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Perfectionnements aux fours à coke
La présente invention a trait aux fours à coke et concerne particulièrement les fours à coke à récupération de sous- produits et à régénération de chaleur, comportant des chambres de cokéfaction allongées horizontalement et séparées par des piédroits et est caractérisée principalement pat une disposition spéciale de carneaux de chauffage, de régénérateurs etde tuyauteriesd'alimentation et d'échappement de gaz combinés de façon à constituer une structure de four résistante, simple et assurant une distribution de chaleur constante et facilement réglable.
Suivant la présente invention, un'dispositif de chauffage distinct est prévu pour chacune des extrémités ou moitiés de chaque piédroit, chacun de ces dispositifs comprenant un conduit horizontal supérieur relié à un groupe de oarneaux verticaux prévus dans la section ou quart de la longueur de piédroit adjacent au côté correspondant de la batterie et un second groupe de carneaux verticaux
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prévus dans la section ou quart de la longueur de piédroit adjacent au plan médian vertical de la batt@rie, ainsi qu'un groupe ou série d'éléments régénérateurs individuels pour les cerneaux de chaque groupe, Les éléments régénérateurs sont disposés suivant des rangées parallèles au piédroit et un gaz combustible pauvre est utilisé pour chauffer les fours,
les éléments régénérateurs dune rangée sur deux servant à préchauffer le gaz pauvre et ceux des rangées intermédiaires servent à préchauffer l'air et, pour permettre cette utilisation, chaque cerneau vertical est relié, à son extrémité inférieure, à un élément régénérateur préchauffeur de gaz d'une rangée et à un élément régénérateur préchauffeur d'air d'une rangée adjacente. Chaque élément régénérateur est aussi relié deux carneaux faisant partie respectivement de deux piédroits adjacents, de sorte que tous les éléments régéné- rateurs peuvent servir à. préchauffer de l'air lorsqu'on se sert d'un gaz combustible riche qui n'a pas besoin d'être préchauffé par le régénérateur.
Le gaz combustible riche est fourni aux carneaux verticaux par des conduite d'alimentation de gaz individuels s'élevant à l'intérieur des cloisons qui séparent les éléments régénérateurs et munis de dispositifs de réglage individuels installée audessous de la structure du four, Des moyens convenables sont prévus pour fournir des quantités convenablement ré- glées d'air ou de gaz à préchauffer et pour retirer la quantité convenable de gaz d'échappement de l'extrémité inférieure de chaque chambre ou élément régénérateur.
Les fours à coke du type comprenant une rangée un*- que de came aux de chauffage verticaux reliés à leurs extrémités supérieures par un seul conduit horizontal sapérieur dans chaque piédroit ont été très employés autrefois et étaient remarquables par leur résistance mécanique et par la simplicité de leur construction.
Toutefois, dans
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ces dernières années, ces fours à coke ont généralement été remplacée par d'autres types qui sont plus compliqués et moins satisfaisants du point de vue de la construc- tion, mais qui assurent une meilleure distribution de la chaleur, comme l'exigent les fours à coke modernes de gran- de capacité travaillant avec des périodes de cokéfaction relative ment courtes-
La présente invention conserve les avantages de construction du type de four à coke antérieur susmention- né et rend possible une distribution de chaleur au moins aussi bonne que celle su'on peut obtenir avec l'un quel- conque des types plus compliqués de fours couramment em- ployés à l'heure actuelle.
