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Batterie de fours à coke à régénération.
La présente invention concerne une nouvelle forme de batterie de fours à coke à régénération à entrée d'air par le dessous.
Comme c'est bien connu, le chargement des chambres de cokéfaction d'une batterie de fours à coke au moyen de charbon s'effectue par des trous de chargement disposés dans le toit de la batterie au moyen d'un wagonnet qui reçoit des charges de charbon d'un réservoir d'emmagasinement surélevé, se meut le long du soumet de la batterie et déverse le charbon dans les chambres de cokéfaction. Le coke est poussé pério- diquement de chaque chambre par les ouvertures situées du coté du coke dans la batterie.
Le chargement des chambres et 1''expulsion périodique du coke de la chambre de co- @
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kéfaction provoquent la mise en suspension de fines par- ticules de charbon et de coke, particulièrement de ce dernier, dans l'atmosphère sur le côté de la batterie.
Ceci se remarque spécialement du côté de coke de la bat- terie. Dans les conceptions antérieures de fours à entrée d'air par le bas, dans lesquels de l'air est fourni à l'espace de fondation par des ouvertures disposées le long des parois latérales de la batterie, on a trouvé que l'air emporte de fines particules de charbon et de coke, ce qui est fortement nuisible pour un certain nom- bre de raisons parmi lesquelles , on peut menticnrer que les particules en suspension gênent le fonctionnement des dispositifs de régulation dans l'espace de fondation et provoquent également des conditions de travail peu satisfaisantes pour le personnel dans les fondations.
Le but principal de la présente invention est de fournir une batterie de fours à coke à régénération, à entrée d'air par le bas, qui soit de construction simple et compacte et qui est établie de façon à ventiler l'espace des fondations en employant dans ce but l'air fourni aux régénérateurs, pour maintenir l'espace des fondations à une température raisonnablement confortable pour le personnel qui y circule pour'fairefonctionner les dispositifs de régulation combinés à la batterie, la construction de la batterie étant telle que l'air est fourni à l'espace des fondations dans un état raisonnablement propre, c'est à dire sensiblement exempt de poussières de charbon et de coke.
Conformément à la présente invention, une batterie de fours à coke à régénération du type à entrée d'air par le bas comporte un espace de fondation s'étendant sur le. pleine longueur et la pleine largeur de la batterie,
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px3ss:XKtmKX3d2K!isi possède d'un cote de la batterie, de préférence du côté du bouclier, un carneau de cheminée ou à chaleur perdue pour recevoir les produits de combustion des régénérateurs et présente de l'autre côté de la batterie un conduit d'air sétendant sur toute la longueur de la batterie,
relié'à l'espace de fondation par des points espaces suivant la longueur de la batterie et communiquant avec l'atmosphère seulement par une extrémité ou par ses deux extrémités de façon que l'entrée d'air vers le conduitse trouve dans une zone où il n'y a que peu ou pas de charbon ou de coke en suspension dans l'air. Dans une fonde de réalisation préférée de l'invention, un ventilateur estprévu pour fournir l'air à ce conduit à une pression supérieure à la pression atmosphérique, par exemple d'environ une demi-livre, l'air sous pression entrant dans l'espace des fondations et y circulant,
une partie s'écoulant dans les régénérateurs et le restant étant évacué à l'atmosphère.'Lorsqu'on travaille au-dessus de la pression atmosphérique dans le canal d'air et dans l'espace des fondations, on peut maintenir dans cet espace, dans n'importe quelle batterie donnée de fours à coke, des températures plus basses que cela ne se.rait possible dans la même batterie fonctionnant dans des con-
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ditions de pression subatmospïmériques clans l'espace des fon- dations,
par suite de la quantité accrue d'air envoyée dans l'espace des fondations po ur y maintenir la pression su- périeure à la pression atmosphérique.
Dans les dessins annexés qui font partie de la spé- cification et montrent à titre d'exemple une forme de réa- lisation de l'invention mais sans limiter l'invention à cette forme:
La fig. 1 montre une coupe verticale faite trans- versalement à la batterie, la partie de gauche de la figure
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@tant une coupe par une chambre de cokéfaction et la partie de droits une coupe par un piédroitd'une batterie de @ours a coke renfermant la présente invention; la fig.2 est une coupe verticale partielle dans la longueur de la botterie suivant la ligne 2-2 de la fig. 1, et la fig.3 est un plan schématique de la batterie de la fig.1.
