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Brûleur de gaz.
La présente invention se rapporte à des brûleurs de gaz et plus particulièrement à ceux, destinés au chauf- fage des fours à coke, dans lesquels les gaz brûlas des carneaux sont mélanges avec le gaz pour modifier et régler la combustion dans les carneaux du four.
On chauffe souvent les fours à coke- sous-produit .par la combustion de gaz de four à coke dans des carneaux situés de part et d'autre du four et séparés de ceux-ci par des parois réfractaires. Normalement, le gaz de four à ' coke a un pouvoir calorifique de 4750 à 5450 Cal/m3 et brûle
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avec de l'air préalablement chauffe en formant une flamme courte. C'est pourquoi il est d'usage de diluer le mélange de gaz et d'air qu'on brûle à l'effet de modifier la flam- me et d'obtenir une combustion à longue flamme do manière à obtenir une distribution plus uniforme de la chaleur sur les parois du four ou dans les carneaux de ce dernier.
On peut diluer les gaz destinés à la combustion au moyen de pro- duits de combustion communément dénommés"gaz brûlés", qui se composent principalement d'anhydride carbonique, d'azote et de vapeur d'eau, ainsi qu'il est dit au Brovet américain N 2.306.678 accordé à la Déposante le 29 Décembre 1942.
Dans le cycle de chauffage d'un four à coke, no- tamment s'il s'agit d'un four chauffe par dessous du type dé- crit au Brevet précité, le combustible et l'air destinas à la combustion sont admis par une série de brûleurs montes sous le plancher des carneaux du four et sur toute la longueur de ce dernier. Dans la préfère moitié du cycle de chauffage les produits de combustion s'élèvent à travers un carneau dit "de servi ce" situo d'un cote de laparoi du four, passent ensuite par dessus le sonnet du four et redes- cendent à travers un carneuu dit ''hors service" situé de l'autre côté du four.
Les gaz brûlés passent du carneau hors service à travers un régénérateur situé au-dessous du four, la chaleur du régénérateur étant utilisée pour chauffer préa- lablement l'air destine; à la combustion. Au cours de la se- conde moitié du cycle de chauffage le gaz combustible et l'air sont Introduits par. le bas du carneau précédemment hors service, remontent dans le carneau, traversent par dessus le four et redescendent par le cerneau précédemment en service pour se rendre au régénérateur. Pendant toute la durée du cycle de chauffage on puise dans le bas du carneau hors ser- vice des gaz brûlas qu'on adjoint au mélange de gaz combusti-
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ble et d'air destiné à brûler dans le carneau en service.
Lorsqu'un carneau se trouve hors service, il ne passe plus de Gaz combustible dans la conduite de mélange aboutissant au brûleur situé à sa base; par contre, cette conduite est parcourue de haut en bas¯par un courant de gaz brûlés,
Les brûleurs appartenant aux carneaux en service sont reliés aux brûleurs correspondants des carneaux hors servio'e pur des conduits à travers lesquels les gas brûles sont amenés aux brûleurs en service. Les brûleurs apparte- nant aux carneaux situes du cote en service d'un four sont reliés à un seul et même collecteur de distribution de gaz..
Les tuyères d'aspiration des brûleurs comportent différents orifices de gaz brûlés en divers points le long du oarneau de combustion, de sorte que la dépression créée par diffé- rents aspirateurs de brûleur est variable. Ceux des brûleurs qui créent la dépression la plus forte tendent à faire Pend- trer des gaz brûlés dans le réseau de distribution des brû- leurs hors service, et l'on constate que les constituants acides des gaz brûlés se condensent dans le réseau de distri- bution et y produisent une corrosion considérable.
L'objet primordial de la présente invention est de réaliser un appareil pour protéger le réseau de distribution de gaz combustible alimentant un système de brûleurs dans un .Cour à coke à l'effet d'empêcher la corrosion des conduites.
Un autre objet de l'invention est la création d'un procédé et d'un appareil pour chauffer alternativement les carneaux d'un côté et de l'autre d'un four à coke où les gaz brûlés provenant d'un carneau hors service sont utilisés dans le gaz qu'on brûle dans le carneau en service et où la circulation du gaz chauffant est renversée au cours du cy- cle de chauffage, en vue de protéger les brûleurs contre la corrosion lorsqu'ils se trouvent hors service.
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Ayant en vue ces objets et d'autres encore, l'in- vention réside dans le procède et l'appareil pour protéger la tuyauterie des brûleurs de gaz contre la corrosion tels qu'ils sont décrits dans ce qui suit.
Les diverses particularités de l'invention sont représentées au dessin ci-annexe qui montre en coupe verti- cale une partie d'une batterie de four à coke sous-produit montrant l'application aux fours à coke de l'installation de chauffe au gaz suivant la présente invention.
