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EP0153254B1 - Réacteur de gazéification de charbon du type à bain de métal liquide - Google Patents

Réacteur de gazéification de charbon du type à bain de métal liquide Download PDF

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Publication number
EP0153254B1
EP0153254B1 EP85400297A EP85400297A EP0153254B1 EP 0153254 B1 EP0153254 B1 EP 0153254B1 EP 85400297 A EP85400297 A EP 85400297A EP 85400297 A EP85400297 A EP 85400297A EP 0153254 B1 EP0153254 B1 EP 0153254B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vessel
orifice
reactor
bath
reactor according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
EP85400297A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0153254A2 (fr
EP0153254A3 (en
Inventor
Jean Cordier
Marcel Lemaire
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
USINOR SA
Original Assignee
Union Siderurgique du Nord et de lEst de France SA USINOR
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Union Siderurgique du Nord et de lEst de France SA USINOR filed Critical Union Siderurgique du Nord et de lEst de France SA USINOR
Priority to AT85400297T priority Critical patent/ATE31729T1/de
Publication of EP0153254A2 publication Critical patent/EP0153254A2/fr
Publication of EP0153254A3 publication Critical patent/EP0153254A3/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0153254B1 publication Critical patent/EP0153254B1/fr
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/57—Gasification using molten salts or metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00—Details of gasification apparatus
    • C10J2200/15—Details of feeding means
    • C10J2200/152—Nozzles or lances for introducing gas, liquids or suspensions

Definitions

  • the present invention relates to a coal gasification reactor of the liquid metal bath type.
  • Coal gasification reactors are already known in which pulverized coal is injected through a bath of liquid metal using nozzles placed in the bottom of a reactor whose inner walls are coated with a refractory lining intended to withstand the stresses generated by the liquid metal.
  • reactors are of a construction similar to that of steelworks converters and they are provided with journals allowing a tilting around a horizontal axis in particular for reasons of regular access essential for the maintenance of the nozzles and the repair of the coating. refractory.
  • a first drawback of this type of reactor resides precisely in the tilting design which is necessary and which does not allow the construction of large diameter tanks lined with a thick refractory lining and suitably cooled, due to the weight inherent in these characteristics.
  • the bottom nozzles cause excellent mixing of the various reactants, but on the other hand cause rapid wear of the refractory lining which, in particular on the bottom, in the nozzle area, cannot be very thick due to the tilting design of the assembly and which does not comprise effective cooling as indicated previously.
  • the nozzles themselves must be effectively cooled, in general by a liquid or gaseous hydrocarbon or even by a liquid gas (C0 2 ), the cost of this cooling agent very significantly increasing the cost price of the gas produced from coal.
  • Reactors for the gasification of coal on a liquid metal bath are also known, into which pulverized coal is injected by means of a lance, the jet of which is projected onto the surface of the bath, but these reactors also remain of the tilting type and have the same drawbacks as those indicated above which limit profitability and efficiency; in particular their too small internal volume does not allow the gas to reach the equilibrium of the reactions and moreover harms the good behavior of the refractories in the belly.
  • Document FR 2 445 364 describes a coal gasification reactor on a liquid metal bath of the blowing lance type in which the slag is kept at a constant level.
  • the reactor has a weir through which the slag floating on the surface of the bath can overflow continuously, but this implies a uniform bath depth as well as a constant bath mass.
  • the object of the present invention is to remedy these drawbacks by providing a reactor whose availability for operation is greater, the operation simpler and more continuous and which produces a high quality gas as well as a slag from the ash, which can be recovered. .
  • a gasification reactor for solid fuels in pulverized form of the type comprising an enclosure containing a bath of liquid metal and a fuel injection lance situated at the upper part of the enclosure, comprising a substantially cylindrical tank the section of which by a plane perpendicular to the generators has an oblong shape, comprising side walls and a bottom coated with a refractory lining, and delimiting an orifice for discharging the slag supernatant on the surface of the metal and an orifice for discharging the metal; a dome resting with a tight seal on the tank and delimiting at least one orifice for introducing at least one vertical lance through a sealed casing, an orifice of large section for the evacuation of the gases produced in the reactor, these two orifices being arranged respectively in the vicinity of the opposite ends of the reactor, as well as an orifice for the introduction of addition elements; means being provided for cooling the side walls and the bottom of the tank as well as the dome, characterized in that the
  • the single Figure is a perspective view with partial section of the reactor according to the present invention.
