<Desc/Clms Page number 1>
procédé et dispositif pour le traitement thermique des produits provenant, sous forme gazeuse et de vapeur, de la distillation des combustibles bitumineux.
La présente invention a trait à la distillation (cokéfaction) de combustibles bitumineux dans les fours connus à gaz et coke, et elle a pour but de réaliser des améliorations en ce qui concerne la quantité et la nature des produits secon daires résultant de la distillation de tels combustibles.
L'invention est basée sur l'idée conductrice de maintenir pendant un certain temps les gaz de distillation chauds prove nant de la distillation de combustibles bitumineux, et ce avant leur refroidissement ou condensation, à une température telle, ou de réchauffer ou refroidir ces gaz à une température telle qu'il se produise une transformation en produits de haute va leur des hydrocarbures contenus dans ces gaz, et ce indépendamment de la température qu'ont prise les gaz dans la chambre de
<Desc/Clms Page number 2>
cokéfaction.
Le progrès technique qui résulte de la loi technique fondamentale résumée ci-dessus, est le plus clairement reconnaissable dans la cokéfaction dite à température moyenne, de com bustibles bitumineux, c'est-à-dire une cokéfaction pour laquelle la charge de la chambre de cokéfaction est amenée à une tempé- rature maxima de préférence de 600 700 C. Avec des températures de cokéfaction aussi basses, on obtient dans les produits secondaires un goudron dont les propriétés diffèrent notable ment de celles du goudron habituel des cokeries.
Quand les produits qui s'échappent, sous forme gazeuse et de vapeur, de la charge soumise à la cokéfaction à température moyenne, sont réchauffés ultérieurement à des températures d'environ 750 C., dans une chambre de cracking disposée par exemple au-dessus de l'espace de cokéfaction, les hydrocarbures se transforment en combinaisons telles qu'elles résultent normalement de la cokéfaction habituelle à haute température. De cette façon, on arrive également, dans la cokéfaction à température moyenne, laquelle présente, en ce qui concerne la qualité du coke obtenu, des avantages économiques très importants, à des sous-produits ou produits secondaires de grande valeur.
Des conditions analogues se présentent également parfois dans la cokéfaction connue à haute température de combustibles bitumineux, en particulier-quand les fours à coke fonctionnent sous une durée relativement longue de distillation, c'est-àdire sous une température relativement basse de cokéfaction.
Dans ce cas, la température baisse fortement dans l'espace de rassemblement des gaz, de sorte qu'il ne se produit plus les transformations des hydrocarbures auxquelles, dans la cokéfaction à haute température, il faut attribuer le grand rendement en produits secondaires de haute valeur.
D'un autre côté, des avantages techniques importants résultent également de l'application de la règle fondamentale de
<Desc/Clms Page number 3>
l'invention à la cokéfaction à haute température, sous durée normale ou réduite de réaction. Dans les fours modernes à grande capacité (grand rendement), la température des parois de chauffage est toujours très élevée, et il s'ensuit un chauffage parfois exagéré de l'espace de rassemblement des gaz.
La décomposition des hydrocarbures, entraînée de ce fait dans une mesure nuisible et trop poussée, décomposition qui peut con duire jusqu'à la séparation de graphite, est combattue, con formément à l'invention, du fait que l'espace de rassemblement des gaz ou la chambre de cracking du four, où arrivent les gaz de distillation sortant de la chambre de cokéfaction, est maintenue à une température inférieure à celle des parois de chauffe de l'espace de cokéfaction.
De ce qui précède, il résulte que la règle de base de l'invention permet un nouveau pas dans le développement d'un four à coke dans lequel, par un réglage approprié du chauffage de l'espace de cokéfaction et des espaces creux recevant les gaz de distillation, on peut obtenir une variation très vaste adaptable exactement à toutes les possibilités d'écoulement de la qualité et de la quantité de tous les produits contenus dans le four à coke, c'est-à-dire aussi bien du coke que des produits secondaires. L'importance de l'introduction d'un tel four à coke dans l'industrie des cokeries, et précisément dans les conditions économiques régnant actuellement dans le monde entier, est évidente.
L'idée conductrice de l'invention est avantageusement mise en oeuvre en soumettant les produits de distillation sous forme de gaz et de vapeur, aprèsleur dégagement hors de la charge de combustible du four à coke, mais avant leur refroidissement et leur condensation, à un traitement thermique dans une chambre de cracking reliée à la chambre de cokéfaction, la température des parois de la chambre de cracking pouvant être, indépendam ment de celle de la chambre de cokéfaction, supérieure ou infé-
<Desc/Clms Page number 4>
rieure à cette dernière température, et pouvant avantageusement être réglée à des températures comprises entre 600-et 8000 C.
