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Four horizontal à chambres pour la production de gaz et de coke. La présente invention se rapporteà des fours horizontaux à chambres pour la production de gaz et de coke et a pour but d'établir le four de carbonisation de telle manière que, d'une part, le four possède une grande capacité de production et que, d'autre part, sa construction soit peu coûteuse.
La principale caractéristique de l'invention consiste en ce qu'on utilise, pour la partie supérieure du four à coke, des briques en une matière hautement réfractaire, par exemple des briques en silice, et ce en particulier pour les parois des chambres de carbonisation traversées par des carneaux de chauffe, jusqu'à la sole des chambres, et, pour la partie inférieure du four, une matière moins réfractaire et moins coûteuse, par exemple de l'argile réfractaire, les deux parties de la maçonnerie faites de matériaux différents dont le coefficient de dilatation thermique est différent, étant susceptibles de se déplacer réciproquement à. la ligne dejonction.
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L'invention s'étend encore à un nouveau genre d'ancrage de la maçonnerie aux parois latérales du four, L'ancrage d'après l'invention permet l'emploi de briques à dilatations thermiques différentes dans diverses zones du four, sans que la dilatation différente des briques réfractaires provoque, dans le four, des fissures ou des défauts d'étanchéité.
Enfin, l'invention a encore pour objet une méthode spéciale pour porter de la température normale à la température de service des fours pour la production de gaz et de coke qui sont établis en briques de diverses matières ayant des dilatations thermiques différentes, tout en évitant la formation de fissures provoquées par la différence de dilatation thermique de la matière des briques dans diverses zones du four lors de l'allumage de celui-ci.
Jusqu'ici, la maçonnerie des fours horizontaux à chambres pour la production de gaz et de coke a été établie, en substance, en briques de composition uniforme, par exemple, les fours à coke ont souvent été faits entièrement en briques d'argile réfractaire, ou bien entièrement en briques de silice, Comme les briques en silice sont relativement coûteuses, mais que leur emploi est avantageux au point de vue de l'obtention de hautes températures des carneaux de chauffe, on a déjà proposé aussi d'établir en argile réfractaire moins coûteuse les couches inférieures de la maçonnerie du four ou des régénérateurs se trouvant en-dessous de la chambre de carbonisation.
Mais un tel emploi d'argile réfractaire se limitait, dans des fours à coke construits principalement en briques de silice, à des parties de la maçonnerie dans lesquelles.il n'y a pas de cavités subissant des pressions différentes. Cela est le cas, par exemple, pour les couches de maçonnerie dans la sole des régénérateurs oû, en outre, la dilatation thermique est, par suite de la faible température de cette zone du four à coke, très minime. par contre, on a toujours employé jusqu'ici, pour les par-
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ties du four portées à une température plus élevée, par exemple à partir du canal de sole des régénérateurs vers le haut, des briques en une matière uniforme ayant une même dilatation thermique.
On n'a pas cru possible, jusqu'ici, d'utiliser aussi dans les parties plus fortement chauffées de la maçonnerie du four, des matières réfractaires différentes, par exemple en partie de la silice et en partie de l'argile réfractaire, parce qu' on craignait que des fissures se produiraient dans les parois intérieures du four par suite des dilatations thermiques différentes des briques de la maçonnerie, ce qui entraîne éventuellement des pertes importantes en gaz de chauffage précieux ou la formation de flammes pointantes dangereuses à l'intérieur du four.
D'après la présente invention, la maçonnerie du four à coke est établie en matériaux différents, à savoir : la partie inférieure du four, jusqu'à la sole de la chambre de carbonisation, en briques d'argile réfractaire ou analogues, et la partie su périeure du four, en particulier les parois de chauffe des chambres de carbonisation, en silice, les deux parties en matériaux différents étant susceptibles de se déplacer réciproquement à la ligne de jonction.
Dans cette construction, il est possible d'établir la maçonnerie du four de manière que les parois de chauffe faites en briques de silice puissent se dilater indépendamment de la partie comprenant les régénérateurs, qui est faite en argile réfractaire, de sorte que des fissures ne se forment ni dans les parois de chauffe, ni dans les parois des régénéra- teurs. pour atteindre sûrement ce but, c'est-à-dire l'indépendance réciproque de dilatation des diverses parties de la maçonnerie du four, l'ancrage est, d'après l'invention, réalisé de manière que tant la partie supérieure comprenant les parois de chauffe que la partie formant les régénérateurs soient tenues sous la tension nécessaire.
La solution de principe de ce problème consiste, d'après la
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présente invention, en ce que les montants d' ancrage verticaux habituels, qui s' étendent sur toute la hauteur de la batterie de fours, sont, dans la partie adjacente à la maçonnerie en argile réfractaire du four, pourvus d'une ancre auxiliaire mobile transversalement, laquelle est disposée élastiquement sur le montant d'ancrage principal. Grâce à la disposition particulière de l'ancré auxiliaire sur le montant d'ancre s'étendant sur toute la hauteur du four, il est possible de maintenir sous tension la partie inférieure par exemple en argile réfractaire de la batterie de fours, même lorsque la partie supérieure de la batterie faite en silice se dilate plus fortement.
Tandis que, dans le mode d'ancrage qui a été en usage jusqu'ici, les montants d'ancrage se seraient, en pareils cas, soulevés de la partie inférieure de la maçonnerie, les ancres auxiliaires sont, d'après l'invention, déplacées par rapport à l'ancre principale de telle façon que leur surface intérieure soit constamment appuyée fortement contre la maçonnerie en argile réfraotaire, quelle que soit la position de l'ancré principale, et la maintient sous tension de la manière nécessaire.
Sur le dessin ci-joint, la fig,l est une coupe transversale verticale d'une batterie de fours établie conformément à l'inven- tion.
La. fig.2 est une vue de coté partielle de la batterie de fours.
La fig.3 montre à une plus grande échelle une partie du nouvel ancrage.
La fig.4, enfin, est une coupe horizontale de l'ancrage, à une plus grande échelle, suivant la ligne IV-IV de la fig.3.
Dans la batterie de fours à coke représentée sur la fig,l, la chambre horizontale de carbonisation habituelle est destinée à recevoir le charbon, et sa voûte 2 est pourvue d'orifices de chargement 3 pour l'introduction du charbon. Les parois de la chambre 1, qui sont ouvertes sur les deux faces frontale s, sont
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formées par de la maçonnerie réfractaire 4 et dans celle-ci sont prévus une série de canaux verticaux 5 dans lesquels sont brûlés du gaz et de l'air pour le chauffage des parois de la chambre.
Dans le four représenté sur le dessin, les canaux de chauffe ver- tiaaux 5 sont établis comme carneaux de chauffe à circulation.
Afin d'obtenir la température de flammes nécessaire pour atteindre la température requise dans les carneaux de chauffe, l'air comburant, ou l'air comburant et le gaz, sont réchauffée préalablement dans les régénérateurs disposés en dessous de la chambre horizontale de carbonisation. Les régénérateurs sont constitués par desespaces 6 garnis d'empilagesde briques réfractaires 7 de la manière habituelle. Les espaces des empilages de briques communiquent par des canaux 8 et 9 avec les carneaux de chauffe, pendant chaque période de service, de la manière habituelle, l'un des régénérateurs 6 sert au réchauffage des agents de chauffage, tandis que l'autre régénérateur 6 est traversé par les gaz brûlés chauds qui cèdent partiellement leur chaleur à l'empilage de briques réfractaires.
Pendant la période de service suivante, le trajet des gaz se trouve ren versé. Les agents de chauffage sont réchauffés préalablement dans le régénérateur qui a été précédemment chauffé par lets gaz brûlés chauds. La maçonnerie entière de la batterie de fours est faite de briques qui sont reliées entre elles par un mortier approprié. Afin de rendre inoffensives, à l'intérieur de la construction, les dilatations et tensions qui se produi sent lors de l'allumage du four, il est prévu, extérieurement à la maçonnerie, un ancrage qui maintient solidement ensemble la maçonnerie de la batterie de fours. Cet ancrage est formé, en substance, par des montants d'ancrage verticaux 13 qui s''éten-. dent sur les faces longitudinales de la batterie, entre les diverses chambres du four.
