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perfectionnement aux fours à chambres pour la fabrication de @ gaz et de coke,
La présente invention se rapporte aux fours à chambres pour la fabrication de gaz et de coke, et comportant des canaux de chauffe, dans les parois formant les chambres de cokéfaction, et des régénérateurs reliés directement aux canaux de chauffe et dont les éléments gazeux (air ou gaz chaud) sont amenés d'un ou plusieurs canaux de répartition qui s'étendent sur toute la longueur du régénérateur. L'invention a trait plus particulièrement aux fours à chambres horizontales pour la fabrication du gaz et du coke, avec canaux verticaux de chauffe dans les parois des chambres et régénérateurs inférieurs mis en communication directe avec tous ou partie des canaux de chauffe.
Le but poursuivi par l'invention est de prévoir aux fours à chambres mentionnés pour la fabrication du gaz et du coke, des perfectionnements tels que les agents gazeux indispensables au processus de combustion, c'est-à-dire soit l'air de combustion seul, soit l'air de combustion et le gaz chaud, soient répartis
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uniformément à tous les canaux de chauffe, en quantités variables suivant chaque durée de cokéfaction envisagée, et ce, sans que les organes de réglage logés à l'intérieur de la maçonnerie du four, doivent être manoeuvrés.
L'invention consiste fondamentalement en ce que, pour ohaque régénérateur, il est prévu au moins deux canaux distributeurs séparés l'un de l'autre et qui s'étendent parallèlement l'un à l'autre ; à une extrémité de ces canaux distributeurs, sont amenées des quantités réglables d'air ou de gaz chaud, et leurs ouvertures de raccordement à la chambre grillagée du régénérateur sont de dimensions telles que la section transversale de ces ouvertures dans les divers canaux de gradation égale on inégale est calibrée, à partir de l'ouverture d'entrée du gaz ou de l'air, à une dimension constante, croissante ou décroissante.
Un autre but de l'invention réside à utiliser la solution fondamentale ci-dessus du problème inventif, sous une forme spéciale rationnelle dans de tels fours horizontaux à chambres pour la fabrication du gaz et du coke, où, sous les parois chauffantes, sont prévus des régénérateurs disposés transversalement à l'axe longitudinal de la batterie de fours (régénérateurs transversaux), ces régénérateurs étant divisés en deux, quant au fonctionnement, par l'axe longitudinal de la batterie et étant réunis chacun à un canal distributeur situé à l'antre demi-batterie, les agents de combustion étant amenés, directement du régénérateur aux canaux de chauffe situés dans une demi-batterie, tandis qu'ils arrivent aux canaux de chauffe de l'autre demi-batterie par le dit canal distributeur,
Un tel four à chambres a été décrit par exemple dans le brevet allemand 525.812. '
Suivant l'invention, chaque régénérateur d'un tel four de cokéfaction, est divisé dans sa longueur par une paroi séparatrice et les canaux de chauffe, qui se trouvent directement au-
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dessus du régénérateur sont raccordés à une moitié de celui-ci et le canal distributeur allant à l'autre demi-batterie est raccordé à l'autre moitié du régénérateur.
Les canaux distributeurs de régénérateurs pourvus du nouveau calibrage mentionné des ouvertures de liaison sont disposés seulement sous les moitiés de régénérateurs qui sont directement reliées aux canaux de chauffe situés au-dessus, tandis que pour l'autre moitié de régénérateur, il est prévu un ou plusieurs canaux distributeurs de la forme usuelle à ce jour,
L'invention va être décrite en détails ci-dessous, en se référant au dessin annexé, dans lequel :
fig.l est une section verticale transversale d'un four à chambres horizontal, conforme à l'invention, fig.2 est une section verticale longitudinale d'une partie de batterie de fours à coke horizontaux à chambres, suivant la ligne II-II de la fig.l, fig,3 est une section horizontale d'une partie de la batterie de fours, suivant la ligne 111-111 de la fig,l, fig.4 donne une section transversale verticale d'une autre forme de réalisation de l'invention, fig.5 est une coupe longitudinale partielle suivant la ligne V-V de la fig.
4, avec coupe partielle suivant la ligne Va-Va de oette fig.4, fig.6 est une coupe longitudinale horizontale par une partie de la batterie, suivant la ligne VI-VI de la fig.4, fig.7 est une coupe longitudinale verticale d'un coude employé avantageusement dans l'application pratique de l'invention, fig,8 est une coupe horizontale suivant la ligne VIII-VIII de la fig.7, fig.9 est une coupe horizontale d'une autre forme de réalisation de ce coude, destinée de préférence aux fours à coke des fig.4 à 6.
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Dans le four à coke horizontal des fig.l à 3, il est prévu, dans les parois des chambres de cokéfaction 1, des canaux verticaux de chauffe 2 et 2a reliés deux à deux pour former des canaux de chauffe dite en épingle à cheveux, Sous les chambres de cokéfaction et les canaux de chauffe, des régénérateurs 3 sont disposés, qui s'étendent parallèlement aux chambres du four et perpendiculairement à l'axe longitudinal de la batterie de fours ; cesrégénérateurs s'étendent sous toute la longueur des chambres des fours. Ils peuvent éventuellement être divisés par des cloisons transversales verticales 4 en compartiments remplissant une partie déterminée de la longueur des chambres.
Les régénérateurs 3 sont situés les uns près des autres dans la direction longitudinale de la batterie.
Des deux canaux de chauffe verticaux des canaux en épingle à cheveux les canaux 2a sont reliés, par les canaux de liaison 5, à un régénérateur inférieur, tandis que les autres canaux 2 sont en liaison avec le régénérateur voisin 3, par les canaux 5a, comme il ressort de la fig.2.
Les régénérateurs 3 sont équipés de grilles ou treillis réfractaires, comme il est usuel.
Sous le régénérateur sont prévus deux canaux 6 et 6a de fond, séparés l'un de l'autre et s'étendant parallèlement sous l'espace de grilles du régénérateur. Ces canaux de fond sont reliés par les ouvertures 7 et 7a à la chambre de grilles du régénérateur qui se trouve au-dessus d'eux.
Comme il ressort de la fig.3, les ouvertures de liaison 7 et 7a sont dimensionnées de façon différente. Dans les canaux de fond 6, les ouvertures 7 de liaison augmentent du côté lon gitudinal de la batterie de fours jusqu'au milieu du four, tandisque dans lescanaux de fond 6a, la grandeur des ouvertures de liaison diminue vers l'extérieur depuis le milieu du four.
Aux extrémités externes des canaux de fond, il est raccordé des coudes 8 communs aux deux canaux de fond 6 et 6a de chaque régénérateur.
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Comme le montre la fig,8, chaque coude 8 possède deux tubulures de raccordement 9 et 9a, dont l'une 9 va au canal de fond 6 et l'autre 9a va au canal de fond 6a. Dans les tubulures
9 et 9a, il est prévu des tiroirs10 et 10a de réglage, qui, de préférence, sont à commande indépendante ; ces tiroirs sont d'une constitution telle que l'air ou le gaz peut s'écouler en quantités réglables de l'espace interne 11 du coude vers les ca- naux de fond 6 et 6a ou vers un seul de ceux-ci.
A la tubulure 12 du coude est raccordé le canal de liaison 13 allant au canal général de gaz d' échappement 13a. L'ouverture de la tubulure 12 peut être verrouillée, obturée par un clapet à plateau 14, que l'on peut manoeuvrer de l'extérieur du coude, par un mécanisme 15, de la façon usuelle. De plus, le coude 8 présente supérieurement une ouverture 16 conduisant vers l'extérieur, laquelle peut être obturée par un couvercle 17 également manoeuvrable par le mécanisme 15. Le mécanisme 15 est tel que le clapet d'air 17 et le clapet 14 peuvent être alternati- vement ouverts ou fermés.