Les fours à coke servant à mettre en oeuvre le procédé conforme à l'invention présentent, comme point fondamental, la particularité que les parois de l'espace de rassemblement des gaz - c'est-à-dire l'espace situé au-dessus de la charge de la chambre après la descente de celle-ci ayant lieu pendant la cokéfaction - ne sont pas traversées par les canaux de chauffe servant au chauffage de l'espace de cokéfaction, et que l'espaee de rassemblement des gaz est relié à une chambre de cracking à laquelle est raccordé le tube montant servant à l'évacuation des gaz, cette chambre de cracking étant chauffée ou refroidie, suivant la température qui doit régner dans le four pendant un état déterminé de fonctionnement, par des canaux de paroi réglables indépendamment des canaux de chauffage de l'espace de cokéfaction.
Pour les fours à chambres horizontales, cette disposition fondamentale du système de chauffage peut être réalisée avanta geusement et simplement comme suit :
Le chauffage de l'espace de cokéfaction des chambres horizontales est fait par des canaux verticaux, reliés par paires suivant le principe connu du courant en circuit. L'ouverture supérieure de liaison entre les deux canaux de chauffage tra vaillant ensemble est disposée à une hauteur telle que, même après la descente de la charge pendant le processus de cokéfaction, il ne se produise aucun chauffage excessif de l'espace de rassemblement des gaz, à partir des canaux de chauffage de l'espace de cokéfaction.
L'ouverture supérieure de liaison des pai res de canaux de chauffage est alors à peu près telle que le gâteau de coke présente, pour une pression exercée à temps sur son bord supérieur, une mince couche un peu plus sombre. Pour cette position de l'ouverture supérieure de liaison des canaux de chauffe, les produits gazeux de la distillation sont protégés contre un sur chauffage et une décomposition trop poussés.
Pour le chauffage de l'espace collecteur des gaz servant de
<Desc/Clms Page number 5>
chambre de cracking, ou d'une chambre de cracking spéciale reliée à l'espace collecteur des gaz, il est prévu, au-dessus des canaux de chauffe verticaux des parois de chauffe, des canaux verticaux commandés par des registres et reliés à leur extrémité supé rieure avec formation de canaux de chauffe dits en épingle à cheveux.
Dans cette disposition, il est possible de faire passer une partie des gaz de chauffage des canaux de chauffe de l'espace de cokéfaction à travers les canaux de chauffe de la chambre de cracking, et ce la quantité qui est, dans chaque cas, nécessaire au chauffage optimum de la chambre de cracking. pour le refroidissement de la chambre de cracking du four à chambres horizontales, il est prévu, dans la voûte du four, des cheminées de refroidissement qui sont fermées vis-à-vis du conduit d'évacuation de la chambre de cracking par une plaque de couverture relativement mince et se ferment, de l'extérieur, au moyen de couvercles amovibles éventuellement pourvus d'ou vertures réglables.
Dans le cas de fours à chambres horizontales dont les chambres sont chargées par déversement, l'espace collecteur des gaz est utilement combiné avec la chambre de cracking. Mais il est aussi possible de prévoir, au-dessus de l'espace collecteur des gaz proprement dit, qui doit alors être fait plus bas, un canal de voûte spécial qui communique par des ouvertures utilement calibrées, d'une part avec l'espace collecteur des gaz et d'au tre part avec le tube montant, de telle manière que les gaz de distillation s'écoulent dans le tube montant par le canal de voûte agissant comme chambre de cracking. Le canal de voûte doit évidemment, dans cette forme d'exécution, se trouver à portée des canaux de chauffe de la chambre de cracking.
La disposition de la chambre de cracking sous forme d'un canal de voûte spécial présente encore cet avantage que, pour un réglage convenable des registres dont sont munies les ouvertures vers l'espace collecteur des gaz, les gaz de distillation
<Desc/Clms Page number 6>
peuvent d'abord être évacués à travers l'espace collecteur des gaz sur toute sa longueur et ensuite à travers le canal de voûte sur toute sa longueur. Le temps pendant lequel les gaz de distillation sont soumis au traitement thermique est ainsi prolongé d'une manière éventuellement avantageuse.
Dans des fours à chambres horizontales qui sont chargés de gâteaux de houille pilonnés, il est régulièrement prévu comme chambre de cracking, de préférence, un canal de voûte spécial, ce qui peut être combiné avec une exécution particu lièrement basse de l'espace collecteur des gaz proprement dit.
On a encore trouvé que, outre le chauffage des parois de l'espace collecteur des gaz à partir des canaux de paroi, la hauteur de la charge de la chambre ou, en d'autres termes, l'écoulement de chaleur des canaux des parois de chauffe de l'espace de cokéfaction vers la surface de la charge de la chambre limitant l'espace collecteur des gaz, est aussi déter minant pour la température de l'espace collecteur des gaz.
