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2erfeotionnemente aux fours à ooke La présente invention est relative à des fours à coke et en particulier à des fours à coke dans lesquels les chambres de carbonisation sont constituées par des chambres horizonta- les de grande hauteur et de grande longueur mais de faible largeur, disposées entre des parois de chauffage munies de cerneaux verticaux de chauffage, c'est-à-dire aux fours du ty- pe utilisé dans les grandes installations modernes de fours à coke à récupération des sous-produits, généralement en usage.
L'objet prinoipal de l'invention consiste à perfectionner la distribution du chauffage effectué par chaque paroi de chan- fage sur toute la surface de cette paroi qui se trouve en con- tact avec la matière à carboniser. Plus particulièrement, l'in- vention a pour objet des moyens perfectionnés pour maintenir le rapport voulu entre le chauffage des parties supérieure-et inférieure de la paroi de chauffage, de façon à supprimer ou à réduire au minimum la tendance à un chauffage exagéré par la partie inférieure de la paroi de chauffage, tendance qui se manifeste dans le fonctionnement des fours à coke verti- caux ordinaires.
et qui produit ce qu'on appalle des surcuits
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(hot bottoms) o'est-à-dire que la partie inférieure des masses de coke oontenues dans les chambres du four est surchauffée.
Comme le savent tous les spécialistes, la distribution cor- recte du chauffage sur une paroi de chauffage de four à coke est toujours d'une grande importance pratique,. étant donné que, d'une façon générale, tout perfectionnement à la distribution du chauffage tend à donner un coke plus homogène et de meilleure qualité, à augmenter la quantité et la qualité des sous-pro- duits et à réduire aussi la quantité de gaz combustible qu'il faut brûler pour carboniser convenablement les charges pendant une période de carbonisation déterminée, ce qui permet de ré- duire la durée de cokéfaction sans entraîner de surchauffe nui- sible d'une partie quelconque de la charge ou du four à coke.
Les avantages d'une distribution oorreote avec la possibilité de régler cette distribution et de oompenser les variations dans les conditions de fonctionnement/prennent une importance de plus en plus grande à mesure que la dimension des fours augmen- te et que la durée de cokéfaction exigée pour carboniser une charge donnée est plus courte.
Dans l'exemple préféré de réalisation de l'invention, oha- que oarneau vertical de chauffage est muni de deux orifices d'entrée du gaz combustible dont l'un débouche dans le carneau à sa partie inférieure, tandis que l'autre débouche dans le oarneau à un niveau plus élevé, ordinairement au quart environ de la hauteur des chambres de carbonisation au-dessus de la sole de ces dernières.
Dans un mode de construction, le gaz combustible est amené simultanément à plusieurs orifioes à des niveaux différents au moyen d'un conduit de gaz unique s'éten- dant horizontalement dans la structura du four, à un niveau légèrement au-dessous du fond des oarneaux et, dans ce cas, on peut obtenir la distribution voulue du gaz combustible entre les différents orifioes en choisissant convenablement les aju- tages ou nez de brûleurs qui sont disposés dans les différents orifices d'entrée de gaz, ces ajutages étant semblable à ceux
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qu'on utilise habituellement dans les fours à coke à oarneaux verticaux, cette disposition permettant d'obtenir la distribu.- tion relative appropriée du gaz combustible entre les diffé tente oarneaux,
qui reçoivent en même temps du gaz d'un canal d'alimentation commun.
Cependant il est préférable d'employer des conduits d'ame- née de gaz distincts pour alimenter les orifices d'entrée de gaz aux différents niveaux des carneaux adjacents dans la même paroi de chauffage. Grâce à cette disposition, les quantités relatives de gaz combustible amenées aux orifioes d'entrée des oarneaux à différents niveaux peuvent être facilement contrôlées et réglées suivant les conditions à remplir, en modifiant les connexions d'alimentation en gaz combustible à l'extérieur du four.
On peut aussi choisir ou régler à volonté les ajutages ou nez de brûleurs insérés dans les différents orifices d'en- trée de gaz dans les carneaux, dans le simple but d'obtenir la distribution appropriée du gaz comb@stible dans le sens longitudinal de la paroi de chauffage, ce qui facilite le ré- glage initial ou le réglage en cours de marche de la distribu- tion du gaz dans le sens de la longueur (horizontalement) de la paroi de chauffage, si un tel réglage est nécessaire.
Lorsque les deux orifices d'entrée de gaz combustible à des niveaux différents dans chaque oarneau sont alimentés en gaz par des conduits séparés, le gaz peut être amené aux deux orifices simultanément ou à des intervales alternés. Dans le premier cas, les quantités relatives de gaz fournies aux deux orifices dans chaque oarneau peuvent être modifiés en obturant de façon réglable les connexions extérieures d'alimentation distinctes qui amènent le gaz aux conduits auxquels les dits orifices sont respectivement reliés. Lorsque le gaz est amené aux deux orifices à des intervalles alternés, les quantités re- latives de gaz amenées aux deux orifices peuvent être modi- fiées en faisant varier les durées relatives des périodes res- pectives pendant lesquelles le gaz est amené aux deux orifices.
