBONEES A GAZEIFIER
SOUS FORTE PRESSION ET A UNE TEMPERATURE ELEVEE DANS UN BAIN FLUIDISE,
EN PRESENCE D'UN FLUIDE DE GAZEIFICATION INTRODUIT DANS L'ENCEINTE DU
REACTEUR AU MOYEN D'UN DISPOSITIF D'ALIMENTATION 20. CELUI-CI COMPORTE
AU MOINS UNE STRUCTURE EN PONT, QUI CONTIENT UNE CANALISATION
METALLIQUE 42 POURVUE DE TROUS DIRIGES VERS LE BAS POUR ENVOYER DES
JETS 90 DE FLUIDE ACTIF DANS L'ENCEINTE DU REACTEUR.
LA PARTIE INFERIEURE DE LA STRUCTURE EN PONT EST CONSTITUEE PAR UNE
VOUTE 34 DE BLOCS REFRACTAIRES 36, DONT LES EXTREMITES REPOSENT SUR
DES ELEMENTS DE LA MACONNERIE DE PROTECTION INTERNE DU REACTEUR. LA
CANALISATION METALLIQUE 42 EST INCORPOREE DANS LA VOUTE 34 ET COMPORTE
UN REVETEMENT REFRACTAIRE INTERNE, DANS LEQUEL SONT PERCEES DES
OUVERTURES CORRESPONDANT AUX TROUS DE LA CANALISATION 42. EN OUTRE, LA
CANALISATION 42 EST PROTEGEE EXTERIEUREMENT PAR DES BLOCS REFRACTAIRES
36, 46 AU MOINS DANS LA ZONE DE L'ENCEINTE DU REACTEUR.
Description
_________________________________________________________________
13259
La presente invention concerne un reacteur destine a gazeifier des
matieres carbonees solides, en les traitant sous forte pression et a
une temperature elevee dans un bain fluidise A cet effet, pour faire
intervenir un fluide de gazeification a temperature elevee, le re-
acteur comporte un dispositif d'alimentation, constitue par au moins
une structure en forme de pont, en materiau refractaire, disposee dans
l'enceinte du reacteur Une canalisation d'arrivee du fluide de
gazeification disposee dans cette structure en pont, sensiblement dans
le sens longitudinal de cette structure, presente un certain nombre de
trous diriges vers le bas, et/ou lateralement, pour permettre au
fluide de gazeification de sortir hors de la structure en pont, et de
passer dans l'enceinte du
reacteur.
On connait un reacteur tel que defini ci-dessus,
d'apres le brevet allemand DE-PS 28 56 609 Cependant.
l'experience montre que pour la realisation de la structure en pont,
il faut tenir compte de certaines contingences, en vue d'assurer
l'effet voulu dans toutes les conditions de fonctionnement pouvant
exister en pratique Ceci s'applique en particulier aux temperatures
elevees pouvant atteindre et meme depasser 1 2000 C Or,
les materiaux metalliques ne sont pas a meme de suppor-
ter les effets de fatigue inherents a de telles temrera-
tures pendant des semaines et des mois, si bien qu'on doit
obligatoirement utiliser des materiaux ceramiques refractaires, Mais
ces materiaux ceramiques n'offrent aucune garantie d'etancheite aux
gaz, d'autant que la
structure en pont consideree est constituee par l'as-
semblage d'un grand nombre de blocs elementaires en ceramique En
outre, l'une des conditions importantes pour obtenir un fonctionnement
optimal du reacteur est d'assurer, sur la section transversale de
l'enceinte du reacteur, une repartition determinee du fluide
13259
-2- de gazeification qui assure l'agitation du lit fluidise, C'est
pourquoi il faut pouvoir determiner a priori les endroits oA? le
fluide de gazeification penetre dans le reacteur, tout en reglant
entre certaines limites le debit de ce fluide de gazeification par
unite
de temps.