La présente invention a aussi pour but de rendre également réglable cet écoulement de chaleur des canaux des parois de chauffe de l'espace de cokéfaction, par-dessus la charge de la chambre, vers l'espace collecteur des gaz. Ce but est atteint conformément à l'invention, en principe, du fait que la charge de la chambre est, dans chaque cas, régalée à une hauteur telle que l'écoulement de chaleur désiré des canaux des parois de chauffe de l'espace de cokéfaction vers la surface de la charge dans la chambre se trouve ainsi réglé.
Il est clair que, par divers réglages de la hauteur de la couche de houille au-dessus des canaux des parois de chauffe, on peut aussi obtenir une augmentation ou une diminution de la chute de température entre l'extrémité supérieure des canaux des parois de chauffe (appelée aussi endroit d'inversion dans le cas de canaux de chauffe jumelés) et la surface supérieure de la charge limitant vers le bas l'espace collecteur des gaz.
<Desc/Clms Page number 7>
La réalisation pratique du procédé d'après l'invention a lieu de préférence, dans le cas des fours à chambres horizontales connus pour la production de gaz et de coke conformément à l'invention, de telle manière que la barre de régalage servant à régaler la charge de la chambre puisse être actionnée à di verses hauteurs vis-à-vis de la charge de la chambre, et que l'ouverture de régalage prévue dans la porte de la chambre re - çoive une grandeur permettant le régalage de la charge de la chambre à la hauteur voulue dans chaque cas.
Comme, de ce fait, l'ouverture pour la barre de régalage se trouve, pour une charge élevée de la chambre, plus ou moins en dessous de la charge, l'invention prévoit, dans l'ouverture pour la barre de régalage, des moyens, par exemple des boucliers d'appui amovibles, pour soutenir la houille dans la chambre, même lorsque la barre de régalage se trouve placée haut, et empêcher ainsi que la houille tombe à travers l'ouverture de régalage prolongée vers le bas.
Une autre amélioration de l'invention est obtenue du fait que lesespaces de rassemblement desgaz de deux chambresvoi sines sont, à l'extrémité opposée à celle où est raccordé le tube montant, reliée entre eux par un tuyau par lequel des gaz de distillation peuvent passer d'une chambre dans la chambre voisine. Cette disposition permet de maintenir les gaz de dis tillation à une température déterminée pendant un temps plus long, ce qui est éventuellement d'un grand avantage pour la réalisation de certaines transformations des hydrocarbures.
Sur le dessin annexé, la fig.l est une coupe longitudinale verticale d'un four à coke à chambres horizontales établi d'après l'invention et aménagé pour le chargement par le déversement de la houille.
La fig.2 est une coupe transversale verticale suivant la ligne II-II de la fig.l.
La fig,3 est une coupe horizontale suivant la ligne III-III de la fig.l.
<Desc/Clms Page number 8>
.La fig. 4 est une coupe longitudinale verticale d'un four à chambres horizontales aménagé pour être chargé d'un gâteau de houille pilonné.
La fig.5, enfin, est une coupe transversale verticale suivant la ligne V-V de la fig.4.
Dans le four à coke représenté sur la fig.l, des chambres horizontales de cokéfaction alternent, de la manière connue, avec des parois dans lesquelles sont prévus des canaux de chauf- fe verticaux 2, 3. Les canaux de chauffe 2 et les canaux de chauffe 3 sont reliés par paires, à leur extrémité supérieure, par l'ouverture 4 et, à l'extrémité inférieure, par l'ouverture 5. On obtient ainsi, dans la paroi de chauffe, le chauffage en circuit connu. Le gaz et l'air comburant sont amenés aux canaux de chauffage, à leur extrémité inférieure, par des canaux 6 qui sont reliés de la manière connue aux régénérateurs non des- sinés.
Comme on le voit sur le dessin, l'ouverture de liaison su- périeure 4 des canaux de chauffe se trouve à une hauteur telle que, même après la descente de la charge dans la chambre ayant lieu pendant ou vers la fin de la cokéfaction, l'espace collec- teur des gaz 7 ne se trouve pas à portée des canaux de chauffe 2. Sur la fig. 2, on a indiqué, dans la chambre de gauche 8, la charge peu de temps avant son remplissage et, dans la chambre de droite 9, après la fin de la distillation. On reconnaît clairement la forte descente pendant le processus de cokéfaction.
La mesure de ce retrait vertical est variable. selon la nature du charbon cokéfié, on observe une descente de la charge dans @ la chambre jusque 500 mm. Il faut tenir compte de cela lorsqu'on choisit la position en hauteur de l'ouverture de liaison supé - rieure 4.