  • the gasification reactor shown in FIG. Unique consists of a tank (1) of substantially cylindrical steel with an oblong section, the side wall (2) and the bottom (3) of which are provided with a refractory lining (4) on their inner surface.
  • This refractory lining is double thick at the lower level of the tank, that is to say at least in the zone in contact with the liquid metal bath (5), constituting the crucible.
  • the bottom (3) of the tank is cooled using a network cooling fluid circulation tubes (6) which are embedded in a layer of refractory lining, such as refractory concrete, located between the refractory lining (4) and the bottom wall (3).
  • a network cooling fluid circulation tubes (6) which are embedded in a layer of refractory lining, such as refractory concrete, located between the refractory lining (4) and the bottom wall (3).
  • the side wall (2) of the tank is lined along its outer surface by an envelope (8) of corrugated shape delimiting with the shielding of the tank channels (9) for circulation of a cooling fluid, which communicate with an external cooling circuit through the orifices 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, etc.
  • This circuit is put into forced circulation and pressurized by means not shown.
  • the tank (1) is surmounted by a dome (11) also provided on its internal face with a refractory lining (12), the connection between the dome (11) and the upper edge of the tank (1) being ensured by waterproof way.
  • a channel (13) forming a gutter circulates along the outer wall of the reactor at the dome (11) - tank (1) junction to recover the cooling fluid sent by runoff from spraying ramps (14, 15) placed at the top of the dome
  • the dome (11) has at its upper part, vertically above the large cross-sectional diameter of the tank, an orifice 16a surmounted by a sealed box (16) for introducing a lance (17), in a position in projection, close to the side wall, that is to say of an end of the large diameter.
  • This box (16) is received on a seat (18), the seal between the seat (18) and the box (16) being ensured by a mechanical seal.
  • the seat (18) is internally cooled by a circular network of tubes (19) for the circulation of a cooling fluid embedded in a refractory lining (20) placed along the internal wall of the seat.
  • the box (16) is pressurized by blowing an inert gas such as water vapor or carbon dioxide.
  • the dome (11) also has at its upper part, an orifice (21) for discharging the produced gases, of large diameter, this orifice being centered, in projection on the large diameter of the tank, in a relative position close to the end opposite to that where the lance is located (17).
  • the orifice (21) is sealed in a sealed manner by an exhaust duct (22), which in the embodiment shown is a high pressure boiler with direct radiation of frustoconical shape.
  • This boiler (22) is received on a seat (23) provided at the upper part of the dome which is cooled, like the seat (18), by a network of circular tubes (24) embedded in a refractory lining (25).
  • This boiler 22 consists of tubes (26) joined and welded connected to their lower inlet to a circular (27) supply of superheated water under pressure at 40-60 bars.
  • the dome (11) also has at its upper part a chute (28) for introducing addition elements which opens out through an orifice (29) formed through the refractory lining in the interior volume of the tank.
  • the chute (28) is located between the box (16) and the boiler (22) and is inclined so that the addition elements reach the liquid metal bath (5) in the impact zone of the jet from the lance (17).
  • the lance (17) consists of a quadruple envelope tube delimiting four concentric annular spaces.
  • the bottom of the tank comprises an area (32) in the form of an inclined plane in the part not exposed to the vacuum created on the surface of the liquid metal bath (5) by the jet (30 ) of pulverized coal from the lance.
  • This inclined bottom delimits two distinct zones of the liquid metal bath (5), a first zone with a greater depth for the chemical reactions of gasification of coal with intense mixing, and a second zone (32) with gradually reducing depth having a function balancing of reactions and settling between metal and slag.
  • a layer of slag (35) floats above the metal bath (5), and is periodically, and in an adjustable manner, evacuated by a tap hole (36) situated at the end of the zone of the shallow bath at the level of the slag layer.
  • a tap hole (37) of the bath metal is formed at the opposite end of the slag tap hole (36) in the zone of great depth and at the bottom of the crucible.
  • the bath consists of a metal in which the carbon can exist in the dissolved state and is, for example, cast iron, the physicochemical characteristics of which are adjusted by addition elements as a function of the operating temperature.