Dans la période de fonctionnement, pour laquelle de l'air est amené au régénérateur en liaison avec le coude 8, le clapet d'air 17 est ouvert et le clapet 14 est fermé, Inversement, dans la période de fonctionnement pour la- quelle le régénérateur est parcouru par du gaz chaud d'échappement, afin de chauffer le treillis, le clapet d'air 17 est fermé et le clapet 14 est ouvert, de sorte que les gaz de sor- tie peuvent arriver dans le canal général d'échappement 12 et de là à la cheminée. pour le cas où le four à coke devrait être chauffé par un gaz à préchauffer, par exemple du gaz de générateur, il est raccordé, comme le montre la fig,l, à une ouverture latérale 18 du coude 8, une conduite 19 de gaz chaud, commandée par un cla- pet d'arrêt 20 et susceptible d'être mise en communication avec la conduite principale de gaz 21.
Dans ce cas, le mécanisme qui commande le clapet d'air 17 est mis hors d'action et le clapet
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d'arrêt 20 est commandé de telle sorte que, dans la période de fonctionnement pour laquelle de l'air doit être habituellement alimenté, du gaz chaud venant de la conduite 21 arrive dans le coude 8 par la conduite 19.
Pour obtenir une fermeture étanche à l'endroit du raccor- dement du coude 8 à la maçonnerie du four, et de plus l'assurer encore lorsque la maçonnerie du four se dilate et se déplace par suite de réchauffement, il est prévu, à l'embouchure des canaux de fond 6 et 6a, un cadre 22 présentant une section transversale sensiblement en forme d'U. Dans le creux de ce cadre, l'extrémité des tubulures 9-9a est introduite et l'intervalle entre ces tubulures 9-9a et le cadre 22 est obturé par un ruban élastique d'étanchéité, par exemple pax un ruban d'asbeste 23.
Cette nouvelle liaison du coude à la maçonnerie du four présente l'avantage que d'une part, l'endroit de raccordement est toujours maintenu étanche et que, d'autre part, le coude peut être enlevé du four d'une manière relativement aisée.
Si l'on considère dèslors le fonctionnement du nouveau calibrage des ouvertures de liaison entre les canaux de fond de régénérateurs et la chambre correspondante de grilles du régénérateur, en tenant compte de la construction spéciale du coude, on constate ce qui suit : quand les tiroirs de réglage 10-10a du coude sont tous deux complètement ouverts, l'agent gazeux est réparti uniformément aux deux canaux de fond 6 et 6a. Cet agent gazeux entre alors dans la chambre à grilles du régénérateur sous une répartition telle qu' il est forcé dans chaque zone du régénérateur par la section transversale totale des ouvertures de liaison des deux canaux de fond.
Si par exemple le registre 1.0 du canal de fond 6 est fermé, le fluide va s'écouler alors dans la chambre de grilles du régénérateur sous une autre répartition et ce, en conformité au calibrage des ouvertures de liaison du
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canal 6a de fond uniquement ouvert. Dans l'exemple de réalisation de l'invention représenté au dessin, ceci signifie que le fluide gazeux sera alimenté en plus grande quantité dans la moitié externe dirégénérateur. La situation inverse sera atteinte, dans cet exemple, quand le canal de fond 6a est fermé et le canal 6 ouvert.
Entre ces deux cas limites de l'alimentation du régénérateur en fluide gazeux, on peut établir, par un réglage voulu des tiroirs de réglage 10 et 10a, les degrés intermédiaires les plus divers de répartition du fluide gazeux, ce qui se comprend sans autre explication,
L'effet du calibrage spécial des ouvertures de liaison dans les canaux de fond, en ce qui concerne la répartition de quantités variables de gaz ou d'air sur toute l'étendue du régénérateur ressort de ce qui suit : pour répartir uniformément du gaz ou de l'air venant du canal de fond 6, sur toute la longueur du régénérateur, un étran- glement du courant de gaz ou d'air est indispensable, sous la grille du régénérateur.
Cet étranglement ne vaut évidemment que pour une quantité déterminée de gaz ou d'air, ou en d'autres termes pour une pression déterminée de fluide sous les ouvertures de liaison entre le canal de fond et le régénérateur. Par un réglage approprié des tiroirs 10-10a, on peut obtenir que dans les deux canaux de fond 6 et 6a règne une pression de gaz telle qu'on ait toujours1a répartition voulue du fluide dans 1 a chambre à grilles du régénérateur.