Le volume du courant de gaz passant dans chacun des deux dispositifs de chauffage n'est que la moitié de ce qu'il devrait être dans le cas d'un dispositif de chauffage unique pour le piédroit en- tier et, sans affaiblir ou compliquer la structure du four, il devient ainsi possible de donner aux conduits horizontaux supérieurs et à tous conduits d'admission et d'échappement horizontaux se rapportant aux éléments régénérateurs une section transversale suffisamment gran- , de pour maintenir le maximum de vitesse du courant de gaz passant dans ces conduits à une valeur suffisamment faible -- même dans le, cas des fours lesplus grands -- pour éviter les effets nuisibles, sur la répartition des cou- rants entre les différents oarneaux verticaux, de la vi- tesse élevée du gaz dans les conduits horizontaux,
incon- vênient que présentaient les fours antérieurs dans les- quels tous les gaz de chauffage se rapportant à chaque piédroit devaient passer à travers un seul conduit hori- zontal supérieur et dans lesquels le volume des courants de gaz passant dans les conduits dtadmission et d'éohap- pament des éléments régénérateurs était augmenté dans une mesure correspondante. Une telle diminution du débit est
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spécialement avantageuse, étant donné que la perturbation créée sur la distribution par la vitesse du gaz dans les conduite de ce genre est proportionnelle au carré de la vitesse.
Les régénérateurs individuels ont jusqu'ici été très employés pour les oarneaux verticaux, et l'application d'un piédroit comportant deux conduits horizontaux au périeurs disposés bout à bout et reliée respectivement à des carneaux verticaux correspondants d'une moitié du piédroit a été proposée de temps à autre, quoique les piédroits de ce genre n'aient pour ainsi dire pas été employés en réalité. Le présent four est toutefois le premier dans lequel chacune des moitiés d'un piédroit . a été munie d'un dispositif de ohauffage distinct comprenant un conduit horizontal supérieur, des carneaux de chauffage verticaux et des éléments régénérateurs dis- tinots pour les différents oarneaux verticaux.
Le présent four est aussi le premier qui comporte des carneaux de chauffage verticaux reliés sous forme de groupes par des conduits horizontaux supérieurs et qui comporte des dispositifs permettant de régler exactement les quantités d'air de combustion et de gaz combustible -- à wolonté riche ou pauvre -- nécessaires pour chaque oarneau, ces dispositifs étant situés à un niveau plus bas que les éléments régénérateurs, endroit où les températures qui règnent sont assez basses pour permettre facilement un réglage de ce genre,
L'invention est en outre caractérisée par des dispositions spéciales des conduits alimentant les régénérateurs et des tuyauteries à gaz d'échappement,
lesquel- les dispositions sont désirables en raison de leur simplioité mécanique et de leur construction ramasser
Une autre caractéristique de la présente invention, avantageusement, mais non nécessairement appliquée avec les caractéristiques précédentes, réside dans l'applioa
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tion de la capacité constituée dans l'infrastructure du four à titre de réservoir d'air pour fournir de l'air sous une pression supérieure à celle de L'atmosphère, par l'intermédiaire de tuyauteries convenables, aux éléments régénérateurs dans lesquels cet air est préchauffe, de telle sorte que Les dispositifs d'alimentation en air sous pression des régénérateurs sont simplifiés;
que les variations de pression tendant à créer des inégalités dans l'alimentation en air des différents éléments régé- nérateurs sont pratiquement supprimées ; etqu'une venti- lation efficace de ladite capacité de L'infrastructure est assurée, de sorte que les ouvriers qui pénètrent dans cette capacité ne sont pas gênée dans leurs travaux par la chaleur ou par des conditions atmpsphériques défavorables.
Fig. 1 des dessins annexés est une vue en plan schématique d'une batterie de fours à coke; fig, 2 est une coupe suivant 2-2 (fig. 1); fig. 3 est une coupe dont la partie gauche est prise suivant la ligne brisée 3-3 (fig, 4) et dont la partie droite est prise suivant la ligne brisée 3-3A (fige 4); fig. 3A est une coupe représentant un détail de oonstruotion; fig. 4 est une coupe partielle, la partie gauche étant prise suivant la ligne 4-4 (fig, 3) et la partie droite suivant la ligne 4A-4A (fige 3); fig, 5 est une coupe horizontale partielle suivant 5-5 (fig, 3); fig, 6 est une coupe horizontale partielLe suivant la ligne brisée 6-6 de fig. 3;
fig. 7 est une coupe partielle représentant les obturateurs inverseurs d'air situés d'un des côtés de la batterie, cette coupe étant prise suivant la ligne 7-7 de fig, 3, les obtura- teurs inverseurs d'échappement n'étant pas représentés dans cette figure; fig. 8 est une coupe partielle suivant 8-8 (fig, 3); fig, 9 est une coupe verticale partielle analogue à fig, 3 et représente un autre mode de réalisation du dispositif dtalimentation en gaz pauvre;
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fig, 10 est une vue en élévation partielle représentant les obturateurs inverseurs des dispositifs d'alimentation d'air et de gaz du mode de réalisation de fig, 9 ;
fig, 11 est une vue de cote partielle représentant une disposition modifiée des obturateurs inverseurs et des tuyauteries d'alimentation; figé 12 est une coupe partielle suivant 12-12 (figs 11); fig, 13 est une coupe suivant 13-13 (fig.11).