La construction de batterie de fours à coke reprécontée aux fige 1 et 2 des dessins comprend une assise ou un organe de base 1 du four qui s'étend sur la pleine largeur et la pleine longueur de la maçonnerie de la batterie et supporte celle-ci. Dans la partie supérieure de cette maçonnerie, on a prévu des chambres de cokéfaction s'étendant transversalement et des piédroits 3 alternant avec les chambres.
Dans la partie intérieure de cette batterie de four, s'étendent des régénérateurs @ disposés tran sversolement, constitués chacun par une section médiane 4a et des sections extrêmes 4b et 4c et des canaux ou passages 5 dans la sole du régénérateur qui s'étendent dans la maçonnerie du four à partir d'un côté de la batterie, et par lesquels de l'air est fourni au bas des régénérateurs et les produits de combustion sont extraits de la partie inférieure de ceux-ci.
L'organe de base 1 est ordinairement faiten béton armé et peut constituer une seule dalle bien que, de préférence, il soit divisé en un certain nombre de sections longitudinales séparées par les joints de dilatation. La plaque de base 1 est supportée principalement par un grand nombre de colonnes verticales 6 qui peuvent être en béton armé. Ces colonnes sont disposées suivant la longueur de la batterie, de préférence en-dessous de régé- nérateurs alternants disposés suivant la longueur de la batterie , comme le montre la fig.2n mais également trans-
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versalement à la batterie. Des parois de maçonnerie 7 et 8 sont disposées sur les côtés de la batterie.
Des cornières appropriées ou des fermetures de maçonnerie peuvent être prévues entre ces parois et la base 1 de façon que les joints entre ces organes soient fermés pour empêcher l'entrée de l'air dans l'espace de fondation 9.
Des murs de pignon usuels non représentés sont prévus aux extrémités de la batterie pour supporter l'organe de base et pour maintenir en place les extrémités de la maçonnerie supportées par les organes de base.
Du côté du bouclier de la batterie, se trouve un carneau de cheminée 10 qui, comme le mortre la fig.3, communique avec une cheminée 11. Ce carneau de cheminée s'étend sur toute la longueur de la batterie et est dis- posé de telle façon que son sommet est sensiblement au niveau du sommet de l'espace des fondations 9 et que sa partie inférieure est délimitée par une maçonnerie qui est faite d'une pièce avec la fondation de la batterie de fours.
Elle oommuniqueaveo les régénérateurs comme cela sera décrit.dans la suite plus en détail. Du même côté de la batterie que le carneau de cheminée sont situées des vannes d'inversion 12 qui peuvent prendre différentes formes et qui produisent par leur ensemble l'évacuation des gaz brûlés des régénérateurs 4 par les canaux de sole 5 vers le carneau de cheminée 10 et la fourniture d'air aux régénérateurs par des passages 13 reliant l'espace de fondation 9 aux carneaux de sole 5. Dans la construc- tion représentée à la fig, l, une vanne 14 commande l'é- coulement de l'air de l'espace de fondations 9 par le pas- sage 13 dans le canal de sole 5 de chaque section de ré- 'générateur 4a.
Cette vanne est représentée dans la posi- tion fermée à la fig. 1 parce que la section médiane 4a du régénérateur avec laquelle le carneau de sole 5 commu- @
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nique est en service pour la sortie de produits de com- bustion et que par conséquent de l'air n'est pas fourni à celle-ci. Une vanne 15 est prévue pour commander l'é- coulement des produits de combustion à partir de chaque carneau de sole 5 communiquant avec des sectionsde régéné- rateur 4a.
Cette vanne est représentée dans la position ou- verte à la fig.l parce que, comme on l'a remarqué plus haut, les sections médianes des;.régénérateurs sont représentées en action pour la sortie de produits de combustion.Un papi- lon 16 est placé dans le passage 17 reliant chaque carneau de sole 5 au carneau de cheminée 10 ; ce papillon peut être mis en position de façon appropriée par l'opérateur pour obtenir le tirage désiré de cheminée provoquant le passage des proauits de combustion dans le carneau de cheminée.