En se bornant a utiliser des blocs en matiere cera-
mique pour realiser la structure en pont, il ne serait pas possible
d'obtenir un tel resultat, car il se produit forcement a la longue des
fissures, des ruptures de joints et autres incidents analogues entre
les divers blocs en matiere ceramiques meme si ces blocs sont lies les
uns aux autres par du mortier, et ces interstices permettant au fluide
de gazeification de
passer dans l'enceinte du reacteur d'une maniere incon-
trolee quant aux emplacements et au debit de ces passa-
ges, En -outre, le fluide de gazeification doit arriver
sous pression par l'interieur du dispositif d'alimenta-
tion, cette pression d'arrivee etant superieure a celle qui regne dans
l'enceinte du reacteur, Il en resulte donc une difference entre la
pression regnant dans la canalisation d'arrivee incluse dans la
structure en pont et la pression dans l'enceinte du reacteur, Meme
s'il n'existe pas de contingences particulieres, cette difference de
pression provoquerait des efforts sur la structure en pont, ce qui
presenterait dans tous les cas l'inconvenient de necessieter une
structure sensiblement plus resistantes pour pouvoir encaisser
les efforts dus a la pression et s'exercant laterale-
ment et vers le haut, Le but de l'invention est en particulier de
realiser un reacteur du genre defini ci-avant et constitue de maniere
a pouvoir fonctionner de maniere sure et avec l'endurance souhaitable,
meme a des temperatures elevees et sous de fortes pressions, pouvant
atteindre, voire
13259
-3 - depasser 120 bars, la realisation de ce reacteur etant basee sur
des considerations techniques relatives a
l'ecoulement des fluides et au processus de gazeifi-
cation, pour assurer une distribution optimale du fluide de
gazeification, tout en permettant un entretien aussi facile et reduit
que possible de la structure en pont et de la canalisation qu'elle
contient,
Selon l'invention, le reacteur tel que defini ci-
dessus est remarquable en ce que la partie inferieure de la structure
en pont est constitutee par un ensemble de blocs refractaires
assembles de maniere a former une voute dont les extremites reposent
sur des elements du revetement de protection interne de l'enceinte du
reacteur, qu'une canalisation metallique est incorporee dans la voute
et percee d'ouvertures appropriees pour
le passage du fluide de gazeification, que cette cana-
lisation metallique comporte un revetement interne de protection en
matiere refractaire, dans lequel sont
menagees des ouvertures correspondantes, et que la cana-
lisation metallique comporte en outre un revetement de protection
externe, en matiere refractaire, au moins
dans la zone de l'enceinte du reacteur.
De preference, la voute est une voute en plein cintre,
c'est-a-dire de profil sensiblement semi-circulaire.
Grace a cette disposition, la voute presente la solidite statique et
la stabilite necessaires, sans qu'il soit necessaire de prevoir des
renforcements pour lui donner
la force portante voulue.
Avantageusement, en vue laterale, le bord superieur de la voute est
sensiblement horizontal, Avantageusement
encore la face superieure de la voute presente une con-
cavite longitudinale dont le profil est adapte a epouser celui de la
canalisation tubulaire en metal, pour permettre de disposer cette
canalisation dans cette enfoncure,
13259
-4-
En outre, la voute peut supporter un chapiteau er.
materiau refractaire, qui protege par en-haut la cana-
lisation metallique, ce chapiteau comportant une face inferieure qui
presente une concavite longitudinale ayant un profil transversal
adapte a epouser celui de la canalisation metallique La moitie
superieure de la canalisation metallique se trouve ainsi protegee vers
le haut par ce chapiteau, Grace a cette disposition, la face
superieure de la voute et la face inferieure du chapiteau delimitent,
ensemble, un canal de profil transversal sensiblement circulaire dans
lequel est montee la canalisation metallique, Celle-ci constitue en
quelque sorte un revetement metallique du canal precite, La
canalisation metallique tubulaire sert a definir les
endroits par lesquels le fluide de gazeification, qui as-
sure aussi l'agitation du lit fluidise, penetre dans l'enceinte du
reacteur, En outre, on peut ainsi doser le debit du fluide de
gazeification penetrant dans l'enceinte du reacteur par unite de
temps, en fonction des pressions en jeuf suivant le nombre et le
calibre des trous de passage menages dans la canalisation metallique
tubulaire, Cette canalisation joue par ailleurs un autre role
important, en servant de reservoir sous pression, dont la paroi se
trouve soumise aux efforts resultant de la surpression precitee,
soulageant d'autant la structure, en blocs ceramiques, de la voute et
de son chapiteau, On peut ainsi se dispenser de doter la voute et son
chapiteau de divers elements de liaison et
d'appui qui autrement seraient necessaires pour trans-
mettre les efforts resultant de la difference de pres-
sion, Il est alors possible de se borner a prevoir les deux
pieds-droits necessaires pour toute structure en voutef afin de
transmettre a la paroi interne du corps du reacteur le poids de-cette
voute, Le revetement de protection interne en ceramique, deja
mentionne a propos de la canalisation metallique tubulaire a pour role
de preserver celle-ci de l'effet immediat du fluide de gazeification
qui penetre a hautre temperature dans
cette canalisation Ce revetement protecteur avanre-
geusement constitue d'au moins un troncon de gaine en
matiere ceramique, enfonce librement dans la canelist-
tion metallique tubulaire, joue dans une certaine mesure
le role d'un element de renfort, evitant toute defor-
mation indesirable de la canalisation metallique tutu-
laire sous l'effet d'un echauffement excessif de celle-
ci, Le revetement protecteur peut aussi etre constitue de plusieurs
troncons de gaine en ceramique, enfiles dans la canalisation
metallique tubulaire Jusgu'a venir en appui bout a bout l'un contre
l'autre, Il n'est pas necessaire de respecter des cotes precises a cet
egard, mais on peut avantageusement prevoir une fixa-
tion entre la canalisation metallique tubulaire et chacun des troncons
de gaine refractaire, par le pourtour de ces elementsr aux mo:ns dans
la zone o l'un et l'autre de ces elements presentent des ouvertures
pour le passage du fluide de gazeification, Il faut tenir compte de la
difference qui existe entre les coefficients de dilatation des
elements en ceramique
et des elements metalliques, en particulier en acier.
