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Four vertical poux le traitement thermique de combustibles.
Les avantages des fouis verticaux servant au traite- ment thermique de combustibles, tels que les fours à chambre verticale pour la production du gaz et du coke, sont connus. Ils sont basés essentiellement sur la commodi-
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té de l'enfournement et du détournement dans les chambres de traitement, ces opérations ayant lieu uniquement par le propre poids du combustible. En outre, les fours verticaux n'exigent qu'une surface de base relativement petite et leur construction est presque toujours relativement simple.
Les fours obliques, tels que les fours à chambre oblique, ont sensiblement les mêmes avantages en ce qui concerne l'enfourne ment et le détournement;leur construction générale est plus compliquée et ils exigent, lorsqu'ils ont une grande lon- gueur, beauooup de place et un soubassement coûteux. La production et le rendement économique de tous les fours ser- vant au traitement thermique de combustibles,pour la distil- lation, gazéification,cokéifioation, carbonisation lente, etc..augmentent avec la capacité des différentes chambres de traitement, ce qui fait qu'on cherche généralement à construire des chambres de traitement aussi grandes que pos- sible dans le cadre des besoins envisagés.
Si l'on passe d'une part de chambres obliques à des chambres verticales, lorsqu'il faut des chambres particulièrement grandes, la hauteur des chambres verticales est d'autre part liée aussi à certaines conditions, ce qui fait qu'on ne peut pas don- ner une hauteur quelconque aux chambres. Suivant le oombustib. le à traiter, une hauteur de ohambre trop grande peut avoir des inoonvénients en ce que le oombustible souffre déjà de la grande hauteur de chute au moment de l'enfournement;
la hauteur de ohute a également pour oonséquenoe que le com- bustible se répartit à l'intérieur de la chambre aveo une densité très inégale,ce qui fait que la structure des cou- ohes inférieures de la charge est sensiblement plus dense que celle des couches supérieures.Abstraotion faite de la
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hauteur de ohute,la forte pression qui agit sur les couches inférieures de combustible est d'ailleurs également nuisible à beaucoup de combustibles, ce qui fait qu'il se produit des quantités considérables de déchets pulvérulents et de menu ooke.
Dans la distillation de combustibles le tassement den- se de ceux-ci, a aussi des inconvénients à cause de la hau- teur des couches, parce que les gaz qui se produisent ne peu- vent pas traverser le oombustible et provoquent ainsi des accumulations, des surpressions et des défauts d'étanchéité.
En outre, et avant tout,la hauteur des chambres de traite- ment est très limitée lorsqu'on utilise le chauffage inté- rieur, parce que les gaz de chauffage ou de léchage ne peuvent pas traverser non plus la haute couche de combustible.Dans les fours à cuve de grandes dimensions, les gaz de léchage sont ordinairement introduits au centre au moyen de dispo- sitifs semblables à des grilles et il faut qu'ils se répar- tissent uniformément sur la seotion de la cuve.En réalité toutefois, les gaz oherohent le chemin qui présente la plus petite résistance;lorsque la matière est répartie uniformé- ment,il se produit donc de véritables "chemins de gaz",tan- dis que des parties considérables de la matière se sont baignées par le gaz de chauffage qu'insuffisamment ou pas du tout.
L'invention permet d'éviter, d'une façon très efficace, les inconvénients ci-dessus des fours verticaux servant au traitement thermique de combustible. On obtient ce résultat en faisant faire un ou plusieurs coudes brusques à l'axe vertical de la ou des chambres de traitement, de façon qu'il n'y ait plus, dans le sens vertioal, de section cohérante de la colonne de charge. On obtient ainsi pour
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ainsi dire plusieurs chambres obliques superposées et mon- tées en série, ce qui donne naissance à un four réunissant les avantages des chambres verticales et des chambres obliques, sans en avoir les inconvénients.
La charge sur les parties les plus basses de la charge de chaque section de chambre n'est déterminée que par la distance, mesurée verticalement, entre les parois des chambres de traitement, tandis que oelle des composants de la pression qui est pro- duite par la charge latéralement dans le sens de l'axe coudé de la chambre n'est qu'une fraction de cette pression.
On évite donc des pressions fâcheuses à l'intérieur de la charge, ainsi que leurs conséquences désagréables.Lorsqu'on utilise le chauffage intérieur,le changement continuel le direction fait toujours passer le gaz de léchage dans de nouvelles parties de la charge, ce qui fait qu'il ne peut plus se produire de chemins de gaz.La matière ne peut plus souffrir non plus de trop grande hauteur de chute, par- ce qu'elle ne tombe jamais qu'entre deux surfaces inclinées et qu'elle parcourt d'ailleurs la chambre de traitement gra- duellement et en glissant.