Il va de soi que des vannes semblables aux vannes 14,15 sont prévues pour les canaux de sole communiquant avec les sections de régénérateur 4b et 4c, ces vannes commandant l'entrée d'air dans les sections de régénérateur 4b et 4c à partir de l'espace de fondations et la sortie de produits de combustion de ces section.s de régénérateur dans le car- neau de cheminée 10. Par conséquent, lorsque les vannes 14 commandant l'entrée de l'air dans les sections médianes 4a de régénérateur sur toute la longueur de la batterie sont fermées, les vannes correspondantes commandant l'entrée de l'air dans les sections de régénérateur 4b et 4c sont ouver- tes.
De même, lorsque les vannes 15 commandant l'écoulement de produits de combustion des sections médianes 4a du régé- nérateur dans le carneau de cheminée sont ouvertes, les van- nes correspondantes dans les passages reliant les canaux de sole des sections extérieures 4b et 4o du régénérateur au carneau de cheminée sont fermées. Chaque passage reliant l'espace des fondations à un canal de sole peut être pourvu d'une lumière qui peut être étranglée par des barres for- ./
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mant doigts 13a, amovibles et remplaçables.
Chaque mhambre de cokéfaction 2 est de préférence pourvue de plusieurs trous de chargement: 18 et d'un passage 19 conduisant dans un tuyau montait 20 qui communique avec un collecteur principal, usuel 21. Comme c'est bien connu dans le métier, une vaine appropriée , non représentée, peut être employée pour régler l'écoulement dans le tuyau montant 20. Les extrémités de la chambre de cokéfaction sont destinées à être fermées comme d'habitude par des portes amovibles 22 qui peuvent être du type à bbturation automatique.
Les piedroits 3 sont munis de carneaux de chauffage verticaux 23 comportant respectivement dans les carneaux alternés des brûleurs 24 élevés et bas. Chaque carneau est relié parson extrémité:inférieure à la sec- tion.appropriée de régénérateur 4a, 4b ou 4c, suivant le cas.
La forme particulière des canaux de chauffage et des liaisons entre les carneaux et les régénérateurs en communication avec ceux-ci ne fait pas partie de la présente invention. L'agencement de carneaux et de régénérateurs peut prendre n'importe quelle forme connue dans le métier.
La construction particulière représentée au dessin comprend deux groupes extérieurs de oarneaux et un groupe-intérieur de carneaux communiquant respectivement avec les sections extérieures de régénérateur 4b et 4c et la section intérieure de régénérateur 4a.
Chaque carneau 23 reçoit du gaz combustible par un canal montant individuel 26 s'étendant à travers la base 1 et relié à son extrémité inférieure à l'une des deux conduites principales de distribution du gaz 27,28 (fig.2) disposées dans l'espace de fondation 9 près du
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sommet de celui-ci, transversalement à la battene. Comme cela résulte de la fig.2, ces conduites principales s'étendant transversalement 27,28 sont placées en-dessous des piedroits 3. Chaque conduite principale 27 est pourvue de canaux montants individuels 26 communiquant seulement avec les groupes intérieurs de carneau dans un piedroit situé au-dessus.
Chaque conduite principale 28 est pourvue de canaux montants individuels 26 communiquant saulement avec les groupes extérieurs de oarneau dans un piedroit situé au-dessus; comme le montre la fig. 1, la partie de cette conduite principale située en-dessous du groupe intérieur de carneaux est exempte de canaux montants.
Chaque canal montant 26 est pourvu, au point où il se relie à la conduite principale 27 ou 28 suivant le cas, d'un régulateur d'écoulement 29 pour régler l'écoulement du gaz fourni au carneau. Ces dispositifs régulateurs nécessitent la surveillance et le réglage éventuels par un préposé travaillant dans l'espace de fondation.
Chaque conduite principale 27,28 communique avec un tuyau 30 d'alimentation de gaz combustible (fig.l) relié à celle-ci au moyen d'une tuyauterie 31. Le tuyau 30 est convenablement isolé contre les pertes de chaleur . La tuyauterie 31 est pourvue d'une vanne à trois voies 32 et dtune vanne a'obturation 33 qui est normalement ouverte liais peut, si on le désire, être fermée pour empêcher l'écoulement de gaz du tuyau 30 vers les conduites principales transversales 27,28. Dans la vanne à trois voies 32 débouche un tuyau flexible 34 qui communique avec une conduite principale 35 d'air de décarbonisation supportée, de façon appropriée dans l'espace 9 des fondations.