C'est pourquoi il est prevu, conformement a l'invention, de donner aux
trous menages dans les elements tubulaires faits de l'une de ces
matieres pour le passage du fluide de gazeification, un calibre
superieur a celui des trous des autres elements tubulaires, De
preferencer chacun des trous d'un type d'elements tubulaires presente
a cet effet une forme allongee, Grace a son etancheite, et a sa plus
grande facilite de fabrication a des cotes precises, la canalisation
metallique tubulaire peut jouer plus commodement le role d'organe de
reglage de debit, Les
ouvertures de passage prevues dans la canali 7 satfon metal-
lic tubulaire sont alors realises sous forme de trous
13259
-6 ronds, dont le nombre et le calibre sont choisis en fonction des
conditions de pression en cause pour assu rer le debit voulu du fluide
de gazeification par unite de temps, En consequence, les trous de
passage prevus dans la gaine de protection en ceramique presentent
une section superieure a celle des trous de la canali-
sation metallique tubulaire, de facon que subsiste en permanence a
travers la paroi de la gaine en ceramique une section de passage
correspondant a celle des trous de la canalisation metallique, malgre
les deformations longitudinales differentes de ces deux elements? par
suite de leurs coefficients de dilatation differents, Il
est facile de calculer la difference de calibre a pre-.
voir entre les trous des elements tubulaires en question, et en
particulier calculer la longueur axiale des trous
oblongs de la gaine en ceramique, en fonction des dif-
ferences de temperature en jeu dans la structure du reacteur et de la
difference des coefficients de dilatation des materiaux en presence,
De meme, les ouvertures prevues dans la vo te, pour le passage du
fluide de gazeification, sont avantageusement realisees avec une
section superieure
a celle des trous de la canalisation metallique tubulaire.
L'experience montre qu'il est particulierement avanta-
geux de realiser le reacteur conforme a l'invention en reliant l'un a
l'autre chacun des blocs refractaires de la voute et/ou de son
chapiteau, au moins sur certaines de leurs faces en regard, au moyen
de joints a gorge, ayant un profil de retenue propre a maintenir les
blocs ensemble, On peut ainsi se dispenser de jointoyer ensemble ces
blocs avec du mortier En outre, les joints a gorge de retenue servent
de joints a labyrinthe, pour reduire la permeabilite des assemblages
de blocs refractaires de la structure en pont, a l'egard des gaz, Bien
entendu, il est possible de prevoir entre les blocs les deux modes de
liaison, c'est- a-dire des joints a rainure et languette, avec en
outre une fixation a l'aide de mortier,
13259
-7- Un avantage important du systeme de joints a rainure et languette
est d'assurer avec toute la souplesse voulue le maintient de la
configuration de la structure ainsi realiste Cette souplesse est
necessaire pour permettre a la structure de repondre aux diverses
contraintes de deformation resultant des conditions de fonctionnement
du reacteur, et pour retrouser regulierement sa forme d'origine a
chaque arret dureacteur, D'autres particularites e; avantages de
l'invention
ressortiront encore de la description de quelques modes
de realisation, presentes ci-apres a titre d'exemples non limitatifs
en reference aux dessins annexes, dans lesquels: la figure 1 est une
vue schematique d'un reacteur conforme a l'invention: la figure 2 est
une coupe Kdu reacteur de la Figure 1, suivant Il-Il; la figure 3,
analogue a la figure 2, est une coupe d'une variante du reacteur
conforme a l'invention; la figure 4 est une coupe longitudinale a
echelle
agrandie de la partie du reacteur qui contient le dispo-
sitif d'alimentation servant a introduire le dluide de= gazeification;
la figure 4 est une vue en perspective des parties constitutives du
dispositif d'alimentation; la figure 6 est une coupe du dispositif de
la figure 5, suivant VI-VI; la figure 7 est une coupe de la figure 6,
suivant
VII-VII;
la figure 8 est une autre coupe de la figure 6, suivant
VIII-VII',
Dans le mode de realisation des figures 1,2 et 4, le reacteur 12
comporte essentiellement un corps creux 14, pourvu interieurement
d'une protection en maconnerie
refractaire 16 et associe a un dispositif d'alimentation 18.
