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POUR A COKE A REGENERATION DE CHALEUR CHAUFFE AU
GAZ DE HAUTS FOURNEAUX. OU DE GAZOGENES.
La présente invention concerne des fours à coke a. régénération de chaleur chaumés au gaz de hauts-fourneaux ou de gazogènes et dans lesquels on chauffe préalablement, non seulement l'air, mais également le gaz aestine au chauflage des fours.
Le point faible de tous les fours à coke ayant des régé- nérateurs à gaz est la perte de gaz qui se produit inévitablement à travers les maçonneries.
Celles-ci ne sont, en effet, jamais complètement étanches
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au gaz, même quant elles ne sont pas fissurées et leur étan- chéité diminue rapidement des qu'il se forme des fissures.
Pour diminuer les pertes de gaz, il importe de réduire au minimum les surfaces des cloisons séparant le gaz des fumées, ainsi que la longueur des circuits du gaz, de l'air et des fumées, afin de rendre ces circuits aussi peu résis- tants que possible.
Dans les fours à coge à régénération de chaleur dont les piédroits sont du type "moitié par moitié", c'est-à-dire dont tous les carneaux verticaux des piédroits situés entre l'axe de la batterie et l'un des quais sont montants , tandis que les autres carneaux situés entre l'axe de la batterie et l'autre quai sont descendants, il est relativement aisé d'agencer l'infrastructure des fours de façon telle que la surface des cloisons séparant le gaz combustible des fumées soit très réduite et que la résistance des circuits gazeux soit relativement faible.
Toutefois, ce type de four se prête mal à l'établissement de fours à grande production, du fait que la totalité des fumées doit circuler dans le canal horizontal reliant la partie supérieure des carneaux verticaux du piédroit.
Afin de réduire la résistance des circuits gazeux, ce canal doit avoir une grande section et, par consé quent, une grande hauteur. Il en résulte que sur toute l'étendue de cette hauteur, le piédroit n'offre plus une stabilité et une étanchéité suffisante.
Dans les fours à régénération de chaleur dont les piédroits ont leurs carneaux verticaux "en épingle à cheveux", c'est-à-dire dont les carneaux montants alternent avec les carneaux descendants, le canal horizontal supérieur du piédroit est généralement supprimé et la stabilité du piédroit
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est, de ce fait, considérablement augmentée.
Toutefois, lorsque dans ce type de fours, la base des carneaux des piédroits comnunique directement avec la partie supérieure des régénérateurs en forme de puits, il est pratiquement impossible d'éviter que de mombreuses cloisons séparent les régénérateurs à gaz ou à air des régénérateurs traversés par les fumées.
Il existe également des fours à coke à régénération de chaleur chauffés au gaz de hauts fourneaux ou de gazogène dont les piédroits ont leurs carneaux verticaux groupés "en faisceaux". Lorsque les faisceaux pairs sont montants, les faisceaux impairs sont descendants ou inversement.
Dans ce type de four, le réglage de la combustion est beaucoup plus'aisé que dans les types de fours dont les carneaux verticaux des piédroits sont en "épingle à cheveux", car on peut sans crainte d'imbrûlés, admettre un faible excès d'air de combustion dans les piédroits. En effet, dans ce four, comme dans le four "moitié par moitié", si un ou plusieurs carneaux montants ne reçoivent pas assez d'air pour brûler la totalité du gaz, le gaz en excès brûlera, soit dans le canal horizontal supérieur, soit dans les carneaux descendants où il se trouvera en contact avec l'air en excès que contiennent les fumées provenant des autres carneaux montants.
Alors que dans le four "moitié par moitié", la totalité des fumées traverse le canal horizontal surmontant les carneaux verticaux, dans le four ayant ses carneaux de piédroits groupés en faisceaux, une partie seulement des fumées du piédroit traverse ce canal; comme, d'autre part, le chemin parcouru par les fumées dans le canal horizontal supérieur du piédroit est plusieurs fois moins long dans ce four que dans le four "moitié par moitié", on peut pour une même perte de charge de fluides qui traversent ce canal, donner à celui-
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ci une section beaucoup plus petite et, par conséquent, une hauteur beaucoup moins grande que dans le four "moitié par moitié" et dans ces conditions, l'inconvénient de l'affaiblissement du piédroit disparait.
Les fours à coke du type à carneaux de piédroits groupés en faisceaux réalisent donc le plus commodément la combustion du gaz de hauts-fourneaux ou de gazogène. Malheureusement, la liaison des carneaux des piédroits avec les régénérateurs est réalisée dans les systèmes connus de ce type de fours au moyen de multiples canaux s'étendant sous la sole du four, ce qui augmente le prix de revient de la construction, en compromet grâvement la stabilité et provoque des pertes importantes de gaz dans les fumées ou des combustions dangereuses dans les carneaux de sous-soles à air ou à gaz.