Au-dessus de chacun des canaux de chauffe 2, 3, il est prévu de petits canaux verticaux 10, 11 qui sont commandés par des registres 12 pouvant être atteints au moyen de barres de
<Desc/Clms Page number 9>
réglage à travers des ouvertures de voûte 13 pouvant être fermées. Les canaux 10 et 11 sont reliés entre eux par de petits canaux transversaux 14 en formant des canaux de chauffe en épingle à cheveux.
A portée du système de canaux supérieur, formé par les canaux 10, 11 et 14, se trouve l'espace collecteur des gaz 7 qui, dans le four représenté, sert en même temps de chambre de cracking.
Comme on le voit tout de suite, on peut, par une mise au point appropriée des registres 12, faire passer des canaux de chauffe 2, 3 à travers le système de canaux de chauffe supérieurs une quantité de gaz de chauffage telle qu'on obtient, dans chaque cas, le chauffage voulu des parois de la chambre de cracking 7.
Lorsqu'il s'agit de fours pour la cokéfaction à température moyenne de combustibles, donc dans lesquels on emploie de basses températures de cokéfaction et par conséquent aussi, en général, des températures relativement basses des canaux de chauffe, il est éventuellement avantageux d'établir la paroi de séparation entre la chambre de cracking et le système de canaux de chauffe supérieurs avec une plus petite épaisseur que la paroi de séparation entre l'espace de cokéfaction et les canaux de chauffe verticaux à courant en circuit 2, 3. On obtient de la sorte un chauffage, favorable dans des cas particuliers, de la chambre de cracking à des températures supérieures à celle de la paroi de la chambre de cokéfaction.
En outre, d'aprèsl'invention, la couche de maçonnerie 15 séparant le canal transversal 14 des canaux de chauffe 2, 3 est ,disposée à une hauteur telle qu'il ne puisse y avoir un trop fort écoulement de chaleur des canaux de chauffe 2, 3 dans les parties de la maçonnerie formant l'espace collecteur des gaz.
Pour le refroidissement de l'espace collecteur des gaz ou de la chambre de cracking, il est prévu, dans le four d'après la fig.l, et ce dans la voûte, des cheminées de refroidissement 16 servant en même temps d'ouvertures de chargement, lesquelles
<Desc/Clms Page number 10>
sont fermées vis-à-vis de l'espace collecteur des gaz par une brique de couverture 17 et peuvent être fermées au-dessus au moyen de couvercles 17a. En retirant les couvercles 17a, on est à même d'abaisser à la valeur désirée la température de la chambre de cracking dans son entièreté ou à des endroits déterminés.
A une extrémité de la chambre du four, il est encore prévu, de la manière habituelle, une ouverture pour le raccordement au tube montant 18.
La chambre 1-la destinée à recevoir la houille à cokéfier est fermée sur ses deux faces frontales, pendant le processus de cokéfaction, au moyen de portes 19 et 19a. pour le réglage de la température de l'espace collecteur des gaz, la charge de la chambre est régalée à diverses hauteurs, comme l'indiquent les lignes pointillées 8a. A.cet effet, il est prévu, dans la porte 19a, une ouverture oblongue 20 pouvant être fermée au moyen d'un couvercle 21. Cette ouverture sert à l'introduction de la barre de régalage 22, dont le support à rouleaux 23 repose sur des leviers coudés 24 qu'on peut faire osciller au moyen d'une tringle 25 et d'un engrenage 26.
Comme on le voit sur la fig.l, il est possible, par un changement de position convenable des leviers coudés 24, de faire agir la barre de réga- lage à diverses hauteurs par rapport à la chambre du four.
Dans l'ouverture 20 pour la barre de régalage sont prévues des saillies ou des évidements 27 dans lesquelles on peut fixer de manière interchangeable un bouclier d'appui 28. Ces évidements 27 se trouvent à diverses hauteurs, de sorte qu'il est possible de soutenir le bord supérieur de la houille à diverses hauteurs par rapport aux ouvertures de régalage prolongées vers le bas.
A l'extrémité de l'espace de rassemblement des gaz opposée à celle du raccordement au tube montant, il est prévu, dans la voûte du four, une ouverture 29 à laquelle est raccordé un tube en U 30. Ainsi que le fait voir la fig.2, le tube en U est établi de manière que les ouvertures 29 de deux chambres voisines soient
<Desc/Clms Page number 11>
reliées entre elles. Le tube en U 30 est utilement entouré par une matière mauvaise conductrice de la chaleur, Il est, en outre, muni d'un organe d'arrêt, avantageusement d'une lunette de Schmidt 31.
