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"Four à. Coke"
La présente invention se rapporte aux fours à coke chauffés extérieurement, spécialement aux fours à coke du type à chambres, dans lesquels les produits volatils de la distillation sont évacues à travers la sole de la ou des chambres.
L'invention a principalement pour but d'obvier aux effets nuisibles des hautes températures qui prévalent à la partie inférieure ou base des chambres de cokéification, tant sur les produits volatils eux-mêmes que sur les con- @ -
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duits et appareils amenant ces produits à travers cette par- tie des chambres.
Suivant l'invention, un conduit pour l'évacuation de ces produits gazeux est construit à l'intérieur de la ma- çonnerie, à la base de la chaire, et est isolé des parois environnantes par un espace d'air ou de gaz agissant comme isolant ou réfrigérant cour le four, ou par des matières isolantes solides.
En conséquence, le conduit peut se dilater et se contracter indépendamment de la maçonnerie du four, et on évite toute décomposition des gaz et vapeurs traversant ce conduit, due à leur contact direct avec les parois chauf- fées.
Dans une forme de construction, le conduit présen- te la forme d'un tube s'étendant sur toute la longueur des chambres du four à coke,des fentes, prévues à la partie su- périeure du tube, coïncidant avec des ouvertures similaires disposées de préférence au milieu de la sole de chaque cham- bre.
Dans une construction modifiée, la surface toute en- tière de la sole du four est utilisée pour l'évacuation des produits volatils de la distillation, et le conduit d'évacua- tion pour ces produits est formé par une auge en forme de boî- te, faite en métal ou en matière céramique, ouverte en haut et fermée en bas. Une plaque formant tamis, supportée sur des barres de support reposant sur l'auge d'évacuation, est pour- vue d'ouvertures permettant,le passage des produits volatils, mais retenant les particules solides, Des agents réfrigérants peuvent être introduits dans des espaces creux prévus dans l'auge.
Dans les dessins annexés, qui représentent, à titre
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tre d'exemple, deux formes d'exécution de fours à coke pour- vus de conduits d'évacuation établis suivant l'invention:
Fig. 1 est une coupe verticale transversale, et
Fig. 2 une coupe verticale longitudinale d'une chambre de four à coke, cet.exemple constituant une forme de réalisation de linvention.
Figs. 3 et 4 sont respectivement une coupe trans- versale verticale et une coupe verticale longitudinale d'un four à coke pourvu d'une disposition modifiée pour l'évacua- tion des gaz et vapeurs;
Fig. 5 est une vue en plan de la plaque formant tamis et de ses supports, prise de haut en bas.
Sur les Figs. 1 et 2, la maçonnerie du four est indiquée en a; b désigne le conduit d'évacuation tubulaire, de préférence divisé longitudinalement en plusieurs parties placées bout à bout; ce conduit peut être fait en métal ou en matière céramique, et il est séparé de la maçonnerie par un espace d'air c, et supporté à intervalles par des sail- lies c' de la maçonnerie. Cet espace .2, agit comme isolant pour la chaleur, et peut être éventuellement remplacé par une matière isolante solide quelconque.
Des fentes 1 prati- quées au milieu de la partie supérieure du tube d, coin .- cident avec des ouvertures e ménagées au milieu de la sole f des chambres du four,
Les ouvertures 2.de la sole f de la chambre du four peuvent être recouvertes de plaques de tamisage ou plaques analogues, dans le but de réduire au minimum la chute de petites particules de charbon ou de poussier. Tou- tes les particules de charbon ou de coke qui passent à tra- vers les ouvertures du conduit b, peuvent être facilement éliminées de temps en temps, par exemple au moyen d'un jet
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de vapeur.
Dans le but d'empêcher des produits volatils con- densés de la distillation de traverser les ouvertures e et le conduit en formant avec les particules de charbon qui ont pénétré dans ce conduit des incrustations qui pour- raient l'obstruer la sole f de la chambre est de préférence surélevée au milieu et inclinée vers le bas de chaque cote, comme on le voit sur la Fig. 1. Les produits condensés qui peuvent prendre naissance coulent alors latéralement vers les parois chaudes du four et s'évaporent sur la sole du four en la refroidissant dans la mesure voulue.