Il existe toutefois, certains systèmes de ce type de fours dont les carneaux des piédroits sont reliés individuellement à des régénérateurs situés sous la sole des fours, chaque régénérateur à gaz ou à air étant commun à un faisceau de carneaux de chacun des piédroits du four considéré.
Dans ces régénérateurs, la circulation des fluides est défectueuse et il en résulte un mauvais rendement calorifique du four et le réglage stable de la aistribution de l'air et du gaz aux carneaux des piédroits ne peut être réalisée qu'en créant des pertes de charges importantes au passage des fluides dans les carneaux du piédroit, pertes de charges ayant comme conséquence de provoquer à travers les maçonneries de l'infrastructure du four des repassages importants de gaz et d'air dans les fumées.
La présente invention a pour but d'obtenir un four à coke à régénération de chaleur chauffé au gaz de hauts-fourneaux ou de gazogènes dont les piédroits possèdent àes carneaux verticaux groupés en faisceaux qui sont reliés directement à des régénérateurs en forme de puits disposés de
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telle façon que les risques de fuite entre les régénérateurs soient réduits au minimum.
Dans ce but, ce four est caractérisé principalement par le fait que, sous la sole des fours, sont disposés dams la direction des chambres des fours des rangées de régénérateurs en forme de puits séparées les unes des autres par des murs continus supportant la superstructure de la construction, régénérateurs qui sont traversés dans une première rangée, par exemple, par de l'air à réchauffer et des fumées à refroidir dans une seconde rangée par le gaz à réchauffer et des fumées à refroidir et ainsi de suite, ou réciproquement dans une première rangée par le gaz à réchauffer, dans une seconde rangée par de l'air à réchauffer et ainsi de suite,
chaque rangée de régénérateurs étant constituée par des faisceaux groupés de telle façon que les groupes de carneaux verticaux montants des piédroits correspondent aux faisceaux de régénérateurs traversés de bas en haut par l'air ou le gaz à réchauffer et que les groupes de carneaux verticaux descendants des piédroits correspondent aux faisceaux des régénérateurs traversés de haut en bas par les fumées à refroidir.
Dans la réalisation pratique de l'invention, chaque régénérateur est en communication par des conduits inclinés avec les deux piédroits de la chambre du four sous laquelle il se trouve, de manière que chacun de ces piédroits puisse recevoir d'une part le gaz réchauffé par le régénérateur situé sous la chambre de droite (ou de gauche) et d'autre part l'air réchauffé par le régénérateur situé sous la chambre de gauche (ou de droite).
L'échappement des fumées se fait également par deux conduits inclinés qui conduisent ces fumées dans des régénérateurs groupés en faisceaux intercalés dans les rangées de régénérateurs servant respectivement au réchauffement du gaz
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et de l'air.
Cette disposition permet: 1 ) de relier les régénérateurs aux carneaux des piedroits par des conduits à. forte pente et de longueur minimum.
2 ) de séparer les régénérateurs traversés alternativement par du gaz pauvre et des fumées de ceux traversés alternati- vement par. de l'air et des fumées, par un mur de forte épaisseur supportant toute la superstructure de la construction et de réduire ainsi, au minimum, les risques de combustion dans les régénérateurs en refroidissement.
3 ) de séparer les faisceaux de régénérateurs traversés de bas en haut par du gaz ou de l'air des faisceaux de régénérateurs traversés de haut en bas par des fumées par deux ou plusieurs murs très épais, parallèles à l'axe de la batterie, qui présentent au gaz une surface de fuite peu importante rendant négligeable les repassages dé gaz et d'air dans les fumées. Cette disposition permet, en outre,d'alimenter spécialement en gaz et en air les régénérateurs connectés aux carneaux de tête des piédroits au moyen de conduits spéciaux dont les débits peuvent être réglés avec précision par des registres facilement accessibles.
'Les dessins ci-joints montrent, à titre d'exemple deux réalisations de l'invention.
Les figures I, 2, 3 et 4 sont relatives au premier exemple de réalisation, les figures 5, 4, 5 et 6 se rapportent au second exemple.
La figure I est une coupe en élévation suivant le plan
I - I des figures 2 et 5; elle montre la liaison des faisceaux de carneaux verticaux des piédroits avec les groupes de régénérateurs en forme de puits en chauffage et en refroidissement séparés par deux murs de forte épaisseur.
La figure 2 est une coupe en plan suivant le plan II - II
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des figures 1, 5 et 4 montrant la disposition en rangées de régénérateurs traversés par de l'air ou des fumées sous la sole des foura de numéros impairs ainsi que la disposition des régénérateurs traversés par du gaz ou des fumées sous la sole des fours pairs.
Cette même figure montre les carneaux amenant l'air ou le gaz à la partie inférieure des régénérateurs en refroidissement ainsi que les carneaux évacuant les fumées des régénérateurs en chauffage.
La figure 5 est une coupe en élévation prise par le plan III - III des figures I et 2 montrant les carneaux montants des piédroits et leurs connexions avec les régénérateurs traversés de bas en haut par l'air et le gaz à réchauffer disposés de part et d'autre des murs supportant la superstructure.
La figure 4 est une coupe en élévation prise suivant le plan IV - IV des figures I et 2 montrant les connexions des carneaux descendants des piedroits avec les régénérateurs traversés de haut en bas par les fumées provenant des carneaux descendants des piédroits.
Dans ces figures, I désigne une batterie de fours à coke formée par des chambres 2 séparées par des piédroits 5 chauffés intérieurement. Sous la sole 4 des chambres 2 sont disposées, dans la direction de ces chambres et séparées les unes des autres par des murs 5 continus servant d'assise à la superstructure du four, des rangées de régénérateurs parallèles dont certains d'entre eux, comme par exemple, les régénérateurs 6 sont traversés de bas en haut par du gaz à. réchauffer (voir les flèches avec point), tandis que les autres 7 alternent avec les premiers sont traversés par de l'air à réchauffer (voir les flèches avec cercle).
Les carneaux montants 8 des piédroits 3 sont mis directement en communication avec les régénérateurs par des conduits 9
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pour le passage ou gaz chaud et par des conduits 10 pour le passage de l'air chaud.
Les régénérateurs II sont disposés dans les mêmes rangées que les régénérateurs 6 et sont en communication avec les carneaux descendants 12 des piéaroits 5 par des conduits 15 de passage de fumées, tandis que les régénérateurs 14 sont placés dans les rangées de régénérateurs 7 traversés par l'air à réchauffer et communiquent avec les carneaux descendants 12 des piédroits 5 par les conauits 15.
Les groupes de régénérateurs 6 sont séparés des groupes de régénérateurs II par les deux murs 16, tandis que les groupes de régénérateurs 7 sont séparés des groupes de régénérateurs. 14 par les deux murs 17.
A la partie supérieure de chaque piédroit 5 existe un canal horizontal 18 dans lequel débouchent tous les carneaux 8 et 12. ne canal est interrompu en son milieu par la cloison 19.
L'air provenant des galeries de visite est introduit dans les régénérateurs 7 par des vannes 20 dont un double clapet isole les galeries de visite des galeries collectrices 50.
La tubulure 22 munie du registre 25 règle l'admission d'air au régénérateur 7.
La tubulure 24 munie du registre 25 règle l'admission d'air dans les carneaux 26 d'où il pénètre par des ouvertures 27 à la base des autres régénérateurs 7.
Le gaz pauvre est amené par une conduite ( non représentée dans des vannes 21 similaires aux vannes 20. Dans chacune de ces vannes 21 une tubulure et un registre spéciaux règlent le débit de gaz aux régénérateurs 6 de tête et par les carneaux 28 et les ouvertures 29 le gaz pénètre dans les au- tres régénérateurs 6. Les fumées sont évacuées à la cheminée par les conduits 51 et les vannes 52 reliant les galeries collectrices 50 aux régénérateurs II et par les conduits 55
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et les vannes 54 reliant les galeries collectrices 30 aux régénérateurs 14.
Ces vannes 52 et 54 sont identiques aux vannes 20 et 21, mais ne possèdent, toutefois, pas de tubulure 22 et de regis- tre 25.
Conformément à l'invention, les carneaux verticaux des piédroits du four représenté aux figures I, 2, 5 et 4 sont bien groupés en faisceaux qui sont reliés directement à des régénérateurs en forme de puits. Ces régénérateurs sont dispo- sés sous la sole des fours et dans la direction des chambres.
Les rangées de régénérateurs destinées à échauffer l'air sont séparés des régénérateurs destinés à échauffer le gaz par des murs supportant la superstructure ; lesrégénérateurs traversés de haut en bas par les fumées sont isolés par deux murs très épais, des régénérateurs traversés de bas en haut par les fluides à réchauffer.
L'examen des figures I, 2, 5 et 4 fait comprendre claire- ment le fonctionnement du four.
L'air froid est introduit des galeries de visite dans les régénérateurs 7 par les vannes 20 en passant par les tubulures 22 et 24 les carneaux 26 et les conduits 27. L'air s'échauffe en traversant de bas en haut les régénérateurs 7 et est admis par les conduits 10 à la base des carneaux montants 8 des pié- droits 3.