  • the non-tilting reactor vessel (1) is mounted on a metal frame (38).
  • the assembly can be moved in horizontal translation by means not shown.
  • Solid iron and / or scrap metal, as well as ferro-silicon and coke are introduced, then oxygen and pulverized coal are blown out with the lance.
  • the liquid iron bath is formed and is added by the chute, in addition to the powdered lime admitted into the jet of pulverized coal, elements of addition in rocks such as fluxes and fluxes, possibly lime, dolomite, scrap and ferro-alloys.
  • the injection is increased of pulverized coal and the height of the lance is adjusted to its optimal position, neither too high not to obtain a gas oxidized by the escaping oxygen, nor too low not to be degraded by the molten metal.
  • Coal gasification is then carried out in a continuous regime taking into account thermodynamic and chemical equilibria.
  • An important characteristic of the reactor of the present invention resides in the large free volume situated above the bath of liquid metal, favorable to the establishment of the reaction gas equilibria for obtaining a good quality gas.
  • the reactor according to the present invention thanks to its fixed position, that is to say non-tilting, can be provided with better quality cooling and a greater thickness of refractory lining which condition the longevity and therefore the availability of the installation, which can produce gas almost continuously.
  • the quantity of liquid metal contained in the reactor is greater and therefore makes it possible to obtain a higher unit gasification capacity without causing excessive wear of the refractories.
  • the large free surface of the liquid metal bath allows a longer slag residence time and therefore better obtaining of the chemical reaction equilibria, and better settling of the metal balls entrained by the slag.
  • the variation in the depth of the bath also makes it possible to install a zone with strong mechanical mixing due to the impact of the jet of lance, where the reactions are faster, and a relatively calm zone of settling above the inclined plane (32 ).
  • the reduction in the depth of the bath in addition to the favorable effect exerted on the settling, makes it possible to reduce the weight of the liquid metal present in the reactor for a given depth necessary at the location of the impact of the jet and therefore to lighten the load-bearing structures.
  • the decantation zone thus created makes it possible to obtain, by simple pouring, a well decanted slag whose evacuation rate can be adjusted and authorizes a treatment by granulation with a view to the preparation of recoverable clinkers in cement works.
  • the reactor according to the invention can operate, thanks to its tightness, in pressurized form and therefore increase its unit yield and its profitability.

Landscapes

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Description

  • La présente invention est relative à un réacteur de gazéification de charbon du type à bain de métal liquide.
  • On connaît déjà des réacteurs de gazéification de charbon dans lesquels on injecte du charbon pulvérisé à travers un bain de métal liquide à l'aide de tuyères placées dans le fond d'un réacteur dont les parois intérieures sont revêtues d'un garnissage réfractaire destiné à supporter les contraintes engendrées par le métal liquide.
  • Ces réacteurs sont d'une construction analogue à celle des convertisseurs d'aciérie et ils sont munis de tourillons permettant un basculement autour d'un axe horizontal notamment pour des raisons d'accès régulier indispensable pour l'entretien des tuyères et la réfection du revêtement réfractaire.
  • Un premier inconvénient de ce type de réacteur réside précisément dans la conception à basculement qui est nécessaire et qui ne permet pas de construire des cuves de grand diamètre garnies d'un revêtement réfractaire épais et convenablement refroidi, en raison du poids inhérent à ces caractéristiques.
  • Le manque de refroidissement combiné à l'épaisseur relativement faible du revêtement réfractaire des réacteurs basculants, conduit à une usure rapide de ce dernier qui nécessite des réfections fréquentes préjudiciables à la disponibilité de fonctionnement de l'appareil et à son coût d'exploitation.
  • Il est, en outre, difficile d'assurer une bonne étanchéité des réacteurs basculants de sorte qu'il peut se produire des entrées d'air ou des pertes de gaz et que l'accroissement de la pression de fonctionnement, qui serait favorable au fonctionnement de l'appareil et à son économie, est limité.
  • Par ailleurs, la capacité de gazéification d'une tuyère étant limitée, l'installation de nombreuses tuyères pour une unité industrielle complique la réalisation technologique de la distribution du charbon et des gaz entre les tuyères.
