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PerfectiolTnements s à la. proù:,#czicia àu c.z de gazogène.
La présente invention concerne la production degaz combus- tibles (qui seront appelés dans la. suite 6.il. gaz de gazogène) par réaction à chaude sur des combustibles, d'air et de vapeur d'eau, et elle a pour but de procurer cet effet une forme perfection-
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née d'appareil qui soit 16gère. simple de CCU:xstr:.CtlOï.. ;
i de fonctionnement et peu coûteuse de fabrication
Pour l'usge, le gaz de gazogale peut être refroidi et
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déshydrate, ainsi uu'épure, par r.'importe lsç...c.1 des moyens ap- propriés usuels j m8.iEc. r u t r but de 7.' l.ut%c'¯tlti:i est de procu- r e r 1)::' ci,.il- débite un gaz de 61.:,),c.':. de c 5 c< ; =, , 5 ; -àôi. l 1 t avec de l'eau dans un état convenant pour alimenter directement
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un rfioteur sans désr¯ydr3"2,tj''='H préalable.
La présente invention comprend principalement dun installa-
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tion 8- i:,c7,Z d2 gazogène comportant ''"1.¯: 2r-¯C'.h.crE àe CJ7:i"ù,.).stion d'on volume important, 'un t yau d'entrée c'air de diametre réduit s'étendant dans cette chambreet approprié pour créer une zone incandescente de volume limité et de température élevée à l'ex- trémité de sortie ou pros de
l'extrémité de sortie de ce tuyau
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et un moyen d'envoyer de l'eau sur cette zône incandescente.
Dans la forme de réalisation préférée, les tuyaux d'entrée et de sortie sont disposés horizontalement et (spécialement dans le cas du tuyau d'entrée) aussi près que possible du fond de la chambre. Dans le fonctionnement de l'installation, un excès d'eau est envoyé de façon que le fond de la chambre soit main- tenu humide ou même inondé; il est pratiquement impossible (dans des limites raisonnables) de fournir trop d' eau, tout excès d'eau, au fond de la chambre s'échappant par le tuyau d'entrée.
L'un des effets de cette disposition semble être qu'un vo- lume important de vapeur d'eau est créé et maintenu dans le corps de la chambre, la zône incandescente localisée étant en- tourée par une atmosphère de cette vapeur et les produits pri- maires de la réaction étant immédiatement refroidis par elle et "fixés" et débités dans leur état initial sans qu'il se présente de réactions secondaires sérieuses. En outre les parois de la chambre restent beaucoup plus froides qu'il n'est usuel dans de semblables installations, même après un usage prolongé.
Le gaz de gazogène est normalement débité avec une quantité de vapeur d'eau (à l'état libre ou non) qui dépasse considérable- ment la pratique normale, mais à une température qui est habi- tuellement inférieure à 100 C. S'il est séché, il donne à l'a- nalyse un gaz de gazogène de bonne qualité, mais il est déjà im- médiatement capable d'être employé directement sans séchage
L'invention est applicable pour l'emploi avec du combust-i- ble solide comme la houille ou le charbon, ou avec des combus- tibles liquides. Dans le premier cas, la hauteur du tuyau d'en- trée au-dessus du fond doit être suffisante pour permettre l'ac- cumulation d'une certaine quantité de cendres.
Le tuyau de sortie est de préférence situé en face et lé- gèrement au-dessus du tuyau d'entrée et sa pénétration dans la chambre est de préférence réglable pour fournir un moyen de ré- gler la réaction.
L'appareil tel qu'il est décrit peut être accouplé directe- ment à un moteur à combustion interne avec interposition simple-
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ment d'un dispositif quelconque peu compliqué pour extraire les particules de carbone solide, et lorsqu'un état de fonctionnement stable a été atteint, le réglage de l'installation est effectué par variation de la quantité d'eau fournie par le tuyau d'entrée et de la pénétration du tuyau de sortie à l'intérieur de la chambre.
L'invention est représentée aux dessins annexés dans les- quels:
Figs. 1 et 2 montrent en coupes transversales verticale et horizontale des représentations schématiques d'une installation établie conformément à la présente invention et destinée à l'em- ploi avec du charbon.