Chacun des piédroits séparant les cornues adjacentes A du four comprend quatre groupes de carneaux verticaux B, B',b' et b disposés bout à bout, le courant des gaz de chauffage, à un instant quelconque, s'effectuant dans un des sens (vers le haut ou vers le bas) dans les oarneaux B et b et en sens inverse (vers le bas ou vers le haut) dans les carneaux B1 et b1. Les extrémités supérieures des carneaux B et B' de chaque piédroit sont reliées à un carneau horizontal supérieur D, qui est dispo- sé bout à bout avec le conduit horizontal supérieur d auquel sont reliés les carneaux correspondants b et b'.
A la partie supérieure des oarneaux se trouvent les briques ou registres coulissants usuels 0 auxquels on peut avoir accès à travers les conduits usuels C1 du toit.
Les oarneaux verticaux sont reliés, à leurs extrémi- tés inférieures, aux éléments ou chambres de régénérateur disposés suivant des rangées transversales au-desssous des oornues A. pomme représenté, il existe autant d'éléments régénérateurs dans chaque rangée quil existe de oarneaux verticaux dans chaque piédroit; et chaque carneau verti- cal est relié par un conduit F5 à une chambre de régénérateur d'une rangée adjacente et par un conduit F6 à une ohambre de régénérateur d'une autre rangée adjacente, la double communication permettant de préchauffer du gaz combustible pauvre dans les régénérateurs d'une rangée pendant que s'effectue le préchauffage d'air dans les
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régénérateurs d'une autre rangée.
Les chambres de régénérateur de chaque rangée sont divisées en groupes F, F1, f1f, communiquant respectivement avec les groupes de oarneaux B, B', b1 et b.
Les éléments régénérateurs F de chaque rangée sont reliés, à leurs extrémités inférieures, à un tuyau d'ali- mentation métallique H et à un conduit d'échappement en maçonnerie G, tous deux de faible longueur correspondante, et les éléments régénérateurs F1 de la même rangée communiquent aveo un long tuyau d'alimentation métallique adjacent h et un long conduit d'échappement en -naçonnerie g, tous deux s'étendant horizontalement dans la structure du four à partir d'un des cotés; des tuyaux et conduits H, h et G, g, analogues aux précédents et s'étendant horizontalement à partir de l'antre côté dans la structure du four, sont reliés aux éléments régénérateurs f ET F1 de la rangée.
Pour chacun des éléments régénérateurs desservis par un tuyau H ou h quelconque, ce tuyau possède un orifice d'échappement individuel H5 exactement établi pour fournir la quantité convenable d'air ou de gaz, chaque tuyau étant démontable pour permettre de modifier le débit de ses orifices h5. La quantité de gaz passant de chaque élément régénérateur dans le conduit G ou g correspondant est réglée par un orifice de dimensions convenables que présente un organe métallique à orifice individuel ou un bâti à tuyères G5. excepté que, sur les côtés de la batterie, des registres G6 peuvent être avantageusement substitués aux bâtis à orifices.