  • Les tuyères de fond provoquent un excellent brassage des divers réactifs, mais entraînent en contre partie une usure rapide du garnissage réfractaire qui, en particulier sur le fond, dans la zone des tuyères, ne peut être très épais en raison de la conception à basculement de l'ensemble et qui ne comporte pas de refroidissement efficace comme indiqué précedemment.
  • Enfin les tuyères elles-mêmes doivent être efficacement refroidies, en général par un hydrocarbure liquide ou gazeux ou encore par un gaz liquifié (C02), le coût de cet agent de refroidissement augmentant très sensiblement le prix de revient du gaz produit à partir de charbon.
  • On connaît par ailleurs des réacteurs de gazéification de charbon sur bain de métal liquide dans lesquels on injecte du charbon pulvérisé au moyen d'une lance dont le jet est projeté sur la surface du bain, mais ces réacteurs restent également du type à basculement et ont les mêmes inconvénients que ceux indiqués précédemment qui limitent la rentabilité et l'efficacité; en particulier leur volume intérieur trop faible ne permet pas au gaz d'atteindre l'équilibre des réactions et par ailleurs nuit à la bonne tenue des réfractaires au niveau du ventre.
  • En outre, la surface trop faible de l'interface entre le bain de métal liquide et le laitier produit par la fusion des cendres, ne permet pas une bonne décantation des billes de métal dans le laitier et provoque une perte de métal liquide coûteuse et préjudiciable à la bonne valorisation de ce même laitier.
  • Le document FR 2 445 364 décrit un réacteur de gazéification de charbon sur bain métal liquide du type à lance de soufflage dans lequel on maintient les scories à niveau constant. Le réacteur comporte un déversoir par lequel les scories flottant sur la surface du bain peuvent déborder en continu, mais cela implique une profondeur de bain uniforme ainsi qu'une masse de bain constante. Bien que l'on ait ainsi amélioré en partie l'efficacité de l'utilisation du charbon ce réacteur présente des problèmes de tenue à l'usure et de refroidissement.
  • La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant un réacteur dont la disponibilité de fonctionnement soit plus grande, l'exploitation plus simple et plus continue et qui produise un gaz de haute qualité ainsi qu'un laitier issu des cendres, valorisable.
  • Elle a ainsi pour objet un réacteur de gazéification de combustibles solides sous forme pulvérisée, du type comprenant une enceinte contenant un bain de métal liquide et une lance d'injection du combustible située à la partie supérieure de l'enceinte, comportant une cuve sensiblement cylindique dont la section par un plan perpendiculaire aux génératrices a une forme oblongue, comportant des parois latérales et un fond revêtus d'un garnissage réfractaire, et délimitant un orifice d'évacuation du laitier surnageant à la surface du métal et un orifice d'évacuation du métal; un dôme reposant à joint étanche sur la cuve et délimitant au moins un orifice d'introduction d'au moins une lance verticale à travers un caisson étanche, un orifice de grande section pour l'évacuation des gaz produits dans le réacteur, ces deux orifices étant disposés respectivement au voisinage des extrémités opposées du réacteur, ainsi qu'un orifice pour l'introduction d'éléments d'addition; des moyens étant prévus pour refroidir les parois latérales et le fond de la cuve ainsi que le dôme, caractérisé en ce que la cuve comporte au moins une partie de fond en forme de plan incliné, de sorte que la profondeur du bain de métal soit maximale dans la zone située au-dessous de la lance et minimale dans la zone située au-dessous de l'orifice d'évacuation des gaz.
  • L'invention sera décrite ci-aprés à l'aide du dessin annexé qui en représente seulement un mode de réalisation.
  • La Figure unique est une vue en perspective avec coupe partielle du réacteur selon la présente invention.
  • Le réacteur de gazéification représenté à la Fig. Unique est constitué d'une cuve (1 ) en acier de forme sensiblement cylindrique à section oblongue dont la paroi latérale (2) et le fond (3) sont munis sur leurface intérieure d'un garnissage réfractaire (4).
  • Ce garnissage réfractaire est à double épaisseur au niveau inférieur de la cuve, c'est-à-dire au moins dans la zone en contanct avec le bain de métal liquide (5), constituant le creuset.