Le gaz pauvre est amené de la conduite à gaz pauvre (non représentée au dessin) par des vannes 21 directement dans les régénérateurs 6 de tête et par les carneaux 28 et les conduits 29 dans les autres régénérateurs 6. Le gaz s'échauffe en cir- culant de bas en haut dans les régénérateurs 6 est admis par les conduits 9 à la base des carneaux montants 8 où il rencon- tre l'air chaud distribué aux carneaux montants 8 par les con- duits 10.
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Les gaz en combustion montent dans les carneaux 8 se rassem- blent dans le canal 18 puis descendent dans les carneaux 12.
Des carneaux 12 les fumées sont évacuées aux régénérateurs 11 par les conduits 15 et aux régénérateurs 14 par les conduits 15 Les fumées refroidies circulant de haut en bas dans les régénérateurs 11 et 14 sont évacuées aux galeries collectrices 50 par les carneaux 31 et 55 et les vannes 52 et 54.
Lorsque le sens de la circulation du fluide dans les fours sera inversé, les régénérateurs 14 seront traversés de bas en haut par l'air, les régénérateurs II seront traversés de bas en haut par du gaz, tandis que les régénérateurs 6 et 7 seront traversés de haut en bas:,par les fumées. Les carneaux 12 des piédroits 5 seront montants tandis que les carneaux 8 seront descendants.
Les joints de dilatation 55, que l'on doit disposer de distance en distance suivant les plans verticaux parallèles aux axes des fours pour permettre la libre dilatation des maçonneries pourront être disposés de manière à traverser uniquement les chambres des fours sous lesquelles se trouvent les régénérateurs à air. De la sorte, l'inétanchéité de ces joints n'aura d'autre conséquence qu'un faible repassage d'air dans les fumées uniquement à travers les deux murs 17 mais ne pourra occasionner un repassage de gaz.
L'invention n'est évidemment pas limitée aux détails de réalisation de la construction décrite et représentée aux figures I, 2, 3 et 4. C'est ainsi, par exemple, qu'au lieu de disposer les carneaux des piédroits de façon à ce qu'une même rangée de régénérateurs soit constituée par trois faisceaux séparés les uns des autres par deux murs épais, on pourrait construire le four de telle façon qu'une même rangée de régé- nérateurs soit composée de quatre ou six faisceaux, les faisceaux impairs étant montants lorsque les faisceaux pairs sont
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descendants ( ou inversement) les faisceaux impairs étant séparés des faisceaux pairs par trois ou cinq murs épais, le canal horizontal du piédroit étant séparé ou non par une ou deux cloisons verticales.
De même, au lieu d'aspirer l'air froid directement des galeries de visite dans les régénérateurs et d'évacuer les fumées par les deux galeries collectrices, on pourrait l'échauffer préalablement en le faisant circuler dans les fondations des fours et par une vanne centrale d'inversion lui faire traverser l'une ou l'autre des galeries collectrices avant de l'introduire à la base des régénérateurs, les fumées étant évacuées à la cheminée par l'autre galerie collectrice.
En vue de permettre le chauffage du four au gaz riche, ' on pourrait disposer sous les piédroits et dans la direction de ceux-ci, des conduits horizontaux de distribution de gaz riche communiquant avec la base des carneaux des piédroits et ménagés entre les conduits connectant la base des dits carneaux avec les régénérateurs.
Dans ce cas, l'appareillage du four serait construit de façon à supprimer la communication entre la conduite à gaz pauvre et les régénérateurs et d'utiliser ceux-ci pour le chauffage de l'air.
De même, dans les fours de grande hauteur, on pourrait, en vue d'allonger la combustion du gaz, admettre de l'air supplémentaire à mi-hauteur des carneaux montants des piédroits en ménageant des canaux dans les cloisons séparant les carneaux des piédroits, canaux communiquant par leur ouverture inférieure avec la partie supérieure des régénérateurs à air et débouchant par leur extrémité supérieure à mi-hauteur des carneaux des piédroits.
Les figures 3, 4, 5 et 6 se rapportent à un second exemple de réalisation dans lequel les carneaux de piédroits et
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les régénérateurs sont groupés en quatre faisceaux, les faisseaux impairs étant montants lorsque les faisceaux pairs sont descendants ou inversement. Dans ce cas, les faisceaux de régénérateurs en refroidissement sont séparés des régénéra- teurs en chauffage par trois murs de forte épaisseur, alors que dans le premier exemple il n'existe que deux murs de séparation entre les faisceaux de régénérateurs traversés par le gaz et l'air d'une part et les fumées d'autre part.
Les figures 4 et 5 ayant des chiffres de repère identiques à ceux des figures I et 2, en lisant le texte relatif au premier exemple et en se reportant aux figures 2, 5, 4 et 5, on peut comprendre clairement le fonctionnement du four construit suivant le second exemple de réalisation.
REVENDICATIONS.
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