servant a l'introduction des matieres carbonees a gazeifier,
13259
-8- tandis qu'un autre dispositif d'alimentation 20 sert
a introduire le fluide de gazeification a haute tempe-
rature Le gaz ainsi produit est evac-ue par une canali-
sation 22 hors de l'enceinte 24 du reacteur, Le dispo-
sitif d'alimentation 18 servant a introduire les matieres carbonees a
gazeifier est constitue par exemple par un transporteur a vis sans fin
ou par tout autre organe approprie, tel qu'un conduit tubulaire en
pente, qui permet de faire glisser les matieres obliquement vers
le bas, par gravite, jusque dans l'enceinte 24 du reac-
teur, Le dispositif d'alimentation 20 servant a intro-
duire le fluide de gazeification est dispose a un niveau
inferieur a celui du premier dispositif d'alimentation 18.
Sous l'effet de l'ecoulement tourbillonnaire du fluide de
gazeification qui se dirige vers le haut a la sortie du dispositif
d'alimentation 20 ' un lit fluidise 28 s'etablit dans le bas de
l'enceinte 24 du reacteur et ce lit est le siege de la reaction que
l'on cherche a obtenir entre le carbon et le fluide de gazeification,
constitue de preference par de l'hydrogen, Bien entendu, ceci
n'empeche par l'existence d'autres echanges, dans
la zone 30 dite de reactions secondaires, situee au-
dessus du lit fluidise 28, Ces autres echanges peuvent se produire
entre l'agent de gazeification et les matieres carbonees, ou entre
celles-ci et les produits de la gazeification, ou encore entre les
divers produits de la gazeification, Les dechets solides 32 de la
gazeification, qui se rassemblent hors du lit fluidise 28, en-dessous
du niveau d'arrivee du fluide de gazeificationsont ensuite conduitsf
hors du reacteur 12, dans un dispositif de refroidissement (non
represente)r situe sous le reacteur et conforme a la demande de brevet
allemand DE-OS 28 56 059, On a
re Presente-sur les figutes 4 a 8, les details de realisa-
tion du dispositif d'alimentation 20 qui sert a introduire le fluide
de gazeification, On voit sur ces figures, que
13259
9-g la maconnerie de protection 16 disposee sur la face interne du
corps 14 du reacteur peut comporter plusieurs
couches de materiaux differents, Mais ceci est sans conse-
quence pour l'invention.
Le dispositif d'alimentation 20 comporte une structure fixe, disposee
a demeure dans l'enceinte 24 du reacteur, cette structure traversant
diametralement la section transversale de l'enceinte du reacteur, dans
le mode de realisation represente, a titre d'exemple, sur les figures
1, 2 et 4 a 8, Cette structure est constituee a
sa partie inferieure par une voute en plein cintre 34.
formee de plusieurs blocs 36, qui peuvent etre assembles sans mortier,
Les pieds-droits 38 qui supportent la
voute se trouvent situes dans la maconnerie de protec-
tion du reacteur 12 et font au besoin partie de cette maconnerie, Les
blocs 36 de la voute sont disposes et profiles de telle maniere que la
voute 34 en vue laterale (Figure 4) presente un bord superieur
sensiblement horizontal, Les blocs constituant le bord superieur
horizontal de la voute presentent une face superieure concave (figure
6),
de maniere a realiser une rigole 40, de sectiontrans-
versale sensiblement semi-circulaire, adaptee a recevoir u A troncon
tubulaire metallique 42, de preference en acier, Dans la zone
correspondante du dispositif d'alimentation, la moitie inferieure de
ce troncon tubulaire 42 est protegee exterieurement par rapport a
l'enceinte 24 du reacteurf grace aux blocs 36 Quant a la moitie
superieure du troncon tubulaire 42, elle est egalement protegee, par
d'autres blocs 46 en materiau refractaire, formant un chapiteau 44 sur
la voute 34 qui supporte egalement ce chapiteau, On voit en
particulier sur les figures 5 et 6, que les blocs 46 presentent
egalement des concavites semi- circulaires, pour former un evidement
longitudinal 48 qui complete l'evidement en rigole 40 des blocs 36,
-10-O Les blocs 46 recouvrent le troncon tubulaire 42 f de maniere a
reposer de part et d'autre de ce troncon sur la face superieure de la
voute 34, Les figures 5 et 6 permettent en particulier de voir qu'il
existe, entre les blocs 36 constituant la bordure superieure de la
voute et les blocs 46 du chapiteau, un joint 49 a rainure et
languette, qui assure griace a son profil une liaison positive entre
les blocsr ct qui permet leur assemblage correct sans mortier, En
outres le joint a rainure 49 empeche la chaleur de penetrer dans
l'interstice existant
entre les blocs 36 et 36 f ce qui evite tout effet thermi-
que direct sur les blocs 36 et 46, Le chapiteau 44 supporte une couche
50 de blocs 52, qui presentent un profil fortement effile vers le
haut, LA encore, est prevu un joir t a emboitement 54, entre le