Les températures régnant à la partie inférieure des régénérateurs sont assez bas- ses pour que les orifices H5 des tuyaux métalliques et les orifices des bâtis à. tuyères G5 effectuent constamment le réglage efficace des débits correspondants,
Pour économiser la place et permettre l'installation
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des obturateurs-inverseurs et des tuyauteries externes qui seront décrite plus loin, les tuyaux courts H sont disposés, comme représenté dans la fig, 4, un de chaque nôté d'une paroi verticale sur deux E et immédiatement près de cette paroi, tandis qua les longs tuyaux h sont disposés similairement par paires sur les cités opposés des parois verticales restantes ;
et les conduits G et g, qui ont ordinairement une section plus grande et exigent plus de place que les tuyaux ou conduits d'alimentation H et h, sont disposés par paires similaires, avec un conduit G immédiatement au-dessus de chaque tuyau h et un conduit g immédiatement au-dessous de chaque tuyau H, les tuyaux H et les conduits G étant situés à un niveau su@é- rieur à.
celui destuyaux h et des conduite g Les tuyaux H et h et les conduits G et g situés d'un des cotés de la structure du four sont respectivement alignés avec les tuyaux et conduits correspondants situés sur le côté oppo- sé de la structure, Avec la disposition de tuyaux et de conduits qui vient d'être décrite, on prévoit de préférence un obturateur inverseur I et un obturateur inverseur K à chacune des extrémités de chaque paroi verticale E.
Chaque obtura- teur I possède deux tuyaux d'admission I5 qui embrassent le poteau correspondant 1 situé à l'extrémité de la paroi verticale et qui sont reliés respectivement aux deux con- duits immédiatement adjacents G ou g; et cet obturateur possède un tuyau d'échappement commun 16 aboutissant à la galerie à gaz d'échappement J située de ce cote de la batterie,, Chaque obturateur K est muni de deux tuyaux d'échappement K5 qui embrassent le poteau correspondant L et sont reliés respectivement aux deux tuyaux immédia- tement adjacents H ou h et cet obturateur comporte un seul tuyau à air ou à gaz K6.
On peut régler le débit des courants passant dans les divers obturateurs invar-
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seurs I à 'aide dtun papillon de réglage I' disposé dans chaque tuyau d'admission I5. De même, chaque tuyau d'éohappement K5 peut comprendre une plaque individuelle à orifice régulateur de débit K analogue au disque à orifice 020 représenté dans la fig. 3A.
La disposition précédemment décrite diminue le nombre desobturateurs inverseurs nécessaires et facilite la disposition des tuyauteries de communication entre les obturateurs et les conduits et tuyaux,
Quoique les tuyaux dtadmission K des obturateurs in- verseurs K destinés aux régénérateurs préohauffeurs d'air puissent recevoir l'air directement de l'atmosphère, ils sont avantageusement alimentés par de l'air sous pression arrivant de la chambre M prévue dans l'infrastructure de four, qui comprend des parois M situées au-dessous des parois E et recevant une forme propre à constituer des parties de colonne M1 séparées par des ouvertures M2.
L'air est fourni à la chambre M par un ventilateur ou compresseur B, et des portes doubles ou portes de aloisons étanches m' sont constituées dans les parois hermétiques m de la chambre M , de façon que les ouvriers desservant le four puissent pénétrer dans cette chambre et en sortir sans risque de fuites nuisibles à travers les ouvertures des portes, En plus des avantages précé- demment mentionnés, la disposition de la chambre M à titre de réservoir d'air diminue les pertes de frottement dans l'appareil d'alimentation d'air et, d'une façon correspondante, la charge du compresseur 14
Pour chauffer le four avec du gaz combustible riche, on relie tous les tuyaux dtadmission K6 des obturateurs inverseurs à.
la chambre M et alimente de gaz combustible riche les extrémités inférieures des carne aux verticaux par les conduits verticaux 0 stélevant à travers les parois verticales E. ces conduits étant chacun reliés
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à un tuyau d'alimentation à branchement individuel o' contenant un dispositif régulateur 02. qui peut être un disque 020 présentant un orifice calibre 021 comme re- présenté dans la fig, 3A. Les tuyaux 0' fournissant le gaz aux oarneaux B et b de chaque piédroit sont reliés par des branchements P1 et P2 et un obturateur inverseur P à une conduite principale d'alimentation en gaz riche P. tandis que les tuyaux 0' fournissant du gaz aux carne aux correspondants B' et b1 sont reliés à la conduite P par un seul branchement P5 et un obturateur inverseur P4.