L'invention décrite peut non seulement être employée avec des fours neufs, mais elle peut aussi être appliquée à des fours exis- tante} qu'il stagit de convertir de manière , permettre l'é- vacuation des produits gazeux de la distillation car la base de la chambre. Dans ce cas, on peut ériger un bloc spécial et distinct de maçonnerie neuve sur la sole existante de la chambre, cette maçonnerie entourant le passage b, de telle sorte qu'une nouvelle soie ± se forme à une légère distance au-dessus de l'ancienne. Le léger inconvénient dû à la réduc- tion de la hauteur effective de la chambre est entièrement compensé par les avantages offerts par le nouvel appareil et la nouvelle méthode de travail.
Au cas où la disposition d'ouvertures e uniquement au milieu de la sole ± serait insuffisante pour remplir les conditions spéciales exigées pour le four à coke employé, on peut ménager plusieurs de ces ouvertures, au lieu de l'ouverture unique représentée à la Fig. 1.
La disposition suivant l'invention présente cet avantage important que les gaz sont évacués à travers la sole de la chambre par'la voie la plus rapide et la plus courte, dans un espace, à savoir le conduit b, qui est bien
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protégé contre tout échauffemént nuisible par la maçonnerie.
Les avantages inhérents a l'évacuation des gaz vers le bas â travers la sole de la chambre, et qui consistent à proté- ger efficacement ces produits de la distillation contre tou- te décomposition par la chaleur, ont réellement été obtenus pour la première fois par l'appareil construit suivant la présente invention. En même temps, cet isolement calorifuge du passage b augmente la durée du four et permet de construi- re l'appareil en une matière qui n'a pas besoin d'être réfrac- taire. La forme et la méthode de construction du dispositif sont très simples et par suite très peu coûteuses.
Dans la variante de construction représentée sur les Fige. 3, 4 et 5, une caractéristique consiste en ce que la surface toute entière de la sole est utilisée pour évacuer les produits volatils de la distillation.
Sur la Fig. 3, on a représenté également en coupe transversale la charge de coke se trouvant à l'intérieur de la chambre de cokéfication, et en-cours de carbonisation.
On a supposé l'emploi d'une espèce de charbon à co- ke et d'un traitement tels qu'au cours du procédé de carboni- sation. deux couches de charbon partiellement cokéfié, pa- rallèles aux deux parois chauffantes latérales, se forment et avancent graduellement vers le milieu, ces couches étant pour ainsi dire imperméables aux gaz. A l'intérieur, entre ces deux couches r, se trouve du charbon g non converti en coke à l'état désagrégé et à une température modéfée, tandis que des deux côtés, à l'extérieur, existe du coke d'une structu- re très dense et d'une température élevée.
Dans la variante considérée, le conduit d'évacuation consiste essentiellement en une partie inférieure en forme de boite, ouverte en haut, et en plaques de tamisage h posées
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librement sur cette boite, La botte!. qui est indépendante de la maçonnerie, peut être faite en métal, par exemple en fonte, ou en toute autre matière appropriée de nature cérami- que, et elle consiste, dans l'exemple représente, en deux piè- ces creuses u qui se rencontrent au milieu de leur longueur et sontreliées entre elles par une bande k continue sur tou- te la longueur de la chambre du four. Dans le sens longitu- dinal, la boîte i est subdivisée en plusieurs pièces courtes, placées bout à bout, et qui sont maintenues assemblées par des boulons longitudinaux 1.
La partie supérieure ouverte de la boîte ,1 est entretoisée par un certain nombre de tra- verses m placées à intervalles appropriés. Un rebord verti- cal s'étendant sur toute la longueur de la chambre, est for- mé par des saillies n disposées entre les traverses m au sommet des côtés longitudinaux de la boîte i. les surfaces supérieures de ce rebord affleurant les surfaces supérieures des traverses m. Ces traverses m et ces saillies n sont cou- vertes par les plaques de tamisage h. qui ne sont pas rigide- ment fixées et soht disposées les unes à côté des autres de manière à former une sole continue, pourvue de nombreuses ou- vertures pour l'évacuation des gaz.
Les espaces creux de la boîte i, qui peuvent s'é- tendre sur toute ou nartie de la longueur de la chambre,ser- vent à conduire un agent réfrigérant, de préférence gazeux, tel que de la vapeur, de l'air ou des gaz perdus du four. Cet agent réfrigérant refroidit immédiatement les produits de la distillation qui s'écoulent dans et à travers le passage i, venant des couches 'relativement denses de coke chaud à hau- te température, dans le voisinage des parois du four. En mê- me temps, les espaces creux 2. traversés ou remplis par l'a- gent gazeux isolent les gaz d'échappement de l'action de la
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maçonnerie chauffée à. haute température qui se trouve laté- ralement et au-dessnus du conduit.
Les espaces creux o, peu- vent naturellement être remplacés ou complètes par d'autres formes de dispositifs calorifuges.
Les produits de la distillation sont évacués par la surface toute entière de la sole, de telle sorte que le gaz et vapeurs peuvent passer tant par la partie centrale de la chambre contenant du charbon non réduit, à basse température, que par le coke chaud qui est séparé de g, ainsi que cela a été expliqué' ci-dessus, par des couches à peu près imperméables de coke partiellement formé imprègne de articules de goudron épais.
L'agent gazeux qui circule dans les espaces ± re- froidit et isole en même temps les produits volatils contenus dans le conduit i, et protège plus spécilement les gaz et vapeurs frais, venant du charbon froid non converti q, qui contiennent des goudrons ayant une valeur commerciale, con- tre tout échauffement nuisible dû au mélange, dans le con- duit, avec les gaz chauds provenant des couches extérieures de coke chaud ±, Si on emploie de la vapeur comme agent réfrigé- rant en 9, la vapeur surchauffée peut être conduite entière- ment ou partiellement dans la chambre du four à coke, au-des- sus de la charge de charbon.
Cette vapeur est alors de préfé- rence évacuée par des espaces s, formés entre les parois de la chambre et la surface extérieure du coke , par suite du rétrécissement du coke et par suite des fissures qui se for- ment toujours dans celui-ci, ce qui a cour effejr d'augmenter considérablement le rendement en ammoniaque en ces endroits; la haute température de la vapeur surchauffée empêche tout refroidissement nuisible de la charge cokéifiée.
Sur les surfaces internes des deux couches ± en
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cours de cokéification, il se forme de nombreux produits vo- latils, tels que de la vapeur et des goudrons. Les gaz et va- peurs libérés en ces endroits tendent naturellement à passer dans le charbon brut spongieux 3, offrant une faible résistan- ce ; ils forment un mélange de gaz et de vapeurs relativement froid et par suite spécifiquement plus lourd, lequel, par son poids, tend à s'écouler vers le bas. Dans la partie cokéfiée p, qui se trouve à l'extérieur des couches r, ce sont surtout des gaz permanents qui sont libérés, plus particulièrement de l'hydrogène et de l'ammoniaque. Ces derniers gaz sont très chauds, ils ont donc un faible poids spécifique et tendent par conséquent à s'élever.