Le trajet des gaz de distillation dans le four à coke est visible sur la fig.5. Le tube montant 18 de la chambre du four 1 est par exemple fermé, tandis que le tube montant 18a de la chambre voisine la reste ouvert et que le tube en u 30 entre les deux chambres de cokéfaction est ouvert. Les gaz de distillation passent alors de la chambre 1, à travers le tube en U 30, dans l'espace collecteur des gaz de la chambre de four la et, de là, s'écoulent par le tube montant 18a.
Il est convenable, en général, d'effectuer le chargement et la vidange des chambres de manière que l'état de fonctionnement des deux chambres reliées entre elles diffère chaque fois d'une 1/2 période de distillation. Dans ce cas, il est possible de soumettre toujours les gaz de distillation au même traitement thermique, du fait que, par exemple, après le remplissage de la chambre 1 (v.fig.3), les gaz de distillation s'écoulent d'abord dans le sens des flèches 31, tandis que, après le remplissage de la chambre la, les gaz suivent, après l'inversion correspondante des organes d'arrêt des tubes montants et du tube en U 30, le trajet de sens opposé montré par les flèches 32.
Le four à coke représenté sur les figs.4 et 5 est prévu pour être chargé de gâteaux de houille pilonnés. Le système de chauffage de l'espace de cokéfaction, et de la chambre de cracking est, en principe, le même que dans le four d'après les fige.1 et 2.
L'espace collecteur des gaz 33 est, dans le four des figs.
4 et 5, établi avec une hauteur moindre. Au-dessus de l'espace collecteur des gaz, il est disposé dans la voûte du four un canal de cracking 34 qui communique avec l'espace collecteur des gaz par desouvertures calibrées 35. Lesouvertures 35 se trouvent en dessous d'ouvertures de voûte 36 et peuvent éventuelle-
<Desc/Clms Page number 12>
ment être commandées par des briques-registres 37.
Au milieu du four est raccordé à la chambre de cracking le tube montant 38 qui est garni intérieurement de maçonnerie réfractaire et constitue ainsi, en quelque sorte, un prolongement de la chambre de cracking 34.
Au refroidissement de la chambre de cracking servent ici aussi des cheminées de refroidissement 39 disposées dans la voûte du four.
Dans ce qui précède, on a décrit l'application de l'invention à des fours à chambres horizontales comportant des canaux de chauffe verticaux à courant en circuit. Mais l'invention n'est pas limitée à de tels fours, elle peut être appliquée avec un égal succès à tous les fours de cokéfaction.
En ce qui concerne la largeur des chambres de cokéfaction entre les parois de chauffe, il sera avantageux, pour obtenir un grand rendement en produits secondaires et conserver une température de cokéfaction relativement basse, qui est favorable pour cela, de choisir pour les chambres de cokéfaction une largeur non supérieure à environ 350 mm. Cette largeur des chambres est aussi favorable en tant qu'elle permet la réalisation économique de la cokéfaction à température moyenne, sans que, avec cette largeur des chambres, une influence nuisible soit exercée, au point de vue de la grosseur des morceaux, sur le coke éventuellement produit à haute température dans le même four.
<Desc / Clms Page number 1>
process and device for the thermal treatment of products originating, in gaseous and vapor form, from the distillation of bituminous fuels.
The present invention relates to the distillation (coking) of bituminous fuels in known gas and coke ovens, and its object is to achieve improvements in the quantity and nature of the by-products resulting from the distillation of gas. such fuels.
The invention is based on the conductive idea of maintaining for a certain time the hot distillation gases coming from the distillation of bituminous fuels, and this before their cooling or condensation, at such a temperature, or of heating or cooling these gases. at a temperature such that there is a transformation into high value products of the hydrocarbons contained in these gases, regardless of the temperature taken by the gases in the chamber of
<Desc / Clms Page number 2>
coking.
The technical progress which results from the fundamental technical law summarized above is most clearly recognizable in the so-called medium temperature coking of bituminous fuels, that is to say a coking for which the charge of the chamber of The coking is brought to a maximum temperature of preferably 600,700 C. With such low coking temperatures, a tar is obtained in the secondary products, the properties of which differ markedly from those of the usual coking plant tar.
When the products which escape, in gaseous and vapor form, from the charge subjected to coking at medium temperature, are subsequently reheated to temperatures of around 750 C., in a cracking chamber placed for example above From the coking space, the hydrocarbons are transformed into combinations such as normally result from the usual high temperature coking. In this way, in the medium temperature coking, which presents, as regards the quality of the coke obtained, very important economic advantages, one arrives also in by-products or secondary products of great value.
Similar conditions also sometimes occur in the known high temperature coking of bituminous fuels, in particular when coke ovens operate under a relatively long distillation time, i.e. under a relatively low coking temperature.