Dans ce cas, on choisit rationnellement le calibrage des ouvertures 7 et 7a autrement que dans la fig.3. par exemple, les ouvertures 7 des canaux de fond 6 ont une dimension telle que la quantité de gaz, relativement faible, nécessaire à une cokéfac- tion de 36 heures, soit répartie uniformément sur tout le régénérateur. Les ouvertures 7a des canaux 6a sont exactement cali- brées comme les ouvertures 7 du canal de fond 6 voisin.
Dans ce cas, pour une cokéfaction de 36 heures, on fermerait
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les canaux 6a, tandis que seuls lescanaux 6 seraient: parcourus par l'air ou le gaz. Si alors le four doit être mis en fonctionnement pour une durée de seulement 20 heures de cokéfac tion, cas où évidemment une plus grande quantité (à peu près le double) d'air ou de gaz doit être fournie par unité de temps, on ouvrirait alors les canaux 6a et 6. Il passerait alors, par chacun des canaux 6 et 6a la moitié de la quantité de gaz ou d'air requise pour une faible durée de cokéfaction, c'est-à-dire que, au travers de chaque canal 6 et 6a, il passerait la même quantité de gaz que celle qui passe par le casai 6 seul pour une cokéfaction à longue durée.
Il règne donc alors sous les ouvertures 7 et 7a la même pression de gaz que préoédemment, de secte que le calibrage des ouvertures 7 et 7a conserve ses effetsdans la mesure voulue, et assure une répartition uniforme du gaz.
Dans l'exemple précédent, les ouvertures 7 et 7a sont supposées égales. On peut cependant les faire inégales ; par exemple, les ouvertures 7 des canaux 6 peuvent être prévues pour de petites quantités de gaz ou d'air, et les ouvertures 7a des canaux 6a être prévues pour la répartition de grandes quantités.
Il existe, comme on le comprend aisément sans plus, des solu tions intermédiaires entre les deux cas limites, solutions qui sont toutes bonnes au point de vue effet.
Quand en premier lieu, il s'agit d'une répartition uni forme de quantitésdifférentes de fluide gazeux, sur toute l'éten. due du régénérateur, il est rationnel de disposer dans le régénérateur des cloisons séparatrices par lesquelles la réparti tion uniforme des fluides - qui est déterminée par le calibrage spécial des canaux de fond dans la partie inférieure de la chambre à grille du régénérateur - est maintenue sur toute la hauteur de cette chambre à grille jusqu'aux canaux de branchement conduisant aux canaux de chauffe.
Aux fig.4 à 6 du dessin, on a représenté la forme préférée
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de réalisation de l'invention pour un autre type de fours à. coke. Dans ce type de f our s, il e st prévu, dans lesparois qui forment les chambres de cokéfaction 30, des canaux verticaux de chauffe 31 et 32 qui sont reliés entre eux par paires à leurs extrémités supérieureset inférieures, sousles chambresde cokéfaction et les parois de chauffe, les régénérateurs sont aménagés dans la maçonnerie du four, c'est-à-dire deux régénérateurs 33 et 34 en dessous de chaque chambre de four. Ces régénérateurs sont séparés l'un de l'autre par une paroi médiane de séparation 35 qui s'étend sur toute la longueur de la batterie de fours.
Le régénérateur 34 est relié à un canal 36 qui s'étend sur l'autre moitié du four, comme le montre la fig.4. Le régénérateur 33 est relié de la même façon au canal 57, Les deux canaux 36 et 37 se croisent dans le milieu de la batterie,
Dans les régénérateurs 33 et 34 est prévue une paroi longitudinale médiane 38, qui divise la grille ou treillis du régénérateur en deux parties indépendantes, Dans l'espace du régénérateur 39, fermé par la paroi 38, débouche le canal correspondant 36, respectivement 37. Dans la chambre 40 du régénérateur, débouchent les canaux 41 qui vont du régénérateur aux canaux de chauffe 31 situés au-dessus, De l'autre côté, des canaux de liaison 42 vont des canaux 36, respectivement 37, aux canaux de chauffe 32 situés au-dessus.