  • Le fond (3) de la cuve est refroidi à l'aide d'un réseau de tubes (6) de circulation d'un fluide de refroidissement qui sont noyés dans une couche (7) de revêtement réfractaire, telle qu'un béton réfractaire, située entre le garnissage réfractaire (4) et la paroi du fond (3).
  • La paroi latérale (2) de la cuve est doublée le long de sa surface extérieure par une enveloppe (8) de forme ondulée délimitant avec le blindage de la cuve des canaux (9) de circulation d'un fluide de refroidissement, qui communiquent avec un circuit extétieur de refroidissement par les orifices 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, etc... Ce circuit est mis en circulation forcée et pressurisée par des moyens non représentés.
  • La cuve (1) est surmontée d'un dôme (11) également muni sur sa face interne d'un garnissage réfractaire (12), la liaison entre le dôme (11) et le bord supérieur de la cuve (1) étant assurée de façon étanche. Un canal (13) formant une gouttière circule le long de la poroi externe du réacteur au niveau de la jonction dôme (11) - cuve (1) pour récupérer le fluide de refroidissement envoyé par ruissellement à partir de rampes d'aspersion (14, 15) placées à la partie supérieure du dôme
  • Le dôme ( 11 ) comporte à sa partie supérieure, verticalement au-dessus du grand diamètre de section de la cuve, un orifice 16a surmonté d'un caisson étanche (16) d'introduction d'une lance (17), en une position en projection, proche de la paroi latérale, c'est-à-dire d'une extrémité du grand diamètre.
  • Ce caisson (16) est reçu sur un siège (18), l'étanchéité entre le siège (18) et le caisson (16) étant assurée par un joint mécanique. Le siège (18) est refroidi intérieurement par un réseau circulaire de tubes (19) de circulation d'un fluide de refroidissement noyés dans un garnissage réfractaire (20) placé le long de la paroi interne du siège.
  • Par ailleurs, pour assurer l'étanchéité au niveau de l'orifice d'introduction de la lance (17), mobile en translation verticale par des moyens non représentés, le caisson (16) est pressurisé par insufflation d'un gaz inerte tel que de la vapeur d'eau ou du gaz carbonique.
  • Le dôme (11) comporte également à sa partie supérieure, un orifice (21 ) d'évacuation des gaz produits, de grand diamètre, cet orifice étant centré, en projection sur le grand diamètre de la cuve, en une position relative proche de l'extrémité opposée à celle où se trouve la lance (17). L'orifice (21) est coiffé de façon étanche par un conduit d'évacuation (22), qui dans le mode de réalisation représenté, est une chaudière à haute pression à rayonnement direct de forme tronconique. Cette chaudière (22) est reçue sur un siège (23) prévu à la partie supérieure du dôme qui est refroidi, comme le siège (18), par un réseau de tubes circulaires (24) noyés dans un garnissage réfractaire (25).
  • Cette chaudière 22 est constituée de tubes (26) accolés et soudés reliés à leur entrée inférieure à une circulaire (27) d'alimentation en eau surchauffée sous pression à 40-60 bars.
  • Le dôme (11) comporte encore à sa partie supérieure une goulotte (28) d'introduction d'éléments d'addition qui débouche par un orifice (29) ménagé à travers le garnissage réfractaire dans le volume intérieur de la cuve. La goulotte (28) est située entre le caisson (16) et la chaudière (22) et est inclinée de telle sorte que les éléments d'addition atteignent le bain de métal liquide (5) dans la zone d'impact du jet issu de la lance (17).
  • La lance (17) est constituée d'un tube à quadruple enveloppe délimitant quatre espaces annulaires concentriques.
  • Un jet (30) de charbon pulvérisé contenant éventuellement des additifs et transporté à la vapeur, est envoyé sur la surface du bain de métal liquide (5) par le conduit cylindrique central de la lance. On envoie par l'espace annulaire immédiatement adjacent au conduit central, de l'oxygène et de la vapeur d'eau, ces gaz étant projetés dans la zone de dépression du bain créée par l'impact du jet (30), à travers des orifices (31 les espaces annulaires les plus extérieurs de la lance (17) étant destinés à une circulation du fluide de refroidissement de la lance.