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L'amenée de gaz aux deux orifices d'entrée de gaz oombus- tible dans chaque oarneau à des intervles alternés supprime la tendance à la production d'ane combustion exagérément in- tense à la partie inférieure du carneau, résultant du fait que lorsque le gaz est amené simultanément aux deux orifices, une quantité considérable d'air est amenée à la partie inférieure du oarneau et se trouve en excès par rapport à la quantité nécessaire pour brûler le gaz amené par l'orifice d'entrée inférieur, puisque tout l'air de opmbustion dans chaque car- neau est amené à la partie inférieure du oarneau, ce qui est généralement préférable pour éviter des complications dans la maçonnerie du. four.
Au dessin annexé, qui peprésente à titre d'exemple plu- sieurs modes de réalisation préférés de l'invention : la figure 1 montre en coupe, suivant les lignes o-o et d-d de la figure 2, différentes sections d'une batterie de four à ooke; la figure 2 est une coupe de différentes sections du four suivant les lignes a-a et b-b de la figure 1, la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figur re 2; la figure 4 montre en élévation une parties des conne- xions extérieures pour l'alimentation en gaz combustible; la figure 4 A, est une coupe d'un dispositif de contrôle du courant de gaz ; la figure 5 est une vue analogue à la figure 1, montrant une variante de réalisation de l'invention, les coupes étant faites suivant les lignes e-e , f-f et g-g de la figure 6 ; la figure 6 est une coupe partielle suivant la ligne 6-6 de la figure 5;
la figure 7 est une coupe partielle suivant la ligne 7-7 de la figure 6; la figure 8 montre en élévation une variante des conne- xions extérieures d'alimentation de gaz combustible, et
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les figures 9 et 10 montrent en coupe l'un des robinets teprésentés à la figure 8.
Les figures 1 à 4 représentent un mode de réalisation préféré de l'invention, appliquée à un four à coke à récupéra- tion A du type bien connu dit "combiné" (oombination regenative oven), dans lequel une rangée de chambres de récupération E est disposée entre chaque groupe de deux piédroits adjacents D, ces ohambres étant reliées par des conduits inclinés E' aux extrémités inférieures des naneaux verticaux 0 formés dans les parois B, lesquelles sont supportées par les piédroits du récupérateur et séparent des chambres de carbonisation A', de grande hauteur et allongées horizontalement.
Les oarneaux 0 sont reliés aux ca/n/aux horizontaux -sa- périeurs habituels C', et les chambres de récupération 1 sont reliées à leurs extrémités inférieures aux oanaux d'amenée et d'évaouation F et G, Il est bien entendu, cependant que l'inven- tion n'est pas limitée à son application au type particulier de four à ooke représenté et qu'en particulier elle s'applique aux fours à coke droits (straight coke oven) comme aux fours à coke combinés (oombination ovens) et qu'elle peut être utilisée aussi bien dans un four ordinaire à récupération transversale (cross regenerative oven) que dans un four à cellules de récu- pération du type bien connu représenté au. dessin.
Dans la construction représentée aux figures 1 à 4, chaque groupe de oarneaux verticaux de chauffage 0 est muni à son extrémité inférieure de canaux habituels d'amenée de gaz H', alimentés en gaz combustible de la manière habituelle par un conduit horizontal H, formé dans la partie supérieure des pié- droits du récupérateur. Suivant la présente invention, on prévoit, en plus de ces canaux d'amenée de gaz et des connexions d'alimentation habituels, d'autres canaux d'amenée de gaz J', débouchant dans les carneaux de chauffage 0 à un niveau nota- blement au-dessus du canal d'amenée H';
en pratique ces canaux
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s'élèveront au-dessus du. niveau. de la sole des chambres du. tour à une distance égale an quart de la distance entre les niveaux du toit et de la sole des chambres du four,environ, Ces canaux J' reçoivent le gaz d'un conduit horizontal J, dis- posé dans chaque piédroit le long de chaque conduit H.
De préférence, un ajutage réfractaire on nez de brûleur K, de forme conique, est introduit à l'extrémité supérieure on extrémité de sortie de chacun des canaux d'amenée de gaz H' et J'. Ces ajutages K peuvent être remplacés on nettoyés par les trous habituels C2 formés dans le toit du four, dans l'aligne- ment (les carneaux C, et à travers lesquels les canaux H' et J' peu-vent être inspectés et nettoyés. Les canaux J' sont de pré- férenoe verticaux ou à peu près verticaux et les parties su- périeures de ces canaux, au-dessus du fond des carneaux C, sont de préférence constituées par des ouvertures alignées for- mées dans des briques C3, intercalées dans les parois C4 qui séparent les cerneaux adjacents 0, ces briques formant partie desdites parois.