Suivant l'invention, les coudes brusques de la chambre verticale de traitement sont obtenus à l'aide de garnitures intérieures comportant des surfaces de glissement et appliquées sur deux parois opposées de la chambre de traitement.Pendant l'enfournement et le détournement, la matière glisse sur les surfaces de glissement de ces garnitures intérieures de la chambre de traitement lorsqu'il s'agit d'un fonctionnement discontinu, ou bien elle glisse continuellement sur les surfaces de glissement dans les
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fours à fonctionnement continu.
Pour obtenir un four ayant la plus grande production possible et pouvant être chauffé le cas échéant par un chemin de chauffage unique, on combine de préfé- rence deux ou plus de deux chambres de traitement entre elles de façon que les différentes parties obliques des chambres de traitement prises deux à deux se réunissent entre elles à l'endroit de leurs coudes.
Les surfaces inté- rieures des chambres de traitement sont constituées par des garnitures intérieures comportant des surfaces de glisse- ment appropriées, ces garnitures étant montées entre les deux parois latérales planes de la chambre de traitement.Suivant l'invention, lorsque la largeur de la chambre de traitement est suffisante, plusieurs rangées verticales de garnitures intérieures de ce genre comportant des surfaces de glissement et décalées entre elles peuvent être montées entre les deux parois latérales planes de la chambre de traitement. Ces garnitures intérieures constituent également pour ainsi dire des chambres obliques dont les parois présentent toutefois des lacunes, mais il faut encore qu'il n'y ait dans la charge aucune section verticale continue.
Lorsque la chambre de traitement conforme à l'invention est chauffée de l'extérieur, la chaleur peut être apportée à partir de l'une des deux parois latérales planes, ou des deux, ce qui a l'avantage que les conditions de chauffage sont à peu près les mêmes que pour les chambres obliques ou verticales normales.Toutefois la chaleur peut aussi être apportée à partir de l'une des deux parois laté- rales coudées, ou des deux, ce qui sera presque toujours moins avantageux en ce qui concerne l'utilisation de la cha- leur, cette disposition étant toutefois particulièrement éco-
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nomique en ce que les espaces morts qui,dans d'autres con- ditions, sont produits par les coudes, peuvent être utilisés d'une façon pratique pour le chauffage.
Lorsque la chambre de traitement est chauf- fée de l'intérieur, on utilise, suivant l'invention,au-des- sous des garnitures intérieures qui déterminent la forme de la chambre de traitement, des consoles obliques pouvant servir d'une part à supporter les garnitures intérieures, mais ayant en particulier pour but de diriger les gaz de léchage vers le centre de la chambre de traitement, pour éviter que ces gaz ne cherchent à passer principalement le long des parois planes.
Dans un four conforme à l'invention on peut faire arriver les gaz de léchage comme d'habitude à partir d'un seul endroit.Il est toutefois préférable de faire arriver les gaz de léchage à plusieurs degrés. On obtient ainsi une action calorifique plus uniforme sur la matière et une production plus grande, pour une même section du four. L'arrivée de la chaleur à plusieurs degrés permet aussi de donner au four une hauteur quelconque en ce qui concerne le chauffage, car les gaz de balayage ne peuvent pas se refroidir trop fortement.
L'arrivée des gaz de bala- yage à plusieurs degrés a aussi un avantage par- ticulier qui est la réduction de la vitesse de ces gaz dans la chambre de traitement,ce qui fait qu'on évite efficacement la contamination,par des poussières, du goudron qui peut être obtenu et, en général, l'entraînement de poussières par les gaz d'échappement. Lorsque les gaz de léohage arrivent à un seul degré, il faut que la vitesse des gaz de léchage chauds qui entrent soit un multiple de la vitesse au point de sortie, car il faut d'abord vaincre, sur le long parcours à
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travers la chambre de traitement, les résistances produite par la charge, et avant tout, car les gaz de léchage sont refroidis rapidement parla charge au cours de leur passage, ce qui fait que leur vitesse diminue fortement pour un vo- lume plus petit.
Toutefois, lorsque les gaz de léchage ar- rivent à plusieurs degrés, il est possible de maintenir la vitesse des gaz pratiquement égale dans toutes les couches de la matière.