Le fonctionmement de la vanne à trois voies 32 au moyen du mécanisme usuel automatique d'inversion agit pour mettre le tuyau
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principal 30 en communication avec l'une ou l'autre des conduites 27 ou 8 et pour mettre la conduite prin-
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cipale 35 d'air de àécarbonisatiaii en coaniunication avec ces conduites L'?,L8 lorsque du gaz cO.:10us'cible 1.='est j?.S envoya dans celles-ci.
Lorsde l'inversion du fonction-
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ile:ui:r1'G, 1:.. vanne à trois voies SS est actionnée pom placer la conduite 35 d',ir de décarbol1isation en oommuni- cation avec les conduites principales transversales 27 ou 28 vers lesquelles antérieurement du gaz combustible avait été envoyé, conformément à la manière d'agir usuelle pour fournir des gaz combustibles et de l'air de décarbonisation au système de distribution de gaz de batteries de fours à coke.
Du coté du coke dans la batterie est situé un passage ou un canal 56 s'étendant sur toute la longueur
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de la batterie et ayant une extI'61JJi té 37 (fi.3) disposée au-delà de l'extrémité de la batterie, ou l'atmosphère est sensiblement exempte de charbon et de coke en suspension, Si on le désire, les deux extremités de ce canal peuvent être disposées au-delà des extrémités de la batterie. Une extrémité ou les deux extrémités de la partie supérieure de ce canal d'air 36 peuvent être pourvues de grilles 39 formant des ouvertures par lesquelles l'air est admis dans le canal en. venant de l'atmosphère.
Si on le désire, un ventilateur 40 peut être disposé à une extrémité du canal ou passage d'air 36, avec son admission disposée de façon à recevoir de l'air par la grille 39 et sa sortie disposée de façon à souffler de l'air à n'importe quelle pression désirée, soit environ une demièlivre au dessus de la pression atmosphérique, dans le canal ou le passage 36. Si on le désire,, deux
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ventilateurs peuventêtre employés , un à chaque extrémité du canal d'air.
L'air admis dans le conduit ou le canal peut également être envoyé à travers un tissu filtrant ou un autre conditionneur d'air, de façon que de l'air propre ayant une humidité déterminée soit admis dans le canal et s'écoule de celui-ci dans l'espace de .inondation et ce cet espace dans les régénérateurs. Lorsqu'on opère de cette manière, de l'air à teneur cons-Gante en oxygène est envoyé aux régénérateurs pendant toute l'année, ce qui réduitla nécessité de changer les mises en position des dispositifs de réglage avec les changements saison- niers dans les conditions atmosphériques. En outre, des conditions confortables pour le personnel sont entretenues dans l'espace de fondation à tous moments.
Une paroi latérale du passage 36 est délimitée par le mur de maçonnerie 8 qui a des ouvertures 41 disposées en des points espacés près du sommet, une de ces ouvertu- res étant de préférence prévue en-dessous des chambres alternées de cokéfaction de lu batterie. La paroi latérale opposée du canal est désignée au dessin par le chiffre 42 et peut être la paroi de maçonnerie fournissant un support pour la banquette 43. Les parties de sommet et de base du canal ou du passage d'air 36 sont délimitées par des parois de maçonnerie 44,45 respectivement; le sommet du canal 36, de même que le sommet du carneau 10 à chaleurs perdues, sont disposés sensiblement au niveau du sommet de l'espace de fondation 9.
Le canal ou passage d'air 36 est ainsi complètement enfermé, à part les ouvertures délimitées par la grille 39 pour l'extrémité, par lesquelles de l'air est introduit dans le canal, et les ouvertures 41 par lesquelles le canal communique-avec l'espace de fondation 9. /
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En fonctionnement, de l'air est fourni au canal d'air ou passage 36 par une ou par deux extrémités de celui-ci et cet air est sensiblement exempt de charbon ou de coke en suspension.