Lorsque Le four est chauffé par du gaz pautrs, oh interrompt dans chacune des rangées sur deux le courant dtair fourni par les tuyaux H et h aux régénérateurs, par exemple en remplaçant chaque plaque à orifice K7 par un diaphragme plein dans les tuyaux d'échappement K5 des obturateurs correspondants et on fournit alors du gaz pauvre à ces régénérateurs par des conduits verticaux Q re- cevant chacun du gaz par un tuyau d'alimentation individuel Q' muni dtun dispositif régulateur Q2 qui peut être analogue au dispositif 02 et qui) comme ce dernier, est accessible en vue de son réglage dans la chambre M .Les tuyaux Q reçoivent le gaz de la tuyauterie (fig.
3) comprenant un tuyau de branchement latéral q' pour chaque groupe d'éléméns régénérateurs F, des branchements semblables q2, q3, q4 pour les divers groupes d'éléments régénérateurs F', f1 et f, respectivement, une conduite d'alimentation principale QA à laquelle les tuyaux de branchement q'et q2 sont reliés respectivement par l'intermédiaire d'obturateurs inverseurs Q3 et Q4, et une conduite principale QB à laquelle les conduits 1. et q4 sont reliés par l'intermédiaire d'obturateurs inverseurs Q5 et Q6, respectivement.
Comme représenté dans les fig. 1 et 2, les deux galeries à gaz d'échappement J sont reliées à une cheminée
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d'échappement S; et un mécanisme inverseur T, qui peut être actionné à l'aide des câbles usuels, commande les divers obturateurs inverseurs I, K, B3, B4, Q, Q4, Q et Q6 aux intervalles usuels d'une demi-.heure, par exemple, ainsi qutil est nécessaire pour fournir de l'air (ou de ltair et du gaz) aux deux groupes d'éléments régénérateurs de chaque rangée, par exemple aux éléments F et f pendant une période de travail, et pour fournir alors du gaz ionbustible riche, si ctest ce dernier qui est alors utilisé, par les conduits 0 aux carneaux B et b dans lesquels le courant s'effectue de bas en haut à l'instant envisagé,
tout en reliant en même temps les carneaux B1 et b', dans lesquels le courant est alors descendant, aux galeries à gaz d'échappement J par l'intermédiaire des éléments régénérateurs F et f. Après chaoune des périodes de travail décrites, les divers obturateurs sont réglés de façon que les éléments régénérateurs F et f' effectuent alors le préchauffage de l'air (ou de l'air et du gaz) en vue de la combustion dans les oarneaux B' et b, dans lesquels le courant est alors ascendant, tandis que le oourant par les oarneaux B et b et les éléments régénérateurs F et f s'effectue alors de haut en bas vers les galeries J,
On se rend compte que le risque d'ennuis susceptibles de résulter de fuites à travers les parois séparant les différents éléments régénérateurs est très faible La présence de joints ou fissures dans les parois E ne présente pas d'importance dans la pratique, parce qu'il n'existe normalement pas de différence entre les pressions de gaz régnant dans les éléments régénérateurs séparés par ces parois, étant donné que, à un instant quelconque, ces éléments régénérateurs sont soit tous des éléments régénérateurs d'admission. qui sont remplis dair ou de gaz en cours de préchauffage, soist tous des éléments régénérateurs d'échappement, qui sont reliés
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à la galerie d'échappement correspondante J.
La fuite de gaz pauvre à travers la paroi FF séparant les éléments régénérateurs extrêmes adjacents F et F' ou les éléments régénérateurs extrêmes adjacents f et f' présenterait des inconvénients parce qu'elle aurait tendance à provoquer une combustion dans celui -- quel qu'iL soit -- de ces éléments régénérateurs extrêmes qui est l'élément d'échappement à l'instant envisagé.