On fait arriver les gaz de léchage de préfé- rence par les cavités ou canaux qui se forment, par suite du talus formé par la charge, au-dessous des garnitures intérieures comportant des surfaces de glissement;toutefois on peut les faire arriver aussi par des canaux particuliers ménagés à l'intérieur des garnitures et comportant des ouvertures dirigés vers le bas. Ceci empêche des parcelles de combustible de pénétrer dans les canaux d'arrivée.Des registres ou organes analogues permet.tent, de préférence, de régler les ouvertures de canaux d'arrivée, ce qui fait qu'il est possible de commander parfaitement le ohauf- fage intérieur de la chambre de traitement.
On peut faire fonctionner le four conforme à l'invention d'une façon particulièrement avantageuse en utilisant aussi un chauffage extérieur en plus du chauffage intérieur. Ce chauffage est obtenu de préférence de la façon suivante.On donne aux garnitures intérieures de la chambre de distillation des dimensions telles que les surfaces de glissement inclinées, au-dessous desquelles le gaz de léchai est introduit, jouent le rôle de surfaces de chauffage.A cet effet, il est indispensable de donner aux surfaces de chauffage des dimensions relativement grandes, parce que la
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chute de température entre les gaz et la charge n'est que faible.Pour obtenir un chauffage extérieur efficace, e'est- à-dire pour que les gaz chauds agissent de l'intérieur des garnitures sur la charge,
il faut donner à ces garnitures intérieures une forme correspondant aux règles connues de la transmission de la chaleur, c'est-à-dire qu'il faut don- ner aux épaisseurs des parois des garnitures et à la sec- tion de passage des gaz des dimensions telles que la trans- mission de la chaleur soit assurée de la meilleure façon possible.
On peut aussi obtenir une augmentation de la surface de chauffe, de façon pratique, en montant, sur la face inférieure des garnitures servant à guider les gaz de léchage, d'autres garnitures symétriques dont les surfaces obliques sont perforées. Ceci a pour effet de doubler la section de passage des garnitures et par consé- quent aussi la surface utilisable, le chauffage extérieur ayant lieu essentiellement par les surfaces de glissement supérieures, tandis que les gaz servant au chauffage inté- rieur passent à travers les ouvertures des surfaces obliques inférieures.
Pour éviter que les gaz de léchage ne sortent des garnitures par les ouvertures de sortie inférieures sans chauffer efficacement les surfaces de glissement supérieures de ces garnitures, une cloison sur toute la longueur de laquelle sont pratiquées des ouvertures réglables est montée suivant l'invention, entre les garnitures intérieures symétriques. On peut alors faire en sorte que les gaz de léchage qui entrent dans le canal supérieur ainsi formé entrent dans le canal inférieur et en sortent pour pénétrer dans la charge, répartie sur la longueur du oanal tout à fait à volonté.
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à fait à volonté.
Lorsque les garnitures intérieures sont très longues, il est difficile,la cloison étant montée de la façon décrite plus haut, de répartir les gaz de léchage sur toute la longueur des garnitures. Dans ce cas on monte entre les garnitures symétriques une cloison ne comportant qu'une ouverture de passage à une extrémité, de façon que le courant gazeux traverse le canal supérieur horizontale- ment d'un bout à l'autre et n'entre qu'ensuite dans le canal inférieur.
Pour obtenir aussi avec sûreté,dans le canal inférieur,une répartition uniforme des gaz, ou la réparti- tion qu'on désire,les orifices de sortie du canal inférieur comportent des registres pour le réglage du courant gazeux.
On peut ainsi produire également une compensation en chauf- fant le canal supérieur à l'entrée des gaz de léchage plus fortement qu'à la sortie de ces gaz,de façon que la charge soit chauffée extérieurement, à l'entrée des gaz, plus fortement qu'à leur sortie. A cet effet, les registres du canal inférieur peuvent être réglés de façon qu'à l'entrée des gaz dans le canal inférieur il en sorte plus de gaz qu'à l'extrémité opposé de ce canal, et que la charge subisse un chauffage intérieur plus intense à l'endroit ou le chauffage extérieur est moins intense.
Pour les garnitures intérieures, ainsi que pour les paois du four, on peut utiliser des matériaux réfractaires quelconques adaptés de préférence aux températures maxima à envisager. Les garnitures intérieures en particulier peuvent être par exemple en terre réfraotaire ou en acier réfractaire ou encore en fonte lorsque les températures envisagées le permettent. Lorsque les garnitures intérieures sont en terre
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réfractaire ou en matière analogue,les surfaces de glissement de ces garnitures comportent une glaçure, suivant l'invention ce qui augmente sensiblement la capacité de glissement pour la charge.