In this case, the temperature drops sharply in the gas gathering space, so that the transformations of the hydrocarbons no longer take place, to which, in high temperature coking, the high yield of high secondary products must be attributed. value.
On the other hand, important technical advantages also result from the application of the fundamental rule of
<Desc / Clms Page number 3>
the invention to coking at high temperature, under normal or reduced reaction time. In modern large-capacity (large-efficiency) furnaces, the temperature of the heating walls is always very high, and the result is sometimes exaggerated heating of the gas collecting space.
The decomposition of the hydrocarbons, thereby entrained to a detrimental and too extensive extent, a decomposition which can lead to the separation of graphite, is combated, according to the invention, because the gas collecting space or the cracking chamber of the furnace, where the distillation gases leaving the coking chamber arrive, is maintained at a temperature lower than that of the heating walls of the coking space.
From the above, it follows that the basic rule of the invention allows a new step in the development of a coke oven in which, by an appropriate adjustment of the heating of the coking space and of the hollow spaces receiving the distillation gas, one can obtain a very wide variation adaptable exactly to all the possibilities of flow of the quality and the quantity of all the products contained in the coke oven, that is to say both coke and secondary products. The importance of the introduction of such a coke oven in the coke oven industry, and precisely in the economic conditions currently prevailing throughout the world, is obvious.
The guiding idea of the invention is advantageously implemented by subjecting the distillation products in the form of gas and vapor, after their release from the fuel load of the coke oven, but before their cooling and their condensation, to a heat treatment in a cracking chamber connected to the coking chamber, the temperature of the walls of the cracking chamber possibly being, independently of that of the coking chamber, higher or lower.
<Desc / Clms Page number 4>
higher at the latter temperature, and can advantageously be adjusted to temperatures between 600- and 8000 C.
The coke ovens used to carry out the process according to the invention have, as a fundamental point, the peculiarity that the walls of the gas collecting space - that is to say the space located above of the load of the chamber after the descent of this one taking place during the coking - are not crossed by the heating channels used for the heating of the coking space, and that the gas collection space is connected to a cracking chamber to which is connected the riser tube serving for the evacuation of gases, this cracking chamber being heated or cooled, depending on the temperature which must prevail in the furnace during a determined operating state, by adjustable wall channels independent of the heating channels of the coking space.
For horizontal chamber furnaces, this basic arrangement of the heating system can be conveniently and easily achieved as follows:
The heating of the coking space of the horizontal chambers is carried out by vertical channels, connected in pairs according to the known principle of the current in circuit. The upper connecting opening between the two heating channels working together is arranged at such a height that, even after the load has been lowered during the coking process, there is no excessive heating of the collecting space. gas, from the heating channels of the coking space.
The upper connecting opening of the pairs of heating channels is then approximately such that the coke cake has, for a pressure exerted in time on its upper edge, a thin, slightly darker layer. For this position of the upper connecting opening of the heating channels, the gaseous products of the distillation are protected against overheating and excessive decomposition.
For heating the gas collecting space serving as
<Desc / Clms Page number 5>
cracking chamber, or a special cracking chamber connected to the gas collecting space, there are provided, above the vertical heating channels of the heating walls, vertical channels controlled by registers and connected at their end upper with the formation of so-called hairpin heating channels.
In this arrangement, it is possible to pass part of the heating gases from the heating channels of the coking space through the heating channels of the cracking chamber, and this amount which is, in each case, necessary. optimum heating of the cracking chamber. for the cooling of the cracking chamber of the horizontal chamber furnace, cooling stacks are provided in the vault of the furnace which are closed vis-à-vis the exhaust duct of the cracking chamber by a plate of relatively thin cover and close, from the outside, by means of removable covers which may be provided with adjustable openings.
In the case of horizontal chamber furnaces whose chambers are loaded by pouring, the gas collecting space is usefully combined with the cracking chamber. But it is also possible to provide, above the gas collector space proper, which must then be made lower, a special vault channel which communicates through usefully calibrated openings, on the one hand with the space gas collector and on the other hand with the rising tube, in such a way that the distillation gases flow into the rising tube through the vault channel acting as a cracking chamber. The vault channel must obviously, in this embodiment, be within reach of the heating channels of the cracking chamber.
The arrangement of the cracking chamber in the form of a special vault channel also has the advantage that, for a suitable adjustment of the registers with which the openings towards the gas collecting space are fitted, the distillation gases
<Desc / Clms Page number 6>
can first be vented through the gas collecting space over its entire length and then through the arch channel over its entire length. The time during which the distillation gases are subjected to the heat treatment is thus prolonged in a possibly advantageous manner.