Dans la forme de réalisation représentée, l'installation comprend une chambre cylindrique 1, de préférence métallique, comportant une fermeture supérieure 2 pour 1'introduction de combustible. Le tuyau d'entrée 3 pénètre de façon réglable à l'intérieur de la chambre, comme on l'a représenté, et un dis- positif d'arrosage 4 est disposé de façon à diriger un jet d'eau finement divisé à travers le tuyau d'entrée sur la zône incan- descente, aussi haut que possible.
Le tuyau de sortie 5 est monté de façon réglable dans la paroi opposée de la chambre, parallèlement au tuyau 3. Sa pé- nétration dans la chambre peut être poussée jusqu'au point in- diqué en traits mixtes. Il est disposé un peu plus haut que l'entrée, pour éviter qu'il soit inondé.
Le tuyau d'entrée 3 est disposé aussi bas que le permet l'accumulation de cendres et de façon à permettre le déborde- ment de l'eau se rassemblant dans le fond de la chambre; le maintien de ce tuyau à faible hauteur étant particulièrement important.
Lors du fonctionnement de pareille installation, le feu est d'abord allumé, par exemple par l'introduction d'une torche à travers le tuyau 3, et lorsque la combustion est établie de façon satisfaisante, de l'eau d'abord en petites quantités, est injectée par le dispositif d'arrosage 4. La circulation est
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créée par l'application d'une pression par le tuyau 3 ou de pré- férence d'une aspiration sur le tuyau 5, aspiration qui peut être celle des pistons d'un moteur à combustion interne, le moteur é- tant actionné au pétrole jusque ce qu'un état stable ait été at- teint dans le gazogène, après quoi le carburateur est fermé et le moteur actionné seulement au moyen du produit de l'installa- tion.
D'après un examen de la température des parois du récipient pendant le chauffage et la marche., il apparaît que lorsqu'un é- tat stable a été atteint, la flamme est confinée dans un espace intérieur qui peut correspondre probablement à celui indiqué en 6 la partie la plus chaude de la flamme, où la combustion du com- bustible a lieu principalement étant indiquée en 7, tandis que 8 indique la zone intérieure dans laquelle il ne se produit aucune combustion.
Des particules d'eau pénétrant dans la zone incandescente 7 semblent être transformées en vapeur qui se meut vers le haut et vers l'extérieur d'une manière semi-explosive en développant des courants radiaux de vapeur chaude, et les zones de température égale dans des conditions stables semblent correspondre généra- lement aux isothermes représentées en 9, 10, 11, 12. une masse ou un courant de vapeur d'eau se trouve entre le bord de la flam- me 6 et la paroi de droite de la chambre à la Fig.1, de sorte que même à la partie la plus basse de la chambre, la température de la paroi ne dépasse pas une valeur qui peut être supportée par un métal et qu'il n'est pas nécessaire d'employer des bri- ques réfractaires ni aucun revêtement spécial.
La température à la partie centrale du haut en-dessous de la fermeture 2 reste plus élevée que la température dans d'autres parties du toit et la température de la paroi de gauche à la Fig.l est la plus chau- de en descendant vers environ un tiers ou un quart de sa hauteur, la température immédiatement au-dessus du tuyau de sortie 5 res- tant sensiblement fraîche.
Sous l'effet de l'aspiration d'un moteur à combustion in- terne, l'air accède au tuyau d'entrée 3 à la pression atmosphéri-
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que, l'extrémité du tuyau étant simplement laissée ouverte. L'ar- rivée d'eau au contraire est commandée de façon qu'il y ait tou- jours un excès d'eau en présence, le fond du récipient étant hu- mide ou même inondé.
En règle générale, la quantité d'eau fournie après que le fond a été inondé est de 1 kg ou 1 1/2 kg par kilogramme de char- bon. Une installation existante qui a donné des résultats satis- faisants comprend un tambour de 90 cm de haut et 52 cm de diamè- tre avec des tuyaux d'entrée et de sortie de 2,5 à 5 cm. Cette installation actionne un moteur d'automobile à quatre cylindres estimé de 10-20 CV à 1100 tours par minute, le moteur étant modi- fié seulement pour fournir un rapport de compression d'environ 6 à 1.
Suivant une variante, l'installation comprend une chambre cylindrique de 180 cm de haut et de 67 cm de diamètre, les tuyaux d'entrée et de sortie ayant 5 cm ou 7 cm de diamètre. Lorsque cette installation a été accouplée à un moteur à quatre cylindres de 75 CV. avec 550 tours, la consommation a été dans les environs de 32 kg d'eau par heure. La quantité d'eau fournie lorsqu'on accouple directement un moteur à un cylindre établi pour donner 8 CV à 350 tours par minute,a été d'environ 5 kg par heure, le seul réglage nécessaire à part la mise au point de la vanne d'in- jection,étant une variation de la pénétration du tuyau de sortie dont le réglage doit avantageusement être modifié pour des mo- teurs de puissance différant de 10 CV ou plus..
Avec cette ins- tallation, le tuyau d'entrée est à environ 7 cm au-dessus du fond de la chambre.
Dans tous les cas, l'inondation du fond de la chambre en combinaison avec un tuyau d'admission bas est importante pour l'obtention des meilleurs résultats.
En réglant l'arrivée d'eau et la pénétration du tuyau de sortie 5 dans la chambre, on assure un réglage très précis du fonctionnement de l'installation; lorsque l'installation est par exemple accouplée à un moteur à combustion interne, un dé- placement axial comparativement léger du tuyau de sortie 5 pro-
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duit une variation appréciable de la puissance développée de sor- te qu'on trouve facilement une position optima pour le tuyau de sortie. Après que cette position est atteinte on peut régler le moteur de la manière ordinaire au moyen d'un papillon d'étrangle- ment commandant l'arrivée des produits gazeux, l'air étant aspi- ré dans les cylindres avec ceux-ci d'une manière connue, De pré- férence, la tuyauterie entre le tuyau de sortie et le moteur est établie aussi courte que possible.
Si une installation établie pour un moteur de puissance don- née est utilisée avec un moteur de plus grande puissance, l'aspi- ration dans le tuyau 5 est augmentée et l'installation fonction- ne généralement à des températures plus élevées. Dans des limi- tes raisonnables, elle répondra toutefois à l'augmentation de puissance par augmentation de la quantité d'eau fournie par la tuyère 4, par remise en position du tuyau 5, et naturellement par rechargement plus fréquent de combustible par la fermeture 2.
L'invention n'est pas limitée à l'emploi de combustible so- lide vu qu'elle peut être employée avec des combustibles liquides qui peuvent être brûlés dans une chambre fermée de genre analogue, le combustible liquide étant injecté séparément ou fourni à tra- vers l'admission d'air.
L'installation telle qu'elle est décrite ci-dessus peut fonctionner avec succès au moyen d'huile combustible, soit par injection directe, soit par montage d'un dispositif d'alimenta- tion par gouttes dans la paroi supérieure du tuyau d'admission 3.
La zone de combustion est localisée en pareils cas par la dispo- sition d'une masse de matière solide telle que des fragments de briques réfractaires près de l'extrémité du tuyau d'entrée.
Ces installations peuvent également fonctionner avec succès au moyen de charbon tendre ou d'anthracite sous la forme de noix, bien qu'en pareils cas un extracteur de goudron puisse être né- cessaire.
Dans tous les cas, il est important d'avoir une chambre de volume suffisant pour que la z8ne incandescente soit localisée et soit entièrement enveloppée dans une atmosphère de vapeur
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d'eau et qu'un trajet étendu soit procuré pour la circulation de la vapeur et des produits de combustion qui se meuvent probable- ment en zones correspondant, pour la direction, à la direction générale des isothermes indiquées, la vapeur d'eau servant non seulement à abaisser d'une manière générale la température des gaz de sortie mais aussi à empêcher la production de réactions secondaires dans des zones sensiblement éloignées de celle de la flamme 6.
Il est très important que tous les joints des fermetures pour le combustible et les cendres soient fermés hermétiquement et que toutes les fuites d'air dans la chambre soient évitées, la chambre étant complètement fermée à part les tuyaux d'entrée et de sortie 3 et 5.
Avec la disposition décrite, la zône incandescente reste limitée en volume et ne tend pas à cheminer vers le haut de la chambre lors d'un service prolongé,probablement à cause du mou- vement de la vapeur d'eau de la partie supérieure de la chambre vers le tuyau de sortie. Si cependant le tuyau de sortie ou le tuyau d'entrée est situé sensiblement plus haut dans la paroi de la chambre, la zone incandescente tend à devenir plus grande pen- dant toute la combustion d'une charge et le mode de fonctionne- ment simple à réglage automatique qui a été décrit exigerait un mode supplémentaire de réglage ou de correction.