  • Selon une caractéristique essentielle de la présente invention, le fond de la cuve comporte une zone (32) en forme de plan incliné dans la partie non exposée à la dépression créée sur la surface du bain de métal liquide (5) par le jet (30) de charbon pulvérisé issu de la lance.
  • Ce fond incliné délimite deux zones distinctes du bain de métal liquide (5), une première zone à profondeur plus importante pour les réactions chimiques de gazéification du charbon avec brassage intense, et une seconde zone (32) à profondeur se réduisant graduellement ayant une fonction d'équilibrage des réactions et de décantation entre le métal et laitier.
  • On peut en outre loger sous la partie (32) du fond en forme de plan incliné un dispositif (33) de brassage électromagnétique favorisant la décantation du bain (5) par circulation selon le trajet de la flèche (34).
  • Une couche de laitier (35) surnage au-dessus du bain de métal (5), et est périodiquement, et de façon réglable, évacuée par un trou de coulée (36) situé à l'extrémité de la zone du bain à faible profondeur au niveau de la couche du laitier.
  • Un trou de coulée (37) du métal du bain est ménagé à l'extrémité opposée du trou de coulée (36) du laitier dans la zone de grande profondeur et à la partie inférieure du creuset.
  • Le bain est constitué d'un métal dans lequel le carbone peut exister à l'état dissous et est, par exemple, de la fonte dont on règle les caractéristiques physico- chimiques par des éléments d'addition en fonction de la température de fonctionnement.
  • La cuve (1) non-basculante du réacteur est montée sur un chassis métallique (38). L'ensemble peut être déplacé en translation horizontale par des moyens non représentés.
  • Le fonctionnement du réacteur est le suivant:
  • On introduit de sa fonte solide et/ou des ferrailles, ainsi que du ferro-silicium et du coke, puis on souffle par la lance de l'oxygène et du charbon pulvérisé qui est enflammé.
  • Au stade du démarrage, les gaz produits sont des gaz oxydés sans valeur qui sont éliminés. Le bain de fonte liquide se forme et on ajoute par la goulotte, en plus de la chaux en poudre admise dans le jet de charbon pulvérisé, des éléments d'addition en roches tels que des flux et des fondants, éventuellement de la chaux, de la dolomie, des ferrailles et ferro-alliages.
  • Lorsque le bain est établi à une composition et une température déterminées, on augmente l'injection de charbon pulvérisé et on règle la hauteur de la lance à sa position optimale, ni trop haute pour ne pas obtenir un gaz oxydé par l'oxygène qui s'échappe, ni trop basse pour ne pas être dégradée par le métal en fusion. La gazéification de charbon est alors conduite en régime continu compte tenu des équilibres thermodynamiques et chimiques.
  • Une caractéristique importante du réacteur de la présente invention réside dans le volume libre important situé au-dessus du bain de métal liquide, favorable à l'établissement des équilibres gazeux réactionnels pour l'obtention d'un gaz de bonne qualité.
  • Ainsi le réacteur selon la présente invention, grâce à sa position fixe, c'est-à-dire non basculante, peut être doté d'un refroidissement de meilleure qualité et d'une plus grande épaisseur de revêtement réfractaire qui conditionnent la longévité et donc la disponibilité de l'installation qui peut produire du gaz de façon quasi interrompue.
  • Compte tenu des dimensions importantes du réacteur, la quantité de métal liquide contenue dans le réacteur est plus importante et permet donc d'obtenir une capacité de gazéification unitaire supérieure sans provoquer une usure excessive des réfractaires.
  • Par ailleurs, la grande surface libre du bain de métal liquide permet un temps de séjour de laitier plus important et donc une meilleure obtention des équilibres réactionnels chimiques, et une meilleure décantation des billes de métal entraînées par le laitier.
  • La variation de profondeur du bain permet en outre d'installer une zone à fort brassage mécanique dû à l'impact du jet de lance, où les réactions sont plus rapides, et une zone relativement calme de décantation au-dessus du plan incliné (32).
  • On peut noter que la diminution de la profondeur du bain, outre l'effet favorable exercé sur la décantation, perment de diminuer le poids du métal liquide présent dans le réacteur pour une profondeur donnée nécessaire à l'endroit de l'impact du jet et donc d'alléger les structures porteuses.