La possibilité dune fuite de ce genre peut toutefois être supprimée dans la pratique par des soi@s convenables apportés à la construction des parois FF. sans augmenter d'une façon appréciable le coût total de la construction du four, étant donné que ues parois sont relativement très petites et qu'il n'en existe que deux pour chaque rangée d'éléments régénéra:
. teurs, En outre, la fuite totale susceptible d'exister à travers une quelconque des parois FF ne peut pas être grande puisque l'élément régénérateur adjacent, rempli de gaz pauvre, ne reçoit que la quantité relativement faible de gaz combustible exigée par un seul carneau de chauffage dans chacun des piédroits adjacente,
Au lieu de fournir du gaz pauvre aux éléments régénérateurs préchauffant le gaz par les conduits Q. on peut fournir ce gaz par les tuyaux correspondants H et h, Fige 9 et 10 représentent une disposition appropriée à ce but dans laquelle chacun des tuyaux H et h est re lié au tuyau d'échappement K50 d'un obturateur inverseur indi- viduel KA ou KR.
Les obturateurs LA destinée aux éléments régénérateurs servant constamment au préchauffage de l'air ne diffèrent des obturateurs la!. qui peuvent fournir à volonté de l'air ou du gaz pauvre qu'en ce que les tuyaux d'admission K60 desdits obturateurs KA sont toujours reliés à une source d'alimentation d'air, tandis que l'admission de chaque obturateur KB comporte un branchement d'alimentation d'air K61 et un branchement d'alimentation de
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62 gaz K $, ces deux branchements étant utilisables alterna- tivement. Le branchement K61 peut être relié à la source d'alimentation d'air ou isolé de cette source par un obturateur, représenté dans cet exemple sous forme d'un chapeau démontable K63.
Le second branchement K62 est relié à une conduite d'alimentation de gaz pauvre KC par l'intermédiaire d'un obturateur inverseur Q5 ainsi que, de préférence, d'un robinet d'arrêt Q6. La disposi- tion des fig. 9 et 10 exige deux fois plus d'obturateurs inverseurs que celle des fige 1 à 8, mais elle présente en compensation cet avantage que chacun des obturateurs
KA et KB et leurs tuyaux dtalimentation K60 nont pas besoin d'être plus grande que ce qui est nécessaire pour assurer l'alimentation d'un seul tuyau H ou h, Un avanta- ge spécial et pratiquement important de la dispositioh des fig,,
9 et 10 réside dans la facilité et la rapidité avec lesquelles on peut régler les chapeaux K63 pour fermer ou ouvrir les branchements K61 lorsqu'on passe du gaz riche au gaz pauvre, ou inversement
Dans la variante des fig, 11, 12 et 13 on a prévu un obturateur inverseur distinct KC pour chaque tuyau H et h, mais les deux obturateurs KC reliés séparément aux tuyaux H et h destinés à l'une des extrémités de la même rangée d'éléments régénérateurs comportent un seul obtura- teur d'alimentation ou d'admission K7 qui n'a pas besoin d'être plus grand que le tuyau d'admission K60 des fig,, 10 et 11 puisque l'air ou le gaz pauvre ne sont reçus à tout instant que par un seul des deux tuyaux H et h desser- vis par cet obturateur.
Pour faciliter la construction et le montageles obturateurs KC peuvent être tous identi- ques et sont tous situés au même niveau, chacun dteux comportant un tuyau d'échappement incliné vers le haut K71 et un tuyau, d'échappement incliné vers le bas K72. Un obturateur inverseur individuel pour chaque tuyau H on h
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comme représenté dans les fig. 9 et 10 ou dans les fige 11, 12 et 13, peut être appliqué, bien entendu, avec du gas pauvre fourni aux éléments régénérateurs par les tuyaux H et h, comme représenté dans la fig. 9 ou par des tuyaux individuels Q, comme dans la construction des fige 1 à 8.
Lorsque du gaz pauvre est fourni aux éléments régéné- rateurs par les tuyaux H et h, les conduites à gaz pauvre ne sont pas nécessairement situées dans la chambre il 0 toutes les tuyauteries d'alimentation en gaz combustible étant toutefois de préférence disposées dans cette chambre comme représenté dans les diverses constructions des dessins.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.