Bien que la zone incandescente localisée puisse être à 1300 C ou plus, un avantage de la présente invention consiste en ce que la température au contact des parois du récipient est main tenue peu élevée de sorte qu'on peut employer un récipient en métal de qualité ordinaire. Dans certains cas où une installa- tion de capacité donnée est mise en fonctionnement sous une sur- charge, l'emploi d'une chambre séparée d'amenée d'eau peut être un moyen approprié pour augmenter la teneur en vapeur, vu que dans les conditions de surcharges, les gaz de la sortie seraient débités à une température sensiblement plus élevée que celle en- visagée. L'eau peut être envoyée au moyen d'une tuyère disposée au-dessus du tuyau d'admission de fagon à débiter le jet sur le
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sommet de la zone incandescente,
Résumé.
L'invention comprend, dans une installation de gaz de gazo- gène , une chambre de combustion de volume important, un tuyau d'entrée d'air de diamètre réduit s'étendant dans cette chambre prés du fond de celle-ci et approprié pour créer une zone in- candescente de volume limité et de température élevée à l'extré- mité de sortie ou près de l'extrémité de sortie du tuyau, et un moyen d'envoyer de l'eau sur cette zone incandescente de façon à inonder le fond de la chambre.
Le tuyau de sortie est de préférence situé en face du tuyau d'entrée et il traverse de façon réglable la paroi de la cham- bre de façon que son extrémité puisse être mise en position plus ou moins près du centre de la zone incandescente, Il est avantageux de prévoir des chambres cylindriques oyant un fond en forme de cuve, les tuyaux d'entrée et de sortie étant située aussi près que possible du fond en tenant compte de la nécessité de l'inondation et de l'accumulation de cendres. Le tuyau de sortie peut être situé un peu plus haut que le tuyau d'entrée de façon à ne pas être submergé tout l'excès d'eau pouvant s'échapper par le tuyau d'entrée.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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PerfectiolTnements at the. proù :, # czicia to a tsp of gasifier.
The present invention relates to the production of combustible gases (which will be referred to as gasifier gas in the following) by hot reaction on fuels, air and water vapor, and its object is to provide this effect in a perfect form
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born from a device that is managed. simple from CCU: xstr: .CtlOï ..;
i operating and inexpensive to manufacture
For use, the gazogale gas can be cooled and
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dehydrates, thus uu'épure, by r.'any lsç ... c.1 of the usual suitable means j m8.iEc. r u t r goal of 7. ' l.ut% c'¯tlti: i is to obtain r 1) :: 'ci, .il- delivers a gas of 61.:,),c.' :. of c 5 c <; =,, 5; -ooi. l 1 t with water in a condition suitable for direct supply
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a refioter without desr¯ydr3 "2, tj '' = 'H prior.
The present invention mainly comprises an installation
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tion 8- i:, c7, Z d2 gasifier comprising '' "1.¯: 2r-¯C'.h.crE àe CJ7: i" ù,.). stion of a large volume, 'a t yau d 'air inlet of reduced diameter extending into this chamber and suitable to create an incandescent zone of limited volume and high temperature at the outlet end or pros
the outlet end of this pipe
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and a way to send water to this glowing area.
In the preferred embodiment, the inlet and outlet pipes are arranged horizontally and (especially in the case of the inlet pipe) as close to the bottom of the chamber as possible. In the operation of the installation, an excess of water is sent so that the bottom of the chamber is kept moist or even flooded; it is virtually impossible (within reason) to supply too much water, any excess water, to the bottom of the chamber escaping through the inlet pipe.
One of the effects of this arrangement seems to be that a large volume of water vapor is created and maintained in the body of the chamber, the localized incandescent zone being surrounded by an atmosphere of this vapor and the products The primerals of the reaction being immediately cooled by it and "fixed" and fed in their initial state without serious side reactions occurring. In addition, the walls of the chamber remain much cooler than is usual in similar installations, even after prolonged use.