Les montants d'ancrage la sont réunis, au-dessus, par des tirants 14 qui reposent sur la voûte de la batterie de f ours. A l' extrémité inférieure, les montant s d'an-
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crage 13 sont reliés par des tirants 15 disposés dans des canaux de la fondation 12 de la batterie de fours,
La partie 10 de la construction du four comprenant les régénérateurs et s'étendant de la fondation 12 à la ligne 11 est, dans le four représenté sur le dessin, faite en argile réfrac- taire, tandis que les parois de chauffe, qui s'étendent de la ligne 11 à la voûte 2 des chambres de carbonisation, sont faites en silice hautement réfractaire au feu.
L'argile réfractaire possède une dilatation thermique considérablement plus faible que la silice. Dans la pratique, cela a pour effet, avec l'ancrage habituellement employé jusqu'ici, que les montants d'ancrage 13 sont, dans la partie inférieure de la batterie, soulevés de la maçonnerie, et ce dans la mesure dont la dilatation des parois de chauffe de la batterie dépasse celle de la partie inférieure comprenant les régénérateurs. or, des que la maçonnerie réfractaire ne se trouve plus sous tension, il se produit aisément des fissures, qui doivent être absolument évitées, particulièrement dans la partie de la batterie comprenant les régénérateurs.
Pour maintenir sous tension la maçonnerie réfractaire dans la partie du four comprenant les régénérateurs, indépendamment de la partie supérieure, il est disposé sur les montants d'ancrage 13 des ancres auxiliaires 16 déplaçables transversalement,
L'exécution exacte des montants d'ancrage est visible sur la fig.3.
Le montant d'ancrage principal est formé de deux fers U 13a et 13b qui sont tenus réunis par des éclisses 17 et des bouIons 18, Dans les intervalles entre les fers 13a et 13b est disposé, pour servir d'ancré auxiliaire, un fer en double T 16, qui présente des évidements 19 pour les boulons de liaison 18 du montant d'ancrage principal 13. sur l'ancre auxiliaire 16 agissent des vis de pression 20 qui sont disposées dans les éclisses de liaison des fers 13a et 13b, et des ressorts Belleville ordinaires 21 sont disposés entre la vis de pression 20 et l'ancré auxiliai-
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re 16.
Les vis 20 sont mises au point de manière que l'ancre auxi- liaire 16, qui s'étend sur toute la hauteur de la partie infé- rieure du four faite en argile réfractaire, s'appuie fortement contre cette partie, tandis que le montant d'ancrage principal 13 est maintenu fortement appuyé contre la partie du four faite en silice, mais à une certaine distance a (comme cela est indiqué sur la fig.4) de la maçonnerie en argile réfractaire 10. Cette distance a correspond, en substance, à la différence de dilata- tion thermique des divers matériaux réfractaires.
L'invention se rapporte, en outre, aune nouvelle méthode permettant, lors de l'allumage d'un bloc de fours à coke fait en maçonnerie de deux matériaux différents, de rendre inoffen- sif le frottement qui se produit suivant la surface de contact entre les diverses sortes de maçonnerie, Ce frottement est le plus souvent si grand que les briques de la maçonnerie se dila- tant le moins sont séparées les unes des autres par la maçonne- rie à forte dilatation,
Dans des fours à coke de la construction fondamentale, correspondant à peu près à la fig,l du dessin, le frottement nuisible entre les deux matériaux de la maçonnerie se produit dans le plan indiqué par la ligne 11.