chapiteau 44 et la couche 50, Dans le mode de realisation que l'on
decrit ici a titre d'exemple, ce joint a gorge presente un profil en
queue d'aronde,
L'amincissement vers le haut des blocs 52 sert princi-
palement a reduire l'epaisseur du bord superieur du dispositif
d'alimentation 20 f pour y eviter tout dep 6 t de particules solides,
En outre, cet amincissement de la section transversale facilite les
ecoulements dans l'enceinte 24 du reacteur, Il est egalement possible
de realiser le dispositif d'alimentation 20 avec une seule couche de
blocs, le canal constitue par les concavites 40 et 48, et prevu pour
recevoir l'element tubulaire metallique 42, etant alors constitue par
des evidements appropries des blocs, Cependant, pour des raisons
techniques de fabrication, il y a lieu de preferer une Construction en
plusieurs couches,
Le troncon tubulaire 42 est raccorde par une canali-
s and tion de liaison 56 a une source de fluide de gazeifi-
cation a haute temperature, tel que de l'hydrogen ou un gaz contenant
de l'hydrogen,
13259
-11- En particulier, on voit sur les figures 1 et 4 que le corps 14 du
reacteur 12, au niveau du dispositif d'alimentation 20 prevu pour
l'introduction du fluide, de gazeification a haute temperature,
comporte un appendice 58, egalement pourvu d'une maconnerie inte-
rieure de protection 60, en materiau ceramique refrac-
taire, la canalisation metallique de liaison 56 etant
disposee a l'interieur de cette maconnerie de protec-
tion. Dans le mode de realisation represente en particulier a la
figure 4, le troncon de tube metallique 42 s'etend
dans le dispositif d'alimentation 20 jusque dans l'ap-
pendice 58, la partie 61 de ce tube metallique situee
dans l'appendice etant pourvue exterieurement, au voisi-
nage de son extremite 62 opposee au dispositif d'alimen-
tation 20, de supports metalliques de fixation 64, qui sont noyees
dans le revetement de maconnerie 60 de l'appendice 58, de maniere a
maintenir en position fixe le troncon tubulaire metallique 42 au
voisinage de son extremite 62 Autrement dit, les variations de
longueur du troncon 42 et de sa partie integrante 61,
variations dues aux effets thermiques, sont essentiel-
lement encaissees par les supports 64, et par l'extre-
mite libre 66 du troncon tubulaire 42, Cette extremite
66 est par consequent disposee, a l'interieur du dis-
positif d'alimentation 20 et de la maconnerie adjacente 16, de maniere
a pouvoir coulisser librement de la quantite voulue dans le sens
longitudinal De meme, la canalisation de liaison 56 est tenue par des
organes de fixation 68, a proximite de son extremite en regard du
dispositif d'alimentation 20, de maniere a pouvoir
jouer essentiellement par son autre extremite sous l'ef-
fet des variations de temperature La canalisation de liaison 56 est
raccordee a la partie 61 du troncon tubulaire 42 par un manchon 70,
qui entoure de maniere telescopique les extremites de la canalisation
56 et de la partie 61, ce qui permet la aussi une variation
locale de longueur sous l'effet des variations de tempe-.
rture, Dans les deux casf les supports de fixation 64 et 68 sont
constitues par des elements coniques en tole, soudes chacun sur
l'element tubulaire respectif par son extremite de moindre diametref
et fermement solidaire par son extremite de plus grand diametre a la
paroi du corps du reacteur, Grace a ce mode de fixation, on peut
assurer-de maniere simple la position axiale de
chacun des troncons tubulaires en cause, tout en permet-
tant un libre deplacement longitudinal pour ten r compte des effets
des variations de temperature, Sur toute sa longueur I la conduite
metallique constituee par le troncon tubulaire 42 avec s-a p-artie
integrante 61, associee par le manchon tubulaire 70 a la canalisation
de liaison 56, est pourvue interieurement d'un revetement de
protection 72, de forme tubulaire, en materiau refractaire, Cette
gaine de protection est formee de plusieurs troncons tubulaires
separes 74, 736 78, 80 que l'on enfile librement dans la conduite
metallique, On voit en particulier sur la figure 4 f que les troncons
tubulaires 74 a 80 de la gaine de protection portent bout a bout l'un
sur l'autre, Il n'est pas necessaire de prevoir des dispositions
partis culieres pour la fixation de ces troncons tubulaires 74 a 80,
et ils sont montes librement chacun dans la partie correspondante de
la conduite metall:-que, Seule contrainte le troncon de gaine
refractaire 74 f dispose a l'interieur du troncon tubulaire 42 du
disposttif d'alimentation 20,
est solidarise en rotation par rapport a son axe longitu-
dinal avec le troncon tubulaire metallique correspondant
42, Acet effetf le troncon de gaine 74 en matiere refrac-.