Différents modes de réalisation de l'inven- tion sont représentés schématiquement à titre d'exemple dans les dessins annexés:
Fig.l est une coupe verticale d'un four à chambre verticale à chauffage extérieur,
Fig.2 est une coupe verticale d'une partie d'un autre mode de réalisation de la ohambre de traitement du four,
Fig.3 est une coupe verticale par la ligne A-B de Fig. 4, d'une partie d'une chambre de traitement comportant l'application de différents autres modes de réalisation de l'objet de l'invention,
Fig.4 est une coupe verticale par la ligne C-D de Fig.
3,
Fig.5 représente un mode de réalisation dans lequel des corps en forme de toits et des appendices latéraux sont montés dans la chambre de traitement,
Fig.6 représente un autre mode de réalisation dans lequel plusieurs chambres de traitement coudées suivant l'invention sont juxtaposées, Fig.7 représente un autre mode de réalisation dans lequel une chambre de traitement est divisée, par des closisons coudées, en plusieurs chambres de traitement juxtaposées,
Fig.8 est une coupe transversale verticale
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d'une garniture intérieure par la ligne E-F de Fig. 9,
Fig.9 est une coupe longitudinale verticale par la ligne G-H de Fig. 8.
La Fig. 10 est une coupe transversale verticale d'une variante de garnitures intérieures par la ligne I-K de Fig. 11,
Fig. 11 est une coupe longitudinale verticale par 14ligne L-M de Fig. 10.
Le four à chambre verticale représenté en
Fig. 1 fonctionne à chauffage extérieur, le générateur 1 ser- vant à chauffer la chambre verticale 2 comportant plusieurs coudes suivant l'invention. Ce chauffage a lieu au moyen des carneaux 3 dans lesquels les gaz de chauffage entrent en passant par le canal 4. Les gaz d'échappement sortent par le oanal 5 et entrent dans le oarneau 6. La ohambre 2 est coudée de façon qu'il n'y ait une colonne de charge oohérente dans aucune section verticale. On obtient pe résultat en faisant en sorte que la pression exeroée sur la charge ne soit dé- terminée à peu près, abstraction faite de sa composante la- térale relativement faible, que par la distance verticale entre deux surfaces inclinées successives.
Les surfaces de glissement 7 des parois de la chambre sont naturellement inclinées comme dans tous les modes de réalisation suivants, et font un angle plus grand que l'angle de talus de la ma- tière,pour assurer le glissement de la charge, soit pendant le traitement thermique lorsque le fonotionnement est conti- nue,soit pendant l'enfournement et le défournement lorsque le fonctionnement n'est pasontinu.
Les Figs. 2 à 7 dont il va être question, ne représentent chacune que la forme de la chambre de traitement
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sans corrélation aveo le reste du four.
Fig.2 représente un mode de réalisation à chauffage intérieur dans lequel des tronçons courts et vertioaux 9 sont intercalés entre les différentes parties la inclinées 8 de chambre. Les gaz de chauffage sont intro- duits dans la ohambre de traitement par les canaux d'arrivée 10 et les oanaux 11, les orifices de sortie des canaux se trouvant de préférence sur les faoes inclinées inférieures des parois de la chambre, pour empêcher la charge d'entrer dans les canaux 11.
Dans le mode de réalisation représenté par Figs. 3 et 4, deux chambres de traitement sont reliées entre elles, plusieurs modes de constructi'on possibles étant représentés dans ces Figures. Les chambres de traitement coudées 12 et 13 se réunissent par leurs coudes 14 de façon à produire une chambre unique interrompue par des garnitures intérieures prismatiques 15,16,17,18. Sous ces garnitures se trouvent des oonsoles obliques 19 (Fig.4) qui servent à éoarter les gaz de léchage desparois latérales de la ohambre de traitement et à les conduire vers le milieu de la chambre.
Les gaz de léohage entrent dans la ohambre de traitement d'une part en passant par les canaux latéraux 20, 21 et d'autre part en passant par les canaux 22,23,24 ménagés dans les corps prismatiques intérieure.Au lieu de canaux particuliers 20 ménagés au-dessous des garnitures intérieures latérales, on peut utiliser aussi pour faire arriver des gaz de léchage des canaux constitués simplement par le talus de la charge au-dessous de ces garnitures.Les canaux d'arrivée 25 peuvent être réglés comme d'habitude au moyen de registres 26.Les gaz de léchage qui montent dans la
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chambre de traitement sont déviés par ohaoune des surfaoes inclinées et obligés de traverser uniformément toutes les parties de la charge.