La liaison entre les canaux de chauffe et les régénérateurs, respectivement lescanaux 36 et 37 est telle que par exemple un des canaux de chauffe 32 de chacune des paires de canaux de chauffe est relié aux régénérateurs 33, ou, à l'autre côté de la batterie, au canal correspondant 37, tandis que les canaux de chauffe 31 d'une moitié de la batterie sont reliés au régénérateur 34, et, dans l'autre moitié de la batterie, au canal 36 qui appartient à ce régénérateur 34. sous la grille du régénérateur, il est prévu, pour chaque régénérateur, trois canaux de fond 43 - 44 et 45. Le canal 43
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EMI10.1
est relié â 1 e space 39 du régénérateur, c' e st-à-dire à la partie du régénérateur dans laquelle débouche le canal 36 ou 37.
Sous l'autre compartiment 40 du régénérateur, sont prévus le s autrescanaux 44 et 45 de fond. Les ouvertures44a, 45a qui-relient ces canaux 55 et 45 à la chambre à grille du régéné- rateur sont calibrées de la même manière que les ouverture s de s canaux de fond 6 et 6a de l'exemple des fig,l à 3.
Par ce calibrage spécial des ouvertures 44a et 45a, on peut obtenir la répartition voulue des fluides gazeux sur toute la longueur du régénérateur. une répartition variable, spéciale des fluides gazeux dans les compartiments 39 des régénérateurs n'est pas pratiquement nécessaire, car les fluides s'écoulent de ce compartiment dans le canal 37, duquel ils doivent encore être à nouveau répartis.
Dans le canal 37, une répartition variable des fluides ne doit pas non plus être faite, car les autres canaux de chauffe des paires de canaux de chauffe sont reliés au compartiment du régé- nérateur situé en-dessous, compartiment dans lequel il n'est pas possible d'agir sur la répartition des fluides gazeux.
Il ressort donc que pour le type de fours des fig.4 à 6, on peut obtenir, par un emploi, une application conforme du princi- pe de l'invention, une répartition déterminée des fluides gazeux sur toute l'étendue des parois de chauffe des chambres de coké- faction, indépendamment des quantités de fluides gazeux à distri- buer.
Dans le type de fours à coke décrits aux fig.4 à 6 , il est, tout comme pour ce qui précède, rationnel.de déterminer, respectivement faire varier la répartition des fluides de oom - bustion dans les canaux de chauffe qui reçoivent le gaz ou l'air des canaux 36 ou 37, à partir des régénérateurs qui sont parcou- rus par des gaz de sortie, pendant la même période de fonction - nement. Comme le volume de gaz de sortie est toujours quelque peu plus grand que celui des gaz froids, il est recommandable
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de faire, dans ce cas, les coudes 46 et 47 de telle sorte que, en ouvrant les clapets allant aux canaux de gaz de sortie, on déplace également les tiroirs de réglage qui commandent les canaux 44 et 45.
Ce déplacement des tiroirs de réglage doit être alors tel que la plus grande quantité des gaz d'échappement soit aspirée, également sous répartition uniforme, dans la chambre à grille du régénérateur, pour pouvoir dans ce cas rendre aussi favorable que possible la répartition des fluides dans le compartiment 40 du régénérateur situé en liaison directe avec les canaux de chauffe, il est recommandable de prévoir des parois séparatrices verticales 48 dans ce compartiment 40 du régénérateur.
L'invention a'été représentée à titre d'exemple dans son application à un four à coke à chambre horizontale. Elle peut cependant s'appliquer, avec le même avantage, à. des fours à chambres verticales ou des fours à cornues, et finalement surtout à l'alimentation de tous régénérateurs qui présentent une grande étendue en direction horizontale, et dans lesquels les fluides gazeux doivent être répartis, à partir d'une ouverture,' de façon déterminée sur toute l'étendue de la grille ou treillis du régénérateur, un tel problème est par exemple à résoudre dans les régénérateurs des fours Siemens-Martin et dans beaucoup des réchauffeurs de vent pour hauts-fourneaux.
Il est expressément spécifié que l'invention n'est d'aucune façon limitée aux formes de réalisation données, qui sont uniquement exemplatives.
REVENDICATIONS.
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