taire est pourvu' a proximite de son extremite libre d'une echancrure
ou d'un meplat 82 cooperant avec un teton 84, dispose en saillie
interne dans le troncon -13- tubulaire 42, transversalement a l'axe de
ce troncon, On empeche ainsi toute rotation relative entre les
deux elements tubulaires 42 et 74, La longueur de l'car-
crure 82 est prevue pour permettre un coulissement longi-
tudinal relatif du teton 84 par rapport au troncon de
gaine 74, en cas de variation de longueur dl systeme.
sous l'effet des variations de temperature, Leblocage en rotation que
l'on vient de decrire ' entre le troncon de canalisation tubulaire 42
et le troncon
de gaine 74 est rendu necessaire par le fait qu'a l'in-
terieur du dispositif d'alimentation 20 les deux troncons tubulaires
42 et 74 sont perces de trous pour le passage dui fluide de
gazeification, On voit en particulier sur les figures 6 a 8 que ces
trous de passage sont menages a la partie inferieure des deux elements
tubulaires 42 et 74, le troncon de gaine en matiere refractaire 74
comportant des trous 86 allcnges dans le sens de sa longueur, et le
troncon de canalisation metallique 42 des trous ronds 28, Ces trous 88
du troncon de canalisation metallique 42 reglent le debit du fluide de
gazeification, pour en assurer l'introductiontdans l'enceinte 24 du
reacteur, suivant un debit judicieusement reparti dans le sens de la
longueur du disposi'tif d'alimentation 20, La configuration des trous
86 du troncon de gai-ne refractaire 74 permet les variations de
longueur reletive des deux troncons 42 et 74, sous l'effet des
variations de temperature, Comme le reglage du debit est assure par
les trous ronds 78 du troncon de canalisation tubulaire 42 { il n'est
pas necessaire de calibrer avec precision les trous 86 du troncon le
gaine, Il en va de meme pour les trous de passage 89 prevus dans les
blocs 36 de la
voute 34, Ces trous 79 ont donc egalement une forme allon-
gee et correspondent' en regard du trcncon 42 a la forme et au calibre
des trous allonges 86 de la partie 74 de la gaine refractaire, Ces
trous 79 menages dans les blocs de la voute 34 s'evasent vers
l'exterieur de le
13259
-14- voute 34, et debouchent lateralement, de part et d'autre de
celle-ci, ainsi qu'on l'a schematise par des flectes
sur les figures 5 a 8 En allant du troncon de canali-
sation tubulaire 42 a la face externe de la voute 34, les trous 79
constituent des passages 91 de section
progressivement croissante, dont le profil et l'in or-
tance resultent de considerations techniques relatives aux ecoulements
prevus a cet endroit, Ainsi le fluide de gazeification peut sortir par
les deux cotes de la voute 34 du dispositif d'alimentation 20, grace a
une disposition appropriee des trous 76, 88 et 89 de part et d'autre
du plan longitudinal de symetrie du troncon tubulaire 42, Ces trous
debouchent vers le bas, pour ne pas risquer d'etre obtures par des
debris, et ils sont disposes alternativement de part et d'autre du
plan de symetrie precite, de maniere a assurer une excellente
distribution du fluide de gazeification dans l'enceinte 24 du
reacteur, On choisit le calibre et le nombre des trous 88, perces dans
le troncon tubulaire metallique 42, de telle maniere que la somme des
sections de passage de ces trous soit inferieure a la surface de la
section transversale du troncon de canalisation 42 et de la
canalisation anterieure On assure ainsi a l'interieur du troncon de
canalisation 42 une certaine surpression, favorable a un debit egal et
regulier du fluide de
gazeification qui passe a travers l'ensemble des trous 88.
Chacun des blocs qui constituent la structure du dis-
positif d'alimentation est associe a chaque bloc adjacent par un joint
a rainure et languette qui maintient en place chaque bloc grace a son
profil, comme on le voit pour les blocs 92 et 93 sur les figures 4 et
6, On voit aussi sur les figures 4 et 5 que les blocs 46 copcprter des
saillies laterales 97, assurant un verrouillage mutuel
de ces blocs, a la maniere des tuiles d'un toit En prin-
-15- cipe, les blocs constituant la structure du dispositif
d'alimentation 20 presentent sur chacune de leurs faces autant de
saillies et de rainuresque necessaire, pour cooperer avec chacune des
faces adjacentes des blocs voisins, Grace a cette disposition?