Dans le mode de réalisation représenté par Fig. 5, le but de l'invention est atteint par le montage de corps métalliques 27 et d'appendices latéraux 28 à l'intérieur. Ces dispositifs ont également pour effet qu'il n'y a plus de section vertioale oohérente de la charge.
Le chauffage peut avoir lieu de l'extérieur ou par exemple de l'intérieur, les gaz de chauffage arrivant sous les garnitures ou à l'intérieur de celles-ci.
Dans le mode de réalisation représenté par Fig. 6, plusieurs chambres de traitement 29 coudées suivant l'invention sont juxtaposées et ohauffées de l'extérieur à partir des surfaces inolinées. Le chauffage à lieu au moyen de canaux de chauffage 30 constitués par les angles adjacents des différentes chambres de traitement coudées.
Dans le mode de réalisation représenté par Fig. 7 la ohambre de traitement est divisée par plusieurs cloisons coudées 31 en un assez grand nombre de ohambres de traitement juxtaposées 32. Dans ce cas, le chauffage a lieu extérieurement à partir des surfaces latérales planes, comme en Fig. 1.
Les modes de réalisation représentés en Figs.
8 à 11, représentent différentes garnitures intérieures montées dans le four et servant à assurer simultanément le chauffage intérieur et le chauffage extérieur.
Les garnitures, Figs.7 et 8, sont obtenues de la façon suivante:
On adapte au-dessous de la garniture supé- rieure normale 94, qui a une forme semblable à celle de la garniture 17 en Fig. 3, une garniture symétrique 35 cor-
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respondante.On obtient ainsi dans ce cas une section en forme de losange. Les garnitures 34 et 35 sont séparées l'une de l'autre par une cloison 36 comportant des ouvertures 37 sur toute sa longueur. Les ouvertures 37 sont réglables au moyen de registres 38. La partie supérieure 34 est limitée par les parois 41 qui constituent les surfaces de glissement 42 pour la marge. Sur ses surfaces inclinées 39 la partie in- férieure 35 de la garniture comporte des orifices debortie 40 pour les gaz de léchage.
La disposition et le nombre des ouvertures 37 et 40 peuvent être quelconques. Les gaz de léchage entrent dans le canal supérieur constitué par la partie 34 et traversent ce canal dans le sens de la lon- gueur pour pénétrer par les ouvertures 37 suivant la posi- tion des registres 38, dans le canal constitué par la partie inférieure 35. Pendant qu'ils traversent le canal supérieur, les gaz cèdent leur chaleur à la charge à travers les parois 41 qui comportent les surfaces de glissement 42, ce qui fait qu'on obtient à cet endroit un chauffage extérieur. Les gaz qui passent dans le canal de la partie inférieure 35 assurent en partie encore un chauffage extérieur à travers les parois de la partie 35, mais ils pénètrent dans la charge en passant essentiellement à travers les ouvertures 40 et ils assurent alors un chauffage intérieur.
Les garnitures intérieures (Figs. 10 et 11) correspondent sensiblement aux garnitures intérieures qui viennent d'être décrites, sauf que la oloison 43 montée entre les parties 34 et 35 est oontinue sur toute sa longueur et ne comporte qu'une ouverture de passage 44 (Fig.ll) à l'une de ses extrémités. Dans ce cas les orifices de passage 40 de la partie 35 comportent de préférence des
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registres 45, de façon qu'on puisse régler à cet endroit le oourant de gaz venant du oanal de la partie supérieure 34, et entrant dans le canal de la partie inférieure 35.L'ouverture de passage 44 peut naturellement comporter aussi un registre.
Les ouvertures 40 de la garniture du mode de réalisation (Figs.8 et 9) peuvent aussi comporter des registres comme dans le mode de réalisation (Figs. 10 et 11).
On peut naturellement, d'une façon analogue, agrandir des garnitures intérieures d'une autre forme, par exemple des garnitures semi-circulaires ou en forme de triages rectangles, en adaptant sous ces garnitures des garnitures symétriques suivant l'invention.
Les matériaux utilisés pour la construction des chambres de traitement et des garnitures intérieures peuvent naturellement être des matériaux réfraotaires quelconques, suivant les températures à utiliser. Les garnitures intérieures peuvent être par exemple en terre réfraotaire, en acier réfraotaire ou en matière analogue.
Lorsque les garnitures intérieures sont en terre réfrao- taire ou matière analogue, leurs surfaces de glissement peuvent comporter une glaçure pour augmenter le glissement.
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