Pour rendre cette force de frottement inoffensive d'une manière sûre, le bord supérieur de la maçonnerie 10 est pourvu d'une armature en caisson 26 qui embrasse les couches supérieures de la maçonnerie 10. L'armatu- re 26 présente une ouverture 22 qui conduit aux canaux horizon- taux de distribution des gaz 23 se trouvant en dessous des parois de chauffe. lors de la mise en marche du four, ces canaux ne , sont d'abord'pas utilisés, Il est possible, par conséquent, d'in- troduire provisoirement dans les canaux de distribution 23 des tirants 24 qui agissent, par l'intermédiaire de ressort Belle- ville 25, sur l'armature spéciale 26 de la maçonnerie en argile réfractaires.
L'effet technique de ces protections de la maçonne-
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rie en argile réfractaire contre l'écartement des briques, qui sont assurées par les tirants 24 et l'armature 26, se conçoit tout de suite. La dilatation plus forte des parois de chauffe faites en briques de silice a maintenant un effet tel que la ma- çonnerie des parois de chauffe en silice se déplace relativement à la maçonnerie en argile réfractaire fortement tenue ensemble jusqu'à ce que l'état normal de la batterie correspondant à la température de service soit atteint.
On sait que les dilatations des briques en silice et des briques en terre réfractaire se produisent à peu près parallèlement au-dessus de 400 environ. En conséquence, il est possible de retirer alors les tirants 24 lorsque la maçonnerie du four a atteint une température d'environ 400-500 . A cette température, le mouvement relatif de la maçonnerie en silice par rapport à la maçonnerie en argile réfractaire est terminé.
REVENDICATIONS.
1. pour horizontal à chambres pour la production de gaz et de coke, comportant des régénérateurs situés en-dessous des chambres du four, caractérisé en ce que la partie supérieure de la maçonnerie du four est faite, entièrement ou partiellement, d'un matériau ayant une autre dilatation thermique que le matériau dont est faite, entièrement ou partiellement, la partie in- férieure, ces deux parties étant susceptibles de se déplacer l'une par rapport à l'autre à l'endroit de jonction.
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Horizontal chamber furnace for the production of gas and coke. The present invention relates to horizontal chamber furnaces for the production of gas and coke and aims to establish the carbonization furnace in such a way that, on the one hand, the furnace has a large production capacity and that, on the other hand, its construction is inexpensive.
The main feature of the invention consists in using, for the upper part of the coke oven, bricks made of a highly refractory material, for example silica bricks, and this in particular for the walls of the carbonization chambers. crossed by heating flues, to the bottom of the chambers, and, for the lower part of the furnace, a less refractory and less expensive material, for example refractory clay, the two parts of the masonry made of different materials whose coefficient of thermal expansion is different, being liable to reciprocally shift to. the junction line.
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The invention also extends to a new type of anchoring of the masonry to the side walls of the furnace, The anchoring according to the invention allows the use of bricks with different thermal expansions in various zones of the furnace, without the different expansion of the refractory bricks causes cracks or leaks in the furnace.
Finally, the invention also relates to a special method for bringing from normal temperature to the operating temperature of furnaces for the production of gas and coke which are established in bricks of various materials having different thermal expansions, while avoiding the formation of cracks caused by the difference in thermal expansion of the material of the bricks in various zones of the furnace during ignition of the latter.
So far, the masonry of horizontal chamber furnaces for the production of gas and coke has been laid, in substance, of bricks of uniform composition, for example, coke ovens have often been made entirely of bricks of refractory clay , or else entirely of silica bricks, Since silica bricks are relatively expensive, but their use is advantageous from the point of view of obtaining high temperatures of the heating flues, it has already been proposed to establish in clay less expensive refractory lower layers of furnace masonry or regenerators below the charring chamber.
But such use of refractory clay was limited, in coke ovens constructed mainly of silica bricks, to parts of the masonry in which there are no cavities undergoing different pressures. This is the case, for example, for the masonry layers in the bottom of the regenerators where, moreover, the thermal expansion is, due to the low temperature of this zone of the coke oven, very minimal. on the other hand, we have always used until now, for the par-
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parts of the furnace brought to a higher temperature, for example from the bottom channel of the regenerators upwards, bricks of a uniform material having the same thermal expansion.