l'ensemble de la
structure ainsi constituee presente d'excellentes possi-
bilites d'allongement dans tous les sens, tout en reprenant de maniere
systematique sa configuration d'origine en cas de retraction due a un
abaissement de la temperature, Le troncon de canalisation metallique
42 et le troncon de gaine refractaire 74 qu'il contient sont obtures
par une fermeture amovible, a leur extremite opposee a la
canalisation de liaison 56, au moyen d'un disque obtura-
teur 94 monte, avec interposition d'un joint 9-, sur une
collerette interne 96 soudee dans le troncon de canalisa-
tion 42, pres de l'extremite libre 66 de ce troncon, Bien entendu, on
pourrait faire arriver aussi le fluide de gazeification par cette
extremite du troncon
de canalisation tubulaire 42, Mais il n'est pas neces-
saire en general de proceder ainsif ce qui permet, apres enlevement du
disque d'obturation 94, d'introduire par
exemple une camera de television dans le troncon tubu-
laire 42 pour en verifier l'etat interne 1 Dans le mode de realisation
represente en variante a la figure 3? on a prevu a l'interieur du
corps 112 du reacteur deux dispositifs d'alimentation 120, analogues
chacun au dispositif d'alimentation 20 de la figure 1, Le mode de
realisation de la figure 3 presente un interet particulier dans le cas
d'un reacteur de tres grand diametre, et donc de section transversale
importante, pour obtenir sur l'ensemble de la section et malgre son
importance? une repartition aussi reguliere que
possible du fluide de gazeification qui sert a consti-
tuer le lit fluidise, Cependantr dans ces deux modes
-l 6 -
de realisation du reacteur conforme a l'invention, les dispositifs
d'alimentation 20 et 120 n'occupent qu'une partie de la surface de la
section transversale, si bien que les dechets solides du processus de
gazeification peuvent passer facilement vers le bas le long desdits
dispositifs d'alimentation 20 et 120, pour se rassem-
bler a la partie inferieure du corps du reacteur, comme les dechets
solides 32 de la figure 1, Dans le mode
de realisation de la figure 2, le dispositif d'alimenta-
tion est dispose suivant un diametre de la section transversale du
reacteur, alors que dans la variante de la figure 3, les deux
dispositifs d'alimentation 120 sont disposes suivant deux cordes
paralleles de la section circulaire du corps du reacteur, Le
dispositif d'alimentation 18 servant a introduire
les matieres carbonees solives a gazeifier est sensi-
blement parallele aux dispositifs d'alimentation 20 ou 120, et
coiincide donc en coupe transversale (figure 2) avec le dispositif
d'alimentationf lorsque ce dernier 20 est unique,
Le reacteur conforme a Il 'nvention est particuliere-
ment adapte a realiser une gazeification hydrog 4 nee sous une
pression e 2 evee, en introduisant de l'hydrogen ou un gaz charge
d'hydrogen dans le reacteur, sous une forte pression et a une
temperature elevee, Mais on peut aussi utiliser le reacteur conforme a
l'invention pour d'autres traitements de gazeification en faisant
intervenir d'autres fluides de gazeification, tels que l'oxygen et/ou
la vapeur,
Les indications figurant dans la description du
brevet allemand DE PS 28 56 609 ont ete reprises dans
la presente description,
13259
-17-
R F V E N D I C A T I O N S
1) Reacteur pour gazeifier des matieres carbonees so-
lides, en les traitant sous forte pression et a une tem-
perature elevee dans un bain fluidise et comportant cet effet, pour
faire intervenir un fluide de gazeifica- tion a temperature elevee, un
dispositif d'alimentation constitue par au moins une structure en
forme de pont, en materiau refractaire, disposee dans l'enceinte du
reacteur, une canalisation d'arrivee du fluide de gazeification
disposee sensiblement longitudinalement dans cette structure en pont
et munie d'une plurali e de trous diriges vers le bas et /ou
lateralement pour assurer le passage du fluide de gazeification de la
structure en pont a l'enceinte du reacteur, reacteur caracterise en ce
que la partie inferieure de la structure en pont (20) est constituee
par un ensemble de blocs refractaires (36) assembles de maniere a
former une voute (34) dont les extremites reposent sur des elements du
revetement de protection interne (16) de
l'enceinte (24) du reacteurt qu'une canalisation tubu-
laire metallique (42) est incorporee dans la vo 3 te (34), et percee
d'ouvertures (88) appropriees pour le passage du fluide de
gazeification, que cette canalisation
metallique (42) comporte un revetement interne de protec-
tion (74) en matiere refractaire, dans lequel sont mena-
gees des ouvertures (86) correspondantes, et que la canalisation
tubulaire metallique (42) comportant en outre un revetement de
protection externe, en matiere refractaire, au moins dans la zone de
l'enceinte (24) du reacteur, 2) Reacteur conforme a la revendication
1, caracterise en ce que la voute (34) est une voute en plein cintre,
3) Reacte Ur selon l'une des revendications 1 et 2.
caracterise en ce qu'en vue laterale, le bord superieur
de la voute (34) est sensiblement horizontal.