Dans la construction représentée aux figures 1 à 4, les quantités relatives de gas combustible amenées à chaque grou- pe de canaux H et J situés côte à côte dans chaque paroi de chauffage peuvent être facilement contrôlées et réglées suivant la nature du gaz de chauffage employé on suivant les variaè tions des conditions opératoires, qui peuvent rendre ce réglage désirable; ce réglage s'opère en agissant sur les connexions extérieures'd'amenée de gaz aux extrémités extérieures des oon- duits de gaz + et J2, qui pénètrent dans les extrémités exté- tieures des canaux H et J respectivement.
Dans l'exemple préféré d'exécution représenté à la figure 4:, ce contrôle et ce réglage sont effectués au moyen de disques ou diaphragmes amovibles M4, présentant des orifices M2 de dimensions appropriées. Les pièces M' sont fixées de façon amovible dans des raccords de tubes M, disposas respectivement
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sur chacun des branchements L2 et L , qui vont aux collecteurs de gaz H2 et J2 pour la même extrémité d'un piédroit D. Chaque groupe de branchements L2 et L3 est relié par une valve oom- mune de renversement L4 au.
collecteur prinoipal de gaz L', les différentes valves L4 étant aotionnées par le mécanisme d'in- version L6 de la batterie de façon à relier simultanément le collecteur principal Le au branchement correspondant L2 et L3 et , à isoler ces derniers du collecteur correspondant ' à des intervalles d'une demi-heure environ, de la manière ha- bituelle. Les branchements L2 et sont munis chacun d'un ro- binet d'isolement L .
Dans le cas d'un changement important dans les quantités relatives de gaz amenées aux canaux H' et J', il peut être nécessaire de remplacer le disque ou diaphragme M' de chacun des branchements L2 et L3 par un autre disque ayant un orifice de diamètre différent. Des variations modérées dans la distri- temps bution du gaz, qui peuvent être rendues nécessaires de temps en pendant le fonctionnement courant, exigent simplement le rempla- cernent des diaphragmes M' dans l'un des deux branohements L 2 et L3, à chaque extrémité de chaque pièdroit. 0 'est ainsi que, pour une batterie à récupération de 50 fours ayant 51 parois de chauffage par exemple, une variation dans la distribution relative du gaz amené aux oanaux H' et J' nécessite simplement le remplacement de 102 diaphragmes M'.
Comme les raccords des tubes sont faoilement accessibles sur les côtés de la batte- rie, le remplacement des diaphragmes est tr ès simple et facile soin et peut être effectué dans gêner la marche des fours, en ayant/ bien entendu de n'effectuer le réglage dans ohaque conduite L que lorsque la valve correspondante de renversement L4, est fer- més.
La disposition suivant l'invention supprime efficacement la tendance à la formation de surcuits, c'est-à-dire une cuis- son exagérée de la partie inférieure des charges carbonisées, inconvénient qu'on rencontre dans l'exploitation de tous les
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fours habituels à carneaux verticaux, en particulier lorsque la durée de carbonisation est relativement courte et que, par suite, il n'est pas possible de prévoir une période d'égalisa- tion (soaking) ou du moins une longue période d'égalisation à la fin de l'opération de oarbonisation proprement dite, pour égaliser le chauffage des différentes partiea de la charge.
Cet- te tendance à la formation de surcuits est une conséquence pra- tiquement inévitable de la rapidité de combustion et elle de manifeste lorsque tout le gaz brûlé est du gaz de four à coke, lequel passe avec l'air de combustion fortement réchauffé dans les extrémités inférieures des carneaux verticaux ayant la lon- geur de ceux employés dans les fours à coke modernes du type courant habituellement de grande dimension. En amenant le gaz combustible au oarneau vertical en partie au fond des carneaux et en partie à un niveau supérieur, notablement au-dessus de la sole des chambres du four, l'intensité relative de la combus- tion dans la partie supérieure du oarneau se trouve augmentée, d'en il résulte une bonne uniformité dans la combustion et dans l'effet de chauffage sur toute la longueur du carneau.
Dans le four oombiné représenté, lorsque le gaz combustible est du gaz de haut-fourneau ou autre gaz à faible pouvoir calori. que, les chambres de récupération E entre les paires alternées de piédroits D servent à réchauffer le gaz combustible, qui est alors amené à la partie inférieure des carneaux par les conduits correspondants E', tandis que les chambres de récupération res- tantes E servent au réchauffage de l'air de combustion, amené aux oarneaux par les conduits restants E'. La présente invention ne concerne pas directement le fonctionnement du four représenté lorsque ce dernier est chauffé et conduit comme four à gaz, au moyen d'un gaz à faible pouvoir calorifique amené aux oarneaux par les conduits, de récupérateurs E'.