Until now, it has not been thought possible to use also in the more strongly heated parts of the masonry of the furnace, different refractories, for example partly silica and partly refractory clay, because that it was feared that cracks would occur in the interior walls of the furnace as a result of the different thermal expansions of the masonry bricks, possibly resulting in significant losses of valuable heating gas or the formation of dangerous pointing flames inside from the oven.
According to the present invention, the masonry of the coke oven is made of different materials, namely: the lower part of the oven, up to the bottom of the carbonization chamber, of fireclay bricks or the like, and the upper part of the furnace, in particular the heating walls of the carbonization chambers, made of silica, the two parts made of different materials being able to move reciprocally at the junction line.
In this construction, it is possible to establish the masonry of the furnace in such a way that the heating walls made of silica bricks can expand independently of the part comprising the regenerators, which is made of refractory clay, so that cracks do not form neither in the heating walls, nor in the walls of the regenerators. to surely achieve this goal, that is to say the reciprocal independence of expansion of the various parts of the masonry of the furnace, the anchoring is, according to the invention, carried out so that both the upper part comprising the heating walls that the part forming the regenerators are held under the necessary tension.
The solution in principle to this problem consists, according to the
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present invention, in that the usual vertical anchoring posts, which extend over the entire height of the furnace bank, are, in the part adjacent to the refractory clay masonry of the furnace, provided with a movable auxiliary anchor transversely, which is disposed elastically on the main anchor post. Thanks to the particular arrangement of the auxiliary anchor on the anchor post extending over the entire height of the furnace, it is possible to keep the lower part, for example made of refractory clay, of the furnace battery under tension, even when the upper part of the battery made of silica expands more strongly.
While, in the method of anchoring which has been in use heretofore, the anchoring posts would in such cases have been raised from the lower part of the masonry, the auxiliary anchors are, according to the invention , moved with respect to the main anchor in such a way that their interior surface is constantly pressed strongly against the refraotaire clay masonry, whatever the position of the main anchor, and keeps it under tension as necessary.
In the accompanying drawing, fig, 1 is a vertical cross section of a battery of ovens constructed in accordance with the invention.
Fig. 2 is a partial side view of the battery of ovens.
Fig. 3 shows part of the new anchor on a larger scale.
Fig. 4, finally, is a horizontal section of the anchor, on a larger scale, along line IV-IV of fig. 3.
In the battery of coke ovens shown in FIG, 1, the usual horizontal carbonization chamber is intended to receive the coal, and its vault 2 is provided with charging openings 3 for the introduction of coal. The walls of chamber 1, which are open on the two end faces, are
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formed by refractory masonry 4 and therein are provided a series of vertical channels 5 in which gas and air are burned for heating the walls of the chamber.
In the oven shown in the drawing, the vertical heating channels 5 are established as circulating heating flues.
In order to obtain the flame temperature necessary to reach the temperature required in the heating flues, the combustion air, or the combustion air and the gas, are preheated in the regenerators placed below the horizontal carbonization chamber. The regenerators consist of spaces 6 lined with stacks of refractory bricks 7 in the usual manner. The spaces of the brick stacks communicate by channels 8 and 9 with the heating flues, during each period of service, in the usual way, one of the regenerators 6 is used for reheating the heating agents, while the other regenerator 6 is traversed by the hot burnt gases which partially yield their heat to the stack of refractory bricks.
During the next service period, the gas path is reversed. The heating agents are preheated in the regenerator which has been previously heated by hot burnt gases. The entire masonry of the kiln battery is made of bricks, which are connected to each other with a suitable mortar. In order to render harmless, inside the construction, the expansions and tensions which occur when the furnace is ignited, an anchor is provided on the outside of the masonry which holds the masonry of the battery firmly together. ovens. This anchoring is formed, in substance, by vertical anchoring posts 13 which extend. tooth on the longitudinal faces of the battery, between the various chambers of the furnace.
The anchoring uprights 1a are joined together, above, by tie rods 14 which rest on the vault of the battery of fires. At the lower end, the uprights of an-
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crage 13 are connected by tie rods 15 arranged in channels of the foundation 12 of the battery of furnaces,
The part 10 of the furnace construction comprising the regenerators and extending from foundation 12 to line 11 is, in the furnace shown in the drawing, made of refractory clay, while the heating walls, which are extend from line 11 to vault 2 of the carbonization chambers, are made of highly fire-resistant silica.
Refractory clay has considerably lower thermal expansion than silica. In practice, this has the effect, with the anchoring usually employed hitherto, that the anchoring posts 13 are, in the lower part of the battery, lifted from the masonry, and this to the extent that the expansion of the The heating walls of the coil exceed that of the lower part including the regenerators. however, as soon as the refractory masonry is no longer under tension, cracks easily occur, which must be absolutely avoided, particularly in the part of the battery comprising the regenerators.
To keep the refractory masonry under tension in the part of the furnace comprising the regenerators, independently of the upper part, it is arranged on the anchoring posts 13 of the auxiliary anchors 16 which can be moved transversely,
The exact execution of the anchoring posts can be seen in fig. 3.
The main anchoring upright is formed of two U irons 13a and 13b which are held together by ribs 17 and bolts 18, In the intervals between the irons 13a and 13b is arranged, to serve as an auxiliary anchor, an iron in double T 16, which has recesses 19 for the connecting bolts 18 of the main anchoring post 13. on the auxiliary anchor 16 act pressure screws 20 which are arranged in the connecting bars of the irons 13a and 13b, and ordinary Belleville springs 21 are arranged between the pressure screw 20 and the auxiliary anchor.
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re 16.
The screws 20 are designed so that the auxiliary anchor 16, which runs the full height of the lower part of the furnace made of refractory clay, rests strongly against this part, while the main anchor post 13 is kept strongly pressed against the part of the furnace made of silica, but at a certain distance a (as indicated in fig.4) from the refractory clay masonry 10. This distance a corresponds, in substance, unlike the thermal expansion of various refractory materials.
The invention also relates to a new method which makes it possible, during the ignition of a block of coke ovens made of masonry of two different materials, to render harmless the friction which occurs according to the contact surface. between the various kinds of masonry, This friction is most often so great that the bricks of the masonry expanding the least are separated from each other by the masonry with high expansion,
In coke ovens of the basic construction, corresponding roughly to fig, 1 of the drawing, the harmful friction between the two masonry materials occurs in the plane indicated by line 11.
To safely render this frictional force harmless, the top edge of the masonry 10 is provided with a box frame 26 which embraces the top layers of the masonry 10. The frame 26 has an opening 22 which leads to the horizontal gas distribution channels 23 located below the heating walls. when the furnace is started up, these channels are not used first. It is therefore possible to introduce temporarily into the distribution channels 23 tie rods 24 which act, through Belleville spring 25, on the special reinforcement 26 of the refractory clay masonry.
The technical effect of these masonry protections
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Rie in refractory clay against the spacing of the bricks, which are provided by the tie rods 24 and the frame 26, can be seen immediately. The greater expansion of the silica brick heater walls now has an effect such that the masonry of the silica heater walls moves relative to the fireclay masonry strongly held together until the normal state. of the battery corresponding to the operating temperature is reached.
It is known that the expansions of silica bricks and refractory earth bricks occur roughly parallel above about 400. As a result, it is then possible to remove the tie rods 24 when the brickwork of the furnace has reached a temperature of about 400-500. At this temperature, the relative movement of the silica masonry relative to the fireclay masonry is complete.
CLAIMS.
1.for horizontal chamber for the production of gas and coke, having regenerators located below the chambers of the furnace, characterized in that the upper part of the masonry of the furnace is made, entirely or partially, of a material having a thermal expansion other than the material of which the lower part is made, wholly or partially, these two parts being capable of moving with respect to each other at the junction point.