Cet air relativement propre 's'écoule par le canal 36 et par l'ouverture 41, ensuite à travers la largeur de l'espace de fondation jusque dans le régénérateur d'entrée, par exemple le régénérateur 4a, en supportant la combustion du gaz combustible envoyé aux carneaux, les produits de combustion s'écoulant à travers les carneaux de sortie dans et à travers les régénérateurs de sortie, par exempte 4b et 4c, pour gagner le carneau 10 de chaleursperudes.
Lors de l'inversion, de l'air venant du canal 36 traverse l'espace de fondation,pénètre dans les régénérateurs 4b et 4c et entretient la combustion du gaz combustible envoyé au carneau en communication avec ceuxci , les prdduits de combustion s'écoulant des carneaux de sortie par les régénérateurs 4a vers le carneau 10 de gaz brûlé et la cheminée 11.
On a trouvé en pratique que le tirage exercé par la cheminée 11 convient pour provoquer l'entrée, dans le canal @@ ou passage d'air 36 à travers l'espace de fondation et dans et à travers les régénérateurs, d'un volume d'air adéquat pour supporter la combustion de gaz combustible envoyé aux carneaux et pour entretenir une température raisonablement confortable dans l'esace de fondation.
On peut toutefois juger désirable, dans le fonctionnement de certaines batteries, de travailler dans des conditions de pression supérieures à la pression atmosphérique, par exemple d'une demi-livre, dans le canal ou passage d'air 36 pour produire l'écoulement d'un plus grand volume d'air à travers l'espace de fondation. Dans ce dernier cas, des évents sont prévus dans le voisinage de l'espace de fonda-
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tion près du sommet du carneau 10 de chaleurs perdues, ces évents étant établis de telle manière qu'une proportion déterminée de l'air s'écoulant à travers l'espace de fondation, suffisante pour donner le volume désiré d'air pour entretenir la combustion du gaz combustible envoyé aux carneaux est fournie au régénérateur d'entrée, les restant de l'air étant évacué vers l'atmosphère par les évents mentionnés.
Lorsqu'on travaille avec des conditions de pression superatmosphériques dans le canal d'air 36 et lespace de fondation 9 d'une batterie donnée de fours à coke, il est possible de fairasser un plus grand volume d'air à travers l'espace de fondation pour y maintenir une température plus basse que lorsqu'on fait fonctionner la batterie dans des conditions de pression sucatmosphérique dans le canal 36 et l'espace de fondation 9 en communication avec celui-ci.
Il est à remarquer que la forme de réalisation préférée de l'invention implique une batterie de fours à coke de construction simple et fudimentaire dans laquelle un seul carneau de cheminée est disposée contre 7.'espace de fondation du côté du bouclier de la batterie et un canal d'air est disposé contre -,espace de fondation du côté de la sortie du coke de 18 batte- rie, ce canal d'air étant complètement enfermé, à part les ouvertures à une de ses extrémités ou au:: deux extrémités, par lesquelles l"air est admis dans le canal et un certain nombre d'ouvertures espacées reliant le canal à l'espace de fondation.
Par suite ae la disposition des entrées d'air dans le canal d'air ei. un point situé au-delà de la dernière chambre de cokéfaction de la batterie, à un endroit ouil n'y a que peu ou pas de charbon ou de coke en suspension dans l'atmosphère, de l'air sensiblement propre pénètre dans le canal d'air et l'air ainsi admis traverse l'espace de fondation, le refroidit pour y main-
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tenir une température raisonnablement confortable et l'air ainsi réchauffé est employé entièrement ou partiellement pour entretenir la combustion du gaz combustible envoyé au carneau.
Bien que l'invention ait été décrite en connexion avec un four à coke destiné au chauffage par du gaz combustible riche seulement, l'invention n'est pas limitée à cette application, mais comprend des combinaisons de batteries de fours à coke pourvues de brûleurs alimentés par le dessous et destinées à être chauffées non seulement au moyen de gaz combustible riche tel que le gaz de four à coke, mais également au moyen de gaz pauvre, tel que du gaz de haut-fourneau ou du gaz de gazogène.
Il doit être bien entendu en conséquence que l'invention,exppsée ci-dessus peut recevoir différentes formes de réalisation dans le cadre des revendications qui suivent.
Revendications.
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