In horizontal chamber furnaces which are loaded with pounded hard coal cakes, a special vault channel is regularly provided as a cracking chamber, preferably, which can be combined with a particularly low execution of the collector space of the gas proper.
It has also been found that, in addition to the heating of the walls of the gas collecting space from the wall channels, the height of the charge of the chamber or, in other words, the heat flow of the channels of the walls of heating of the coking space towards the surface of the charge of the chamber limiting the gas collecting space, is also determining for the temperature of the gas collecting space.
Another object of the present invention is to also make this heat flow adjustable from the channels of the heating walls of the coking space, over the load of the chamber, towards the gas collecting space. This object is achieved in accordance with the invention, in principle, due to the fact that the load of the chamber is, in each case, adjusted to a height such that the desired heat flow from the channels of the heating walls of the heating space. coking towards the surface of the charge in the chamber is thus regulated.
It is clear that by varying the height of the coal bed above the heating wall channels, it is also possible to achieve an increase or decrease in the temperature drop between the upper end of the coal wall channels. heating (also called inversion point in the case of twin heating channels) and the upper surface of the load limiting downwardly the gas collecting space.
<Desc / Clms Page number 7>
In the case of the horizontal chamber furnaces known for the production of gas and coke according to the invention, the practical implementation of the process according to the invention takes place preferably in such a way that the leveling bar for leveling the load of the chamber can be actuated at different heights with respect to the load of the chamber, and that the adjustment opening provided in the door of the chamber receives a magnitude allowing the adjustment of the load of the chamber at the desired height in each case.
As, therefore, the opening for the leveling bar is, for a high load of the chamber, more or less below the load, the invention provides, in the opening for the leveling bar, means, for example removable support shields, for supporting the coal in the chamber, even when the leveling bar is set high, and thus preventing the coal from falling through the extended downward adjustment opening.
Another improvement of the invention is obtained from the fact that the gas gathering spaces of two discharge chambers are, at the end opposite to that where the riser pipe is connected, connected to each other by a pipe through which distillation gases can pass. of a bedroom in the next bedroom. This arrangement makes it possible to maintain the distillation gases at a determined temperature for a longer time, which is possibly of great advantage for carrying out certain transformations of the hydrocarbons.
In the accompanying drawing, Fig.l is a vertical longitudinal section of a coke oven with horizontal chambers established according to the invention and arranged for loading by dumping coal.
Fig.2 is a vertical cross section along the line II-II of fig.l.
Fig, 3 is a horizontal section along line III-III of fig.l.
<Desc / Clms Page number 8>
Fig. 4 is a vertical longitudinal section of a horizontal chamber furnace arranged to be loaded with a pounded coal cake.
Fig.5, finally, is a vertical cross section along the line V-V of Fig.4.
In the coke oven shown in fig. 1, horizontal coking chambers alternate, in the known manner, with walls in which vertical heating channels 2, 3 are provided. The heating channels 2 and the channels of heating 3 are connected in pairs, at their upper end, by the opening 4 and, at the lower end, by the opening 5. Thus, in the heating wall, the known circuit heating is obtained. The gas and the combustion air are supplied to the heating channels, at their lower end, by channels 6 which are connected in known manner to the regenerators not designed.
As can be seen in the drawing, the upper connecting opening 4 of the heating channels is at a height such that, even after the lowering of the load in the chamber taking place during or towards the end of coking, the gas collector space 7 is not within reach of the heating channels 2. In fig. 2, there is indicated, in the left chamber 8, the charge shortly before its filling and, in the right chamber 9, after the end of the distillation. You can clearly recognize the steep descent during the coking process.
The extent of this vertical shrinkage is variable. depending on the nature of the coked coal, a drop in the load in @ the chamber is observed down to 500 mm. This must be taken into account when choosing the height position of the upper connecting opening 4.
Above each of the heating channels 2, 3, there are small vertical channels 10, 11 which are controlled by registers 12 which can be reached by means of control bars.
<Desc / Clms Page number 9>
adjustment through arch openings 13 which can be closed. The channels 10 and 11 are connected to each other by small transverse channels 14 forming hairpin heating channels.
Within reach of the upper channel system, formed by channels 10, 11 and 14, is the gas collecting space 7 which, in the oven shown, serves at the same time as a cracking chamber.
As can be seen immediately, it is possible, by an appropriate adjustment of the registers 12, to pass from the heating channels 2, 3 through the system of upper heating channels a quantity of heating gas such as to obtain , in each case, the desired heating of the walls of the cracking chamber 7.
In the case of furnaces for the medium temperature coking of fuels, therefore in which low coking temperatures and therefore also, in general, relatively low temperatures of the heating channels, it is possibly advantageous to establish the separation wall between the cracking chamber and the upper heating channel system with a smaller thickness than the separation wall between the coking space and the vertical heating channels with current in circuit 2, 3. We obtain in this way, a heating, favorable in particular cases, of the cracking chamber to temperatures above that of the wall of the coking chamber.