Si, dans le cas où l'on emploie un charbon et un traitement de cokéification tels que nous les avons supposés, tous les produits sont évacués par le milieu de la sole, seuls les gaz et vapeurs qui se dégagent dans l'espace interne 2. contenant du charbon non converti, peuvent s'écouler.libre- ment vers le bas, en raison de la fermeture pratiquement com- plète obtenue par les couches denses.!, D'autre part, les gaz développés dans les couches de coke p, et parmi eux l'ammonia- que, doivent suivre un chemin irrégulier, en premier lieu en s'élevant le long des parois latérales chaudes et en passant à la surface supérieure libre de la charge,sous le plafond du four, puis de la à travers le charbon q;
dans ce cas, il se produit inévitablement une décomposition et un rendement réduit, tant de l'ammoniaque que des vapeurs d'hydrocarbures dégagées en g, quand ces produits volatils rencontrent les gaz chauds provenant' du coke fortement chauffé 2, Les mêmes difficultés se produisent naturellement, dans ces cas, si l'évacuation ne se fait que par les parties extérieures de la sole de la chambre, c'est-à-dire près des parois latérales,
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parce que les gaz et vapeurs froids du charbon non converti sont alors chassés vers l'espace extérieur contenant le co- ke chaud p. Si. par contre,la surface toute entière de la sole est utilisée pour évacuer les produits de la distilla- tion on obvie entièrement aux inconvénients susmentionnés.
De cette manière, on établit un courant descendant aisé tant pour les gaz formés en 1 que pour ceux formes en p. Pour réa- liser cette condition, il suffit de maintenir dans le conduit i une Pression moindre que la valeur de chacune des diffé- rentes pressions existant à la base de la chambre, dans l'es- pace interne a. et dans l'espace externe p.
Les trous ou fentes pratiqués dans les plaques de tamisage h ne sont pas, comme on pourrait s'y attendre, ob- strués dans une mesure importante. Ceci est apparemment dû à ce qu'en général aucun produit condensé liquide ou visqueux (goudron ou équivalent) n'atteint les plaques de tamisage, et par suite ne peut gicler à. travers ces trous dans le conduit i. En divisant l'appareil en une boîte inférieure et en pla- ques de tamisage distinctes Posées librement sur cette boîte on tient compte efficacement de la dilatation inévitable due à la chaleur.
Les traverses m nosées librement, permettent l'emploi de plaques de tamisage de construction relativement légère et peu robuste, qui peuvent être facilement remplacées quand elles sont usées. à peu de frais et pendant la marche du four.
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"Coke oven"
The present invention relates to externally heated coke ovens, especially chamber type coke ovens, in which the volatile products of the distillation are discharged through the bottom of the chamber or chambers.
The main object of the invention is to obviate the harmful effects of the high temperatures which prevail at the lower part or base of the coking chambers, both on the volatile products themselves and on the con- @ -
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products and apparatus bringing these products through this part of the chambers.
According to the invention, a duct for the evacuation of these gaseous products is built inside the masonry, at the base of the pulpit, and is isolated from the surrounding walls by an air or gas space acting. as an insulator or coolant in the furnace, or by solid insulating materials.
Consequently, the duct can expand and contract independently of the masonry of the furnace, and any decomposition of the gases and vapors passing through this duct due to their direct contact with the heated walls is avoided.
In one form of construction, the duct is in the form of a tube extending the full length of the chambers of the coke oven, with slots provided in the top of the tube coinciding with similar openings disposed. preferably in the middle of the bottom of each chamber.
In a modified construction, the entire surface of the bottom of the furnace is used for the discharge of the volatile products of the distillation, and the discharge duct for these products is formed by a box-shaped trough. te, made of metal or ceramic material, open at the top and closed at the bottom. A screen forming plate, supported on support bars resting on the discharge trough, is provided with openings allowing the passage of volatile products, but retaining solid particles. Coolants can be introduced into spaces. hollows provided in the trough.
In the accompanying drawings, which show, by way of
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As an example, two embodiments of coke ovens provided with exhaust ducts established according to the invention:
Fig. 1 is a transverse vertical section, and
Fig. 2 is a longitudinal vertical section of a coke oven chamber, this example constituting one embodiment of the invention.
Figs. 3 and 4 are respectively a vertical cross section and a longitudinal vertical section of a coke oven provided with a modified arrangement for the discharge of gases and vapors;
Fig. 5 is a plan view of the screen plate and its supports, taken from top to bottom.
In Figs. 1 and 2, the masonry of the furnace is indicated in a; b denotes the tubular discharge duct, preferably divided longitudinally into several parts placed end to end; this duct may be made of metal or ceramic material, and it is separated from the masonry by an air space c, and supported at intervals by protrusions c 'of the masonry. This space .2 acts as an insulator for heat, and can optionally be replaced by any solid insulating material.
Slots 1 made in the middle of the upper part of the corner tube .- coincide with openings e made in the middle of the floor f of the oven chambers,
The openings in the bottom of the furnace chamber may be covered with sieve plates or the like, in order to minimize the fall of small particles of coal or dust. Any particles of coal or coke which pass through the openings of duct b can be easily removed from time to time, for example by means of a jet
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of steam.
In order to prevent the condensed volatile products of the distillation from passing through the openings e and the duct, forming with the carbon particles which have entered this duct incrustations which could obstruct the bottom f of the chamber is preferably elevated in the middle and slanted downward on each side, as seen in FIG. 1. The condensed products which can form then flow laterally towards the hot walls of the furnace and evaporate on the bottom of the furnace, cooling it to the desired extent.
The invention described can not only be employed with new furnaces, but it can also be applied to existing furnaces which it is trying to convert in such a way as to allow the evacuation of the gaseous products of the distillation because the base of the room. In this case, a special and separate block of new masonry can be erected on the existing floor of the chamber, this masonry surrounding the passage b, so that a new silk ± is formed at a slight distance above the l 'Ancient. The slight inconvenience caused by the reduction in the effective height of the chamber is fully offset by the advantages offered by the new apparatus and the new working method.
In the event that the arrangement of openings e only in the middle of the hearth ± would be insufficient to meet the special conditions required for the coke oven used, several of these openings may be provided, instead of the single opening shown in Fig. . 1.
The arrangement according to the invention has this important advantage that the gases are discharged through the bottom of the chamber by the quickest and shortest route, in a space, namely the conduit b, which is well.
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protected against any harmful heating by the masonry.
The advantages inherent in venting the gases down through the bottom of the chamber, which consist in effectively protecting these distillation products against decomposition by heat, have actually been obtained for the first time. by the apparatus constructed according to the present invention. At the same time, this heat-insulating insulation of passage b increases the life of the furnace and allows the apparatus to be constructed of a material which does not need to be refractory. The shape and method of construction of the device are very simple and therefore very inexpensive.
In the construction variant shown on the Figs. 3, 4 and 5, a characteristic is that the entire surface of the hearth is used to remove the volatile products of the distillation.
In Fig. 3, there is also shown in cross section the coke charge located inside the coking chamber, and in the process of carbonization.
It has been assumed that a species of coal will be used and a treatment such as during the carbonization process. two layers of partially coked coal, parallel to the two side heating walls, are formed and gradually advance towards the middle, these layers being so to speak impermeable to gases. Inside, between these two layers r, there is coal g unconverted to coke in a disintegrated state and at a moderate temperature, while on both sides, on the outside, there is coke of a structural structure. re very dense and of a high temperature.
In the variant considered, the discharge duct consists essentially of a lower part in the form of a box, open at the top, and sieving plates h placed
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freely on this box, La botte !. which is independent of the masonry, can be made of metal, for example of cast iron, or of any other suitable material of a ceramic nature, and it consists, in the example shown, of two hollow parts u which meet in the middle of their length and are interconnected by a continuous band k over the entire length of the furnace chamber. In the longitudinal direction, the box i is subdivided into several short pieces, placed end to end, and which are held together by longitudinal bolts 1.
The open upper part of the box, 1 is braced by a number of crosspieces m placed at suitable intervals. A vertical rim extending the entire length of the chamber is formed by projections n disposed between the cross members m at the top of the longitudinal sides of the box i. the upper surfaces of this rim flush with the upper surfaces of the cross members m. These cross members m and these projections n are covered by the screening plates h. which are not rigidly fixed and soht arranged one beside the other so as to form a continuous hearth, provided with numerous openings for the evacuation of gases.