Dans ce cas, et avec un tel gaz, la combustion a lieu beaucoup moins rapidement qu'avec du gaz de four à coke et une combustion suffisamment uniforme
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sur la longueur des différents carneaux 0 peut être obtenue sans avoir recours aux dispositions particulières qui oaraoté- risent la présente invention.
Comme indiqué plus haut, la pré- sente invention s'applique aussi bien à un four à coke droit (etraight oven) brûlant du gaz de four à ooke, qu'à un four à ooke combiné, mais l'un des avantages de la présente inven- tion réside en ce que les caractéristiques constructives spécia. les nécessaires pour sa réalisation sont d'une simplicité tel- le qu'elles peuvent facilement être employées dans un four oom- biné, dans lequel la disposition de deux conduits de récupéra- teur E' à l'extrémité inférieure de chaque oarneau vertical rend l'exécution de ces caractéristiques constructives spéoia- les aux extrémités inférieures des oarneaux plus simple que dans le cas d'un four à coke droit.
Si, dans la construction représentée aux figures 1 à 4, il se produit mie fuite de gaz entre deux conduits H et J si- tués côte à cote dans le même piedroit, cette fuite, si elle n'est pas excessive, ne risque pas d'avoir de conséquences graves. On peut éviter cependant la nécessité d'avoir côte à cote deux conduits de gaz combustible H et J dans chaque piè- droit en sacrifiant légèrement la facilité de réglage, ce qui peut être obtenu en reliant les conduits J'et les conduits H' au même canal de gaz combustible H, comme représenté aux figures 5 à 7, Dans la construction représentée dans cette dernière figure, taut réglage des quantités relatives de gaz amenées par les canaux H' et J' doit nécessairement être effec- tuée par le remplacement des ajutages ou nez de brûleurs K.
La conduite extérieure d'amenée de gaz L A, (voir figure,6), dans la construction des figures 5 à 7, ne diffère de la con- duite .5 des figures 1 à 4 que par la suppression du branche- ment L .
Lorsque tout l'air nécessaire à la combustion du gaz, ame- né simultanément par les conduits supérieur et inférieur de oha- quecarneau, pénètrs dans le carneau à sonextrémitéinférisure,
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on peut supprimer tonte tendance à la production d'une combus- tion intense à flamme courte de la portion de gaz combustible amenée par le conduit inférieur H' dans chaque carneau en ali- mentant les deux conduits H' et J' de chaque carneau à des in- tervalles alternés. Une disposition permettant d'obtenir de ré- sultat est représentée aux figures 8, 9, et 10, et comprend, outre les connexions extérieures représentées à la figure 4, un robinet spécial 0 entre chaque valve L4 et les branchements correspondants L et L .
Le robinet 0 est traversé par tout le gaz qui vient de la valve L et fait passer ce gaz, soit au branchement L2 et aux conduits H', soit au branchement L3 et aux conduits J', suivant que le robinet U est dans la position représentée à la figure 9, ou dans la position de la figure 10.
Gomme représenté, le robinet 0 est muni d'un levier 0', relié à une partie 02 du mécanisme d'inversion ayant des mouvements non en phase avec ceux du mécanisme de renversement proprement dit L6.
Grâce à la disposition représentée aux figures 8, 9 et 10, les quantités relatives de gaz amenées aux conduits H' et J' dans chaque carneau peuvent être modifiées en faisant varier la durée relative des périodes pendant lesquelles le robinet correspondant 0 occupe les positions respectives des figures 9 et 10.
Par exemple, si les orifices M2 des branchements L2 et L sont proportionnés de façon laisser passer du gaz avec des débits égaux, et si la valve Lest ouverte pendant 30 minu- tes à chaque période d'inversion, des quantités égales de gaz seront amenées aux conduits supérieur et inférieur/si/la partie du mécanisme d'inversion 02 est établie de façon à maintenir le robinet 0 dans les positions indiquées aux figures 9 et 10 pendant les première et dernière moitié respectivement de cha- que période de 30 minutes pendant laquelle la valve oorrespon- dante L est ouverte.
Si le robinet 0 occupe les positions repré. sentées aux figures 9 et 10, pendant 17 minutas et 13 minutes respectivement de chaque période de 30 minutes pendant laquelle @
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la valve correspondante L est ouverte,, la quantité de gaz amenée à l'orifice d'entrée correspondant, situé au niveau su- périeur, sera plus grande que ce+le amenée à l'orifice situé à un niveau inférieur. il est évident que le mole de réglage décrit pour l'ame- née de gaz aux différents canaux H et J ne dépend pas de l'em- ploi d'un robinet d'inversion du type particulier représenté aux figures 8,9 et 10.