Considérant le dessin, des fours à coke 10 sont aménagés dans une maçonnerie réfractaire et flanquas de car- neaux de chauffage 12 dont ils sont sépares par des cloisons réfractaires 14. Les fours sont chauffés par combustion de gaz à l'intérieur des carneaux 12. Un cycle de chauffage nor- mal comprend deux opérations de chauffage, dont la première s'effectue dans un carneau dit en service à travers lequel les gaz brûles s'élèvont pour passer du cota opposé par un carneau transversal 16 et redescendre à travers un carneau hors service 12.
Pendait la seconde période de l'opération de chauffage les gaz sont brûlés dans le carneau précédem- ment hors service qu'ils parcourent de bas on haut pour pas- ser du coté opposé pur le carneau transversal 16 et redes- cendre à travers le carneau 12 précédemment en service.
L'op3ration de chauffage s'effectue par combustion de gaz introduit par une série de brûleurs disposés à la ba- se des carneaux de chauffage, ces brûleurs étant au nombre de vingt-huit pour la batterie ordinaire de fours à coke et également répartis sur la longueur du :four. Chaque brûleur se compose d'un tube de mélange 18, d'un aspirateur 20, d'un conduit de liaison 22 et d'un conduit d'amenée de gaz combus- tible 24. Ce dernier comporte une tuyère d'injection 26 qui s'avance dans un col de Venturi 28 formé par l'aspirateur 20.
La conduite d'amenée 24 est reliée à une conduite de distri-
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bution 30 reliée par une conduite 32 à une conduite prin- cipale d'amenée 34. Dans la conduite de liaison 32 est mon- té un robinet 36 du type à clé qu'on peut placer en posi- tion de service ou hors service. Les tubes de mélange affec- tés à chacun des brûleurs s'étendent depuis le bas d'un car- neau 12 jusqu'à l'aspirateur 20. Le conduit de liaison 22 s'étend depuis le tube de mélange affecté à l'un des brû- leurs de l'un des carneaux 12 jusqu'au tube de mélange cor- respondant affecté à un brûleur dans le carneau.situé de l'autre côté du four à coke.
Lorsqu'on admet du gaz dans le tube aboutissant à un brûleur l'injecteur à jet de 1'aspira- teur 20 orée une ddpression dans le conduit de liaison 22, ce qui a pour effet d'amener une partie des gaz brûlés qui circulent dans un carneau hors service à descendre à travers le tube de mélange aboutissant aux brûleurs situés du côté opposé du four, puis à traverser le conduit de liaison et à pénétrer dans l'aspirateur 20 du brûleur en service. Le gaz brûlé se mélange avec le gaz combustible dans le tube de mé- lange du brûleur en service et passe de l'extrémité supérieu- re de ce tube de mélange dans la partie inférieure du car- neau 12.
Le gaz qui s'échappe du tube de mélange rencontre un courant d'air préalablement chauffé qui pénètre dans le bas d'un carneau 12 par des conduits 38 partant de.la partie supérieure de régénérateurs 40 et aboutissant au sommet du tube de mélange du brûleur. L'aspirateur du brûleur est étu- dié de manière qu'il introduise dans le tube.de mélange 18 un volume de gaz brûlés à peu près égal au volume de.gaz com- bustible introduit par la conduite 24. Si c'est un gaz de four à coke ayant un pouvoir calorifique de 5000 cal/m3 qu'on brûle, le mélange dilué qui parvient au'sommet du tube de mélange 18 possède un pouvoir calorifique d'environ 2250 Cal/m3.
Ventilé .au moyen de gaz brûlé de carneau, ce gaz dilué donne une combustion à longue flamme qui se répartit
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sur toute la largeur et la hauteur du carneau de chauffage et qui produit ainsi un chauffage .uniforme et réglédes pa- rois du four à coke. Il va sans dire qu'on peut modifier la proportion de gaz combustible et de gaz de carneau à l'effet d'obtenir le chauffage désiré du four. L'air desti- né à alimenter la combustion du gaz -est amené par une porte 42 .dans chaque régénérateur et passe dans un conduit 43 si- tué à la partie inférieure de chacun de ceux-ci. Du conduit 43 l'air s'élève à travers un régénérateur 40 et se rend aux conduits de sortie 38 pour entretenir la combustion dans les carneaux 12..
Il est facile de comprendre que l'air qu'on amené au-brûleur passe à travers deux des régénérateurs 40 et que les gaz brûlés qui.s'échappent du bas du carneau 12 traversent de même deux des régénérateurs. Les gaz brûlés des- cendent dans les régénérateurs pour pénétrer dans les conduits 43 et s'échapper par des tuyaux-45 dans le carneau de gaz brû- lés 44 qui est relié à une chemines (non représentée). La porte d'air de chaque régénérateur est ouverte lorsque ce dernier fournit de l'air à un carneau en phase de chauffa- ge , tandis qu'elle est fermée lorsque ce sont des gaz brû- lés qui traversent le régénérateur.
Lorsque les gaz brûlés traversent le régénérateur la brique réfractaire de ce der- nier est chauffée, si bien que l'air qu'on fait passer à tra- vers le régénérateur au cours du cycle suivant se trouve pré- alablement chauffé de manière à élever la température des gaz de combustