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Perfectionnements aux fours tunnels pour la cuisson des produits céramiques, les traitements thermiques, l'indus- trie chimique, la cuisson des électrodes et autres applications"
Le principe du chauffage méthodique et continu dans les fours tunnels est bien connu. Il consiste à faire progresser la marchandise à cuire dans un sens déterminé et les gaz en sens inverse. Dans le circuit des gaz on trou- ve tout d'abord, du '''côté de la sortie des marchandises, l'ar- rivée d'air; cet air se réchauffe progressivement au contact des produits cuits et parvient dans la zône médiane du four qui est la zone de cuisson à haute température et en même temps la zone de combustion.
Le combustible solide, liquide ou gazeux est admis par une ou plusieurs entrées dans cette
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zone médiane. L'air transformé en fumées par la combustion continue son chemin toujours dans le même sens. Ces fumées, en se refroidissant, réchauffent progressivement et métho- diquement les produits à cuire, elles sont enfin évacuées au voisinage de l'entrée des marchandises.
Les différents systèmes actuellement en usage sont caractérisés par une série de détails qui ont pour but d'obtenir : a) une meilleure utilisation du combustible ; b) la plus grande régularité dans les températures entre le haut et le bas des empilages de produits; c) quelques fours particuliers comportent en outre des dispositions permettant d'obtenir dans telle ou telle zone du tunnel une atmosphère réductrice ou oxydante propre à l'obtention d'un résultat particulier,
Il n'existe pas, à l'heure actuelle, de fours tun- nels permettant de s'écarter notablement d'une répartition type des températures.
Si l'on trace la courbe temps (abcisse)- température (ordonnées) on trouve, en général, que, dans la période de préchauffage, la température croît presque linéai- rement jusqu'à un maximum; on trouve ensuite un palier à hau- te température, puis une décroissance à peu près linéaire jusqu'à la température de sortie. Le plus souvent, dans la première partie, la courbe présente une concavité dirigée vers le haut et, dans la deuxième partie, une concavité diri- gée vers le bas.
L'invention, objet du présent brevet, a pour but de permettre de s'écarter très notablement de la courbe- type de répartition des températures; elle a pour but en ou- tre, de permettre l'obtention d'une atmosphère de qualité déterminée à priori (réductrice ou oxydante) en tel point
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du tunnel, que l'on désire, en vue de 1'obtention de résul- tats industriels déterminés.
Ainsi, dans la cuisson de cer- tains produits céramiques, il est nécessaire de disposer d'une période de préchauffage très lente et très progressive en atmosphère oxydante, puis d'une période de cuisson (pouvant être très brusque à partir d'une certaine température) de durée déterminée en atmosphère réductrice, enfin, d'une pé- riode de refroidissement suivant une loi particulière pré- sentant, en tels et tels points, des accélérations et des ralentissements dans le refroidissement.
Cette invention est caractérisée principalement par l'emploi, ensemble ou séparément, de l'une, de plusieurs ou de toutes les caractéristiques ci-après :
1 Répartition particulière des brûleurs dans le tunnel et par rapport au chargement des wagonnets;
2 Possibilité de réglage d'ensemble et de réglage individuel de l'arrivée d'air secondaire et de gaz à chaque brûleur;
3 Récupération de la chaleur non seulement sur les produits eux-mêmes, mais dans la paroi du four correspon- dant à la zone de refroidissement, cette récupération étant complétée par la possibilité de faire varier individuelle- ment les quantités d'air passant d'une part sur les produits, et d'autre part dans les récupérateurs des parois;
4 Possibilité de prélever de l'air chaud dans la zone de refroidissement des produits soit de façon à modifier l'allure de la courbe de refroidissement, soit de façon à disposer d'une certaine quantité d'air chaud pour des usages divers;
5 Répartition des départs de fumées en vue d'adap- ter la courbe de préchauffage à l'opération à réaliser;
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6 Dans Inapplication particulière de la cuisson des marchandises dégageant des vapeurs ou gaz combustibles (telles que vapeurs de brai ou de goudron), possibilité d'ob- tenir une atmosphère suffisamment oxydante à tels points pré- cis que l'on désire pour assurer la combustion de ces vapeurs.
1* invention, objet du présent brevet, est caracté- risée en outre par les détails de construction, de combinai- sons et d'arrangements résultant de la description ci-après donnée à titre d'exemple.
La fig, l représente une coupe en élévation de la première moitié du four correspondant à l'entrée des marchan- dises et à la sortie des gaz brûlés.
La fig. 2 est une coupe en plan de la même partie du tour.
La fig. 3 est une coupe en élévation de la deuxième partie du four correspondant à la sortie des marchandises et à l'entrée de l'air.
La Fig. 4 est une coupe en plan de la même partie.
La. fig. 5 est un plan d'ensemble montrant le rac- cordement des deux trongons représentés séparément dans les figures 1 à 4. Le raccordement a lieu suivant le plan A A.
La fig. 6 est une coupe transversale du four pas- sant par les brûleurs.
La fig. 7 est une coupe transversale du four pas- sant par la sortie des fumées.
La fig. 8 est une coupe transversale du four pas- sant par les registres de réglage des arrivées générales d'air aux deux lignes de brûleurs.
La fig. 9 est une coupe transversale du four dans la zone de refroidissement des marchandises, cette coupe mon- tre la double paroi servant à récupérer la chaleur rayonnée par les empilages,
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La fig. 10 montre une forme particulière d'empi- lages constitués par des cazettes de grande capacité fixés sur les wagonnets.
Le four est'constitué par un tunnel de gabarit intérieur constant, l'épaisseur et la constitution des pa- rois sont adaptées en chaque point à la température à main- tenir et à l'effet d'isolement thermique à réaliser ; il se compose de trois parties essentielles.
La première comprise entre les plans 1-1 et 2-2 est la zone de préchauffage.
La deuxième comprise entre les plans 2-2 et 3-3 est la zone de cuisson.
La troisième comprise entre les plans 3-3 et 4-4 est la zone de refroidissement.
Chaque wagonnet 5 est constitué par un châssis mé- tallique supporté par des roues et garni, à la partie supé- rieure, d'une plate-forme en matériaux réfractaires et iso- lants* L'étanchéité entre les wagonnets et le tunnel est as- surée par des joints de sable ou autres d'un système quelcon- que.
Sur la plate-forme réfractaire des wagonnets se trouve un empilage de matériaux à cuire constitué soit par les matériaux nus eux-mêmes, soit par des cazettes contenant ces matériaux (fig. 10). La progression des wagonnets dans le four a lieu dans le sens de la flèche F1' elle est obtenue par un moyen mécanique quelconque.
L'air et les fumées (gaz brûlés) lui faisant suite circulent dans le sens de la flèche F2'
Le four peut fonctionner soit avec la façade 4-4 ouverte à l'atmosphère - il est alors en dépression - soit avec une porte étanche dans ce plan; il est alors alimenté en Luis-soufflé (et est le cas le plus caractéristique).
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L'air soufflé produit par un ou plusieurs venti- lateurs entre par les aires 6-6 et 7-7 (figs. 3 et 4). ces ouvertures sont individuellement, ou par grou- pes, munies de dispositifs de réglage (vannes) et de contrô- le du débit d'air injecté.
L'air introduit par les ouvertures 6-6 pénètre di- rectement dans le tunnel où il rencontre les marchandises en voie de refroidissement, il s'échauffe aux dépens de la cha- leur en circulant dans les intervalles et carneaux 9 (fig.10) prévus à cet effet.
L'air ainsi échauffé sert en principe à brûler tout ou partie du combustible (solide, liquide ou gazeux) introduit dans la zone de chauffage; mais, soit que lion désire avoir une certaine quantité d'air chaud sous pression (alimentation de séchoirs par exemple) soit que l'on désire accélérer le refroidissement par réduction de la longueur de la zone correspondante en injectant de grands volumes d'air (trop importants pour les besoins de la combustion) il peut être Intéressant de prélever de l'air chaud en certains points, des ouvertures 8, placées en général à la voûte, sont disposées à cet effet.
Un four, suivant l'invention décrite, comportera donc un certain nombre de ces ouvertures parmi lesquelles on choisira celles qui conviennent le mieux pour les prélève- ments en vue de réaliser la courbe de refroidissement désirée.
L'air introduit par les ouvertures 7-7 circule dans une double paroi située de part et d'autre du tunnel (au be- soin de la voûte), Cette double paroi est chauffée par le rayonnement des produits et wagonnets en cours de refroidis- sement et, accessoirement, par la conductibilité de l'air en circulation dans le tunnel.
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La double paroi constituant les carneaux 10 (Fig.9) peut être remplacée par un tube métallique, des poteries creu- ses ou tout autre moyen de canalisation remplissant le même but.
L'air chauffé dans ces carneaux parvient dans la section 11-11 du four (fig. 8, fig. 3 et 4) ou des registres schématiquement représentés en 12-12 permettent d'en régler le débit avec l'admission dans les carneaux 13-13.
Les carneaux 13-13 se prolongent sur toute la lon- gueur de la zone 2-2 à 3-3 où ils servent à alimenter les dif- férents brûleurs.
La fig. 6 explique le fonctionnement d'un brûleur; l'air descend par les carneaux verticaux 15 après avoir été réglé par un registre horizontal 14, il arrive alors dans le nez du brûleur 16 ou il rencontre le combustible à brûler.
Le nez d'un brûleur se compose d'un carneau hori- zontal divisé en deux parties par une paroi horizontale 17 amincie vers l'intérieur du four, de fagon à allonger et à diriger la flamme.
L'exemple choisi pour la représentation (fig. 6) comporte une alimentation en gaz de gazogène. Il est spécifié que tout combustible peut également convenir : combustible liquide injecté par un procédé quelconque, combustible so- lide pulvérisé ou non. De même, la combinaison de ces dif- férents combustibles est applicable à l'invention décrite, par exemple il est possible d'employer une certaine quantité de gaz comme décrit ci-après et d'introduire en outre, par la voûte du combustible solide pulvérisé ou en morceaux. Pour brûler ce combustible solide, on peut être amené à disposer darrivées supplémentaires d'air, celui-ci peut alors pro-
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venir des carneaux 13 ou de toute autre origine, par exemple par insufflation à travers la sole des wagonnets 5.
En résumé, par la combinaison des différents moyens décrits, tant pour l'alimentation en air que pour l'alimenta- tion en combustibles divers, il est possible de modifier les conditions de chauffage pour obtenir telle ou telle autre température, telle ou telle autre qualité d'atmosphère, telle ou telle autre longueur de flammes,,
Dans le cas de l'emploi de gaz de gazogène, celui-ci peut provenir de carneaux souterrains 18, d'où. il montre par des carneaux verticaux 19 dans des carnaux horizontaux longi- tudinaux 20 qui jouent pour le gaz le même rôle que les car- neaux 13 pour l'air. Les dispositions employées pour les ré- glages général (carneaux 20) et individuel (par brûleur) des quantités de gaz introduites, sont obtenues respectivement par les registres 21 et 22.
Il existe en principe autant de brûleurs qu'il y a de wagonnets dans la zone médiane (2-2, 3-3) du four, ces brûleurs se trouvent placés en face des intervalles séparant les empilages de deux wagonnets successifs. Les intervalles en question jouent donc le rôle de chambre de combustion.
Par les réglages, général et individuel des brûleurs, comme par les procédés complémentaires divers décrits ci-des- sus, le réglage du four peut être exécuté tranche par tranche dans toute la zone de cuisson.
Une caractéristique importante d'un four, suivant l'invention décrite, consiste en ce que, pour certains brû- leurs, l'arrivée d'air ou de combustible peut être fermée ou même faire défaut; en particulier si l'on chauffe dans le four des produits dégageant des gaz ou vapeurs combustibles
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(agglomérés de charbon et de goudron) et si lion s'arrange pour que la température de dégagement se produise dans une zone déterminée, il sera tout indiqué de munir cette zone de brûleurs analogues à ceux décrits ci-dessus, mais réglés ou aménagés de façon à ne distribuer que de l'air (chaud ou non).
La fig. 7 représente de fagon suffisamment explicite une sortie de fumée, ces sorties sont réparties en certains points 23 le long de la première zone (1-1 à 2-2).
L'exemple donné figs. 1, 2 et 5) représente un cas particulier; toute autre répartition peut être adoptée sui- vant le but poursuivi; chaque départ de fumée correspond pour la marchandise à une brusque augmentation de température, il est donc possible, par une répartition judicieuse, de tracer telle ou telle courbe de chauffage que lion désire obtenir; le même résultat est obtenu par réglage des registres de fumées.
Les départs de fumées se font en principe au ni- veau du plancher des wagonnets de fagon à rendre aussi uni- forme que possible la température sur toute la hauteur du chargement.
L'ouverture du tunnel située dans la façade il est fermée par une porte.
Il est évident que les formes de détails, dimensions et proportions des différents éléments peuvent être modifiées sans nuire au principe de l'invention, en particulier les coupures B B et C C (fig. 1, 2, 3 et 4) peuvent représenter des intervalles plus ou moins longs. La zone des brûleurs . peut ne comporter qu'un seul brûleur. De même, le four peut être constitué avec les matériaux les plus divers et servir
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