The gasifier gas is normally supplied with a quantity of water vapor (free or not) which considerably exceeds normal practice, but at a temperature which is usually below 100 C. If it is is dried, it gives a good quality gasifier gas on analysis, but it is already immediately capable of being used directly without drying
The invention is applicable for use with solid fuels such as coal or coal, or with liquid fuels. In the first case, the height of the inlet pipe above the bottom must be sufficient to allow the accumulation of a certain quantity of ash.
The outlet pipe is preferably located opposite and slightly above the inlet pipe and its penetration into the chamber is preferably adjustable to provide a means of controlling the reaction.
The apparatus as described can be coupled directly to an internal combustion engine with simple interposition.
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ment of any uncomplicated device for extracting the solid carbon particles, and when a stable operating state has been reached, the adjustment of the installation is carried out by varying the quantity of water supplied by the pipe. inlet and the penetration of the outlet pipe inside the chamber.
The invention is shown in the accompanying drawings in which:
Figs. 1 and 2 show in vertical and horizontal cross sections schematic representations of a plant constructed in accordance with the present invention and intended for use with coal.
In the embodiment shown, the installation comprises a cylindrical chamber 1, preferably metallic, comprising an upper closure 2 for the introduction of fuel. The inlet pipe 3 adjustably enters the interior of the chamber, as shown, and a sprinkler 4 is arranged to direct a finely divided stream of water through the chamber. inlet pipe on the glowing zone, as high as possible.
The outlet pipe 5 is adjustably mounted in the opposite wall of the chamber, parallel to the pipe 3. Its entry into the chamber can be pushed to the point shown in phantom. It is placed a little higher than the entrance, to prevent it from being flooded.
The inlet pipe 3 is arranged as low as the ash accumulation allows and so as to allow the overflow of the water collecting in the bottom of the chamber; maintaining this pipe at a low height is particularly important.
During the operation of such an installation, the fire is first lit, for example by the introduction of a torch through the pipe 3, and when combustion is established satisfactorily, water first in small quantities, is injected by the sprinkler 4. The circulation is
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created by the application of a pressure through the pipe 3 or preferably of a suction on the pipe 5, suction which may be that of the pistons of an internal combustion engine, the engine being powered by petroleum until a stable state has been reached in the gasifier, after which the carburetor is closed and the engine operated only by means of the plant product.
From an examination of the temperature of the walls of the vessel during heating and operation, it appears that when a stable state has been reached, the flame is confined to an interior space which may probably correspond to that indicated in 6 the hottest part of the flame, where combustion of the fuel mainly takes place, being indicated at 7, while 8 indicates the interior zone in which no combustion occurs.
Water particles entering glowing zone 7 appear to be transformed into vapor which moves up and out in a semi-explosive manner developing radial streams of hot vapor, and zones of equal temperature in stable conditions seem to correspond generally to the isotherms represented in 9, 10, 11, 12. a mass or a current of water vapor is between the edge of the flame 6 and the right wall of the chamber to Fig. 1, so that even at the lowest part of the chamber, the temperature of the wall does not exceed a value which can be supported by metal and that it is not necessary to employ bri - refractory ques or any special coating.
The temperature at the top central part below the closure 2 remains higher than the temperature in other parts of the roof and the temperature of the left wall in Fig. 1 is the hottest going down towards about a third or a quarter of its height, the temperature immediately above the outlet pipe 5 remaining substantially cool.
Under the effect of the suction of an internal combustion engine, the air reaches the inlet pipe 3 at atmospheric pressure.
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that, the end of the pipe being simply left open. On the contrary, the water inlet is controlled so that there is always an excess of water present, the bottom of the receptacle being wet or even flooded.
As a general rule, the amount of water supplied after the bottom has been flooded is 1 kg or 1 1/2 kg per kg of coal. An existing installation which has given satisfactory results includes a drum 90 cm high and 52 cm in diameter with inlet and outlet pipes of 2.5 to 5 cm. This installation powers a four cylinder automobile engine rated at 10-20 hp at 1100 rpm, the engine being modified only to provide a compression ratio of about 6 to 1.
According to a variant, the installation comprises a cylindrical chamber 180 cm high and 67 cm in diameter, the inlet and outlet pipes having 5 cm or 7 cm in diameter. When this installation was mated to a 75 HP four-cylinder engine. with 550 turns, the consumption was in the neighborhood of 32 kg of water per hour. The quantity of water supplied when coupling an engine directly to a cylinder established to give 8 HP at 350 rpm, was approximately 5 kg per hour, the only adjustment necessary apart from the adjustment of the valve. injection, being a variation of the penetration of the outlet pipe, the setting of which should advantageously be modified for power engines differing by 10 HP or more.