13259
-18-
4) Reacteur selon l'une des revendications 1 a 3.
caracterise en ce que la face superieure de la voute (34) presente une
concavite longitudinale (40) 55 t le profil est adapte a epouser celui
de la canalisation tubulaire metallique (42).
) Reacteur selon l'une des revendications 1 a 4 carac-
terise en ce que la structure en vo 3 te (34) supporte un chapiteau
(44) en materiau refractaire qui prcteee
par en-haut la canali sation metallique (42), ce chapi-
teau ayant une face inferieure qui presente une ccnrca-
vite longitudinale < 48) ayant un profil transversal adapte a epouser
celui de la canalisation metallique
(42),
6) Reacteur selon les revendications 4 et 5, caracterise
en ce que la face superieure de la structure en vo_-e (34) et la face
inferieure du chapiteau (44) delimitent ensemble un canal de profil
transversal sensiblement circulaire dans lequel est disposee la
canalisation metallique (42),
7) Reacteur selon l'une des revendications 5 ou 6.
caracterise en ce que le chapiteau (44) presente un profil transversal
qui va en s'effilant vers le I aut,
8) Reacteur selon l'une des revendications 1 a 7,
caracterise en ce que le revetement de protection inter-
ne de la canalisation metallique (42) est constitue par au moins un
troncon de gaine (74) en matiere ceramique refractaire, enfonce
librement dans la canalisation (421, 9) Reacteur-selon la
revendication 81 caracterise en ce
que le troncon de canalisation metallique (42) et res-
pectivement chacun des troncons de gaine refractaire (74) enfonces
dans la canalisation, sont fixes l'un a l'autre par leur pourtour, au
moins dans la zone oi l'un et l'autre de ces elements presentent-des
ouvertures (86,88)f pour le passage du fluide de gazeification, 1 C)
Reacteur selon l'une des rend Meations 1 a 9, -l 9- caracterise en ce
que les ouvertures (86,88) prevues dans l'un des deux elements
tubulaires (42,74), pour le passage du fluide de gazeification,
presentent
une section superieure a celle des ouvertures corres-
pondantes de l'autre element tubulaire, afin de compen-
ser les effets des differences de dilatation longitu-
dinale:des deux elements tubulaires, 11) Reacteur selon la
revendication 10, caracterise en ce que les ouvertures du troncon
tubulaire en matiere refractaire (74) presentent la section de passage
la
plus grande.
12) Reacteur selon la revendication 11, caracterise en ce que les
ouvertures (86) du troncon tubulaire en matiere refractaire (74) sont
constituees par des trous oblongs, ayant leur axe longitudinal dispose
dans le sens de la
longueur de la canalisation (42).
13) Reacteur selon la revendication 12, caracterise en ce que la
largeur des trous oblongs (86) correspond sensiblement au diametre des
trous de passage (88) du
troncon de canalisation-metallique (42).
14) Reacteur selon l'une des revendications 1 a 13 -
caracterise en ce que chacun des blocs refractaires (36, 46, 52) de la
structure en voute (34) et/ou du chapiteau (44,50), sont relies l'un a
l'autre, au moins sur certaines de leurs faces en regard, de
preference au moyen de joints a rainure et languette ayant un profil_
propre a maintenir les blocs ensemble,
) Reacteur selon l'une des revendications 1 a 14,
caracterise en ce qu'au moins certains des blocs (36.
46, 52) constituant la structure en voute (34) et/ou son chapiteau
(44, 50) sont relies les uns aux autres par un mortier refractaire,
16) Reacteur selon l'une des revendications 1 a 15,
caracterise en ce que le troncon de canalisation tubulaire (42) qui
repose sur la voute (34) est prolonge, au moins d'un cote, par une
partie terminale (61) faisant corps avec ce meme troncon, et constit
iar- u' liaison avec la
*-13259
canaliqatibn d'arrivee (56) du fluide de gazei Zfication< cette partie
terminale (61) etant reliee par des supports de fixatioh (64) a la
maconnerie (60) qui l'entoure,
17) Reacteur selon l'une des revendications 1 a 16,
caracterise en ce qu'il comporter pour l'introduction des matieres
solides carbonees a gazeifier un dispositif d'alimentation (18)
parallele au dispositif d'alimenta
tion (20, 12 Q) servant a introduire le fluide de gaze-
ification, 18) Reacteur selon la revendication 17 f caracterise en ce
que le dispositif d'alimentation (18)f prevu pour intro-
duire les matieres carbonees solides a gazeifier, est situe dans le
meme plan vertical que le dispositif d'alimentation (20) servant a
introduire le fluide de gazeification,
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