The hollow spaces of the box i, which may extend over the whole or part of the length of the chamber, serve to conduct a refrigerant, preferably gaseous, such as steam, air or gas. waste gases from the furnace. This coolant immediately cools the products of the distillation flowing in and through passage i from the relatively dense layers of hot coke at high temperature in the vicinity of the walls of the furnace. At the same time, the hollow spaces 2. crossed or filled by the gaseous agent isolate the exhaust gases from the action of the gas.
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masonry heated to. high temperature which is located laterally and above the duct.
The hollow spaces o, can naturally be replaced or completed by other forms of heat insulating devices.
The products of the distillation are evacuated through the entire surface of the hearth, so that the gas and vapors can pass both through the central part of the chamber containing unreduced carbon, at low temperature, and through the hot coke which is separated from g, as explained above, by substantially impermeable layers of partially formed coke impregnated with thick tar joints.
The gaseous agent which circulates in the spaces ± cools and at the same time isolates the volatile products contained in the duct i, and more specifically protects the fresh gases and vapors, coming from the cold unconverted carbon q, which contain tars having a commercial value, against any detrimental heating due to mixing in the pipe with the hot gases from the outer layers of hot coke ±, If steam is used as the coolant in 9, the superheated steam can be conducted wholly or partially in the coke oven chamber, above the charge of coal.
This vapor is then preferably evacuated through spaces s, formed between the walls of the chamber and the exterior surface of the coke, as a result of the shrinkage of the coke and as a result of the cracks which always form in the latter, which has the effect of considerably increasing the yield of ammonia in these places; the high temperature of the superheated steam prevents harmful cooling of the coked load.
On the internal surfaces of the two layers ± in
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During coking, many volatile products are formed, such as steam and tar. The gases and vapors liberated in these places naturally tend to pass into the spongy raw coal 3, offering little resistance; they form a relatively cold and therefore specifically heavier mixture of gases and vapors, which by its weight tends to flow downward. In the coked part p, which is located outside the r layers, it is above all permanent gases which are released, more particularly hydrogen and ammonia. These latter gases are very hot, so they have a low specific gravity and therefore tend to rise.
If, in the case where a charcoal and a coking treatment such as we have supposed them are used, all the products are evacuated through the middle of the hearth, only the gases and vapors which are released in the internal space 2 . containing unconverted carbon, can flow freely downwards, due to the practically complete closure obtained by the dense layers.!, On the other hand, the gases developed in the coke layers p , and among them ammonia, must follow an irregular path, first ascending along the hot side walls and passing to the upper free surface of the load, under the furnace ceiling, then from the through the charcoal q;
in this case there inevitably occurs a decomposition and reduced yield, both of the ammonia and of the hydrocarbon vapors given off in g, when these volatiles meet the hot gases from the strongly heated coke 2. occur naturally, in these cases, if the evacuation is done only by the external parts of the bottom of the chamber, that is to say near the side walls,
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because the cold gases and vapors of the unconverted coal are then expelled to the outer space containing the hot coke p. If, on the other hand, the entire surface of the hearth is used to remove the products of the distillation, the aforementioned drawbacks are entirely obviated.
In this way, an easy downdraft is established both for the gases formed in 1 and for those formed in p. To achieve this condition, it suffices to maintain in duct i a Pressure less than the value of each of the different pressures existing at the base of the chamber, in the internal space a. and in the external space p.
The holes or slits in the sieve plates h are not, as one would expect, obstructed to any great extent. This is apparently due to the fact that in general no condensed liquid or viscous product (tar or the like) reaches the sieve plates, and therefore cannot squirt out. through these holes in the conduit i. By dividing the apparatus into a lower box and separate sieving plates freely placed on this box, the inevitable expansion due to heat is effectively taken into account.
The loosely fitted cross members allow the use of sieve plates of relatively light construction and not very robust, which can be easily replaced when worn. inexpensively and while the oven is in operation.
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