With this installation, the inlet pipe is approximately 7 cm above the bottom of the chamber.
In any case, flooding the bottom of the chamber in combination with a low inlet pipe is important for obtaining the best results.
By adjusting the water inlet and the penetration of the outlet pipe 5 into the chamber, very precise adjustment of the operation of the installation is ensured; when the installation is, for example, coupled to an internal combustion engine, a comparatively slight axial displacement of the outlet pipe 5 results in
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This results in an appreciable variation in the output power so that an optimum position for the outlet pipe is easily found. After this position is reached the engine can be adjusted in the usual way by means of a throttle valve controlling the arrival of the gaseous products, the air being sucked into the cylinders with them. in a known manner, Preferably, the piping between the outlet pipe and the engine is made as short as possible.
If an installation established for a motor of given power is used with a motor of greater power, the suction in the pipe 5 is increased and the installation generally operates at higher temperatures. Within reasonable limits, however, it will respond to the increase in power by increasing the quantity of water supplied by the nozzle 4, by putting the pipe 5 back in position, and of course by more frequent refueling by the closure 2 .
The invention is not limited to the use of solid fuel as it can be employed with liquid fuels which can be burned in a closed chamber of the like type, the liquid fuel being injected separately or supplied through it. - to the air intake.
The installation as described above can be operated successfully by means of fuel oil, either by direct injection or by mounting a drip feeder in the top wall of the pipe. admission 3.
The combustion zone is localized in such cases by the arrangement of a mass of solid material such as fragments of refractory bricks near the end of the inlet pipe.
These plants can also operate successfully using soft carbon or anthracite in the form of nuts, although in such cases a tar extractor may be required.
In all cases, it is important to have a chamber of sufficient volume so that the incandescent zone is localized and is entirely enveloped in an atmosphere of vapor.
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of water and that an extended path be provided for the circulation of the steam and the combustion products which probably move in zones corresponding, in direction, to the general direction of the isotherms indicated, the water vapor serving not only to generally lower the temperature of the outlet gases but also to prevent the production of side reactions in areas substantially remote from that of the flame 6.
It is very important that all joints of the fuel and ash closures are hermetically sealed and that all air leaks into the chamber are avoided, the chamber being completely closed apart from the inlet and outlet pipes 3 and 5.
With the arrangement described, the incandescent zone remains limited in volume and does not tend to move towards the top of the chamber during prolonged service, probably because of the movement of water vapor from the upper part of the chamber. chamber to the outlet pipe. If, however, the outlet pipe or the inlet pipe is located appreciably higher in the chamber wall, the glow zone tends to become larger throughout the combustion of a load and the simple mode of operation. self-adjusting which has been described would require an additional mode of adjustment or correction.
Although the localized glow zone can be at 1300 ° C or more, an advantage of the present invention is that the temperature in contact with the walls of the container is kept low so that a quality metal container can be employed. ordinary. In certain cases where a plant of a given capacity is operated under an overload, the use of a separate water supply chamber may be an appropriate means of increasing the vapor content, as in under overload conditions, the outlet gases would be delivered at a temperature appreciably higher than that envisaged. The water can be sent by means of a nozzle arranged above the inlet pipe so as to deliver the jet to the
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top of the glowing area,
Summary.
The invention comprises, in a gas plant, a combustion chamber of large volume, an air inlet pipe of reduced diameter extending into this chamber near the bottom thereof and suitable for create an incandescent zone of limited volume and high temperature at the outlet end or near the outlet end of the pipe, and a means to send water over this incandescent zone so as to flood the back of the room.
The outlet pipe is preferably located opposite the inlet pipe and it traverses in an adjustable manner the wall of the chamber so that its end can be placed in position more or less near the center of the incandescent zone. It is advantageous to provide cylindrical chambers having a tank-shaped bottom, the inlet and outlet pipes being located as close to the bottom as possible taking into account the need for flooding and ash accumulation. The outlet pipe may be located a little higher than the inlet pipe so that any excess water that may escape through the inlet pipe is not submerged.
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