Furthermore, according to the invention, the masonry layer 15 separating the transverse channel 14 from the heating channels 2, 3 is arranged at a height such that there cannot be too much heat flow from the heating channels. 2, 3 in the parts of the masonry forming the gas collecting space.
For the cooling of the gas collecting space or the cracking chamber, it is provided in the furnace according to fig.l, and in the vault, cooling chimneys 16 serving at the same time as openings loading, which
<Desc / Clms Page number 10>
are closed vis-à-vis the gas collection space by a cover brick 17 and can be closed above by means of covers 17a. By removing the lids 17a, it is possible to lower the temperature of the cracking chamber as a whole or at specific locations to the desired value.
At one end of the furnace chamber, there is also provided, in the usual way, an opening for connection to the riser tube 18.
The chamber 1-la intended to receive the coal to be coked is closed on its two end faces, during the coking process, by means of doors 19 and 19a. for the adjustment of the temperature of the gas collecting space, the charge of the chamber is adjusted to various heights, as indicated by the dotted lines 8a. For this purpose, there is provided, in the door 19a, an oblong opening 20 which can be closed by means of a cover 21. This opening serves for the introduction of the leveling bar 22, of which the roller support 23 rests. on angled levers 24 which can be oscillated by means of a rod 25 and a gear 26.
As can be seen in FIG. 1, it is possible, by a suitable change of position of the angled levers 24, to make the adjustment bar act at various heights relative to the furnace chamber.
In the opening 20 for the leveling bar are provided protrusions or recesses 27 in which a support shield 28 can be interchangeably fixed. These recesses 27 are at various heights, so that it is possible to supporting the upper edge of the coal at various heights from the downward extended trim openings.
At the end of the gas collecting space opposite to that of the connection to the rising tube, there is provided, in the roof of the furnace, an opening 29 to which is connected a U-tube 30. As shown in the figure. fig. 2, the U-shaped tube is established so that the openings 29 of two neighboring chambers are
<Desc / Clms Page number 11>
interconnected. The U-shaped tube 30 is usefully surrounded by a material which is a poor conductor of heat. It is, in addition, provided with a stopper, advantageously a Schmidt telescope 31.
The path of the distillation gases in the coke oven can be seen in fig. 5. The rising tube 18 of the chamber of the furnace 1 is for example closed, while the rising tube 18a of the neighboring chamber remains open and the u-tube 30 between the two coking chambers is open. The distillation gases then pass from chamber 1, through U-tube 30, into the gas collecting space of furnace chamber 1a and, from there, flow through riser tube 18a.
It is generally convenient to carry out the loading and emptying of the chambers so that the operating state of the two chambers connected to each other differs each time by a half period of distillation. In this case, it is possible to always subject the distillation gases to the same heat treatment, since, for example, after filling the chamber 1 (see fig. 3), the distillation gases flow from first in the direction of the arrows 31, while, after filling the chamber 1a, the gases follow, after the corresponding reversal of the stop members of the rising tubes and of the U-tube 30, the path in the opposite direction shown by arrows 32.
The coke oven shown in Figs.4 and 5 is designed to be loaded with pounded coal cakes. The heating system of the coking space, and of the cracking chamber is, in principle, the same as in the oven according to figs. 1 and 2.
The gas collecting space 33 is, in the oven of FIGS.
4 and 5, established with a lower height. Above the gas collecting space, there is disposed in the roof of the furnace a cracking channel 34 which communicates with the gas collecting space through calibrated openings 35. The openings 35 are located below the vault openings 36. and can possibly-
<Desc / Clms Page number 12>
be controlled by bricks-registers 37.
In the middle of the furnace is connected to the cracking chamber the riser tube 38 which is lined internally with refractory masonry and thus constitutes, in a way, an extension of the cracking chamber 34.
Cooling the cracking chamber also serves here cooling ducts 39 arranged in the roof of the furnace.
In the foregoing, the application of the invention to horizontal chamber furnaces comprising vertical current-in-circuit heating channels has been described. But the invention is not limited to such furnaces, it can be applied with equal success to all coking furnaces.
With regard to the width of the coking chambers between the heating walls, it will be advantageous, in order to obtain a high yield of secondary products and to maintain a relatively low coking temperature, which is favorable for this, to choose for the coking chambers a width of not more than about 350 mm. This width of the chambers is also favorable in that it allows the economical realization of the coking at medium temperature, without, with this width of the chambers, a detrimental influence being exerted, from the point of view of the size of the pieces, on the coke possibly produced at high temperature in the same oven.