  • La zone de décantation ainsi créée permet d'obtenir, par simple coulée, un laitier bien décanté dont le débit d'évacuation peut être réglé et autorise un traitement par granulation en vue de la préparation de clinkers valorisables en cimenterie.
  • Le réacteur selon l'invention peut fonctionner, grâce à son étanchéité, en allure pressurisée et donc accroître son rendement unitaire et sa rentabilité.

Claims (10)

1. Réacteur de gazéification de combustibles solides sous forme pulvérisée, du type comprenant une enceinte contenant un bain de métal liquide et une lance d'injection du combustible située à la partie supérieure de l'enceite, comportant une cuve (1) sensiblement cylindrique dont la section par un plan perpendiculaire aux génératrices a une forme oblongue, comportant des parois latérales (2) et un fond (3) revêtus d'un garnissage réfractaire (4), et délimitant un orifice (36) d'évacuation du laitier surnageant à la surface du métal et un orifice (37) d'évacuation du métal; un dôme (11) reposant à joint étanche sur la cuve et délimitant au moins un orifice (16") d'introduction d'au moins une lance verticale (17) à travers un caisson étanche (16), un orifice (21) de grande section pour l'évacuation des gaz produits dans le réacteur, ces deux orifices étant disposée respectivement au voisinage des extrémités opposée du réacteur ainsi qu'un orifice (29) pour l'introduction d'éléments d'addition; des moyens (8, 9, 10a-10e, 6, 13, 14, 15) étant prévus pour refroidir les parois latérales (2) et le fond (3) de la cuve ainsi que le dôme (11), caractérisé en ce que la cuve (1) comporte au moins une partie de fond (3) en forme de plan incliné, de sorte que la profondeur du bain de métal liquide soit maximale dans la zone située au-dessous de la lance (17) et minimale dans la zone située au-dessous de l'orifice (21) d'évacuation des gaz.
2. Réacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en dispositif de brassage électromagnétique (33) est placé sous la partie (32) en forme de plan incliné du fond (3) de la cuve (1).
3. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fond de la cuve (1) est refroidi à l'aide d'un réseau de tubes (6) de circulation d'un fluide de refroidissement qui sont noyés dans une couche (7) de revêtement réfractaire située entre le garnissage réfractaire (4) et le fond (3).
4. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi latérale (2) de la cuve comporte le long de sa face externe une double enveloppe (8) de forme ondulée délimitant des canuax (9) de circulation d'un fluide de refroidissement sous une forme forcée et pressurisée.
5. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le refroidissement du dôme est assuré par le ruissellement d'un fluide distribué à partir de rampes d'aspersion (14, 15), le fluide étant collecté par une gouttière (13) circulant le long de la paroi externe du réacteur au niveau de la jonction dôme-cuve.
6. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le caisson étanche (16) est reçu à joint étanche sur un siège (18) refroidi intérieurement par un réseau de tubes (19) de circulation d'un fluide de refroidissement noyés dans un garnissage réfractaire (20) placé le long de la paroi interne du siège (18).
7. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'orifice (21) d'évacuation des gaz produits est coiffé de façon étanche d'une chaudière (22) à haute pression à rayonnement direct.
8. Réacteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la chaudière (22) est contituée de tubes (26) accolés définissant un volume de rayonnement intérieur tronconique, ces tubes (26) étant reliés à leur entrée inférieure à une circulaire d'alimentation (27) en eau surchauffée, la chaudière (22) étant reçue à joint étanche sur un siège (23) refroidi intérieurement par un réseau de tubes (24) de circulation d'un fluide de refroidissement noyés dans un garnissage réfractaire (25) placé le long de la paroi interne du siège (23).
9. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une goulotte (28) inclinée débouche dans un orifice (29) d'introduction des éléments d'addition de façon que ces derniers atteignent le bain (5) de métal liquide dans la zone d'impact du jet (30) issu de la lance (17).
10. Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lance (17) d'injection est constituée d'un tube à quadruple enveloppe délimitant quatre espaces concentriques séparés, l'espace central servant à l'injection de charbon pulvérisé transporté par un gaz neutre, l'espace immédiatement adjacent servant à l'injection d'oxygène et de vapeur et les espace extérieurs à la circulation d'un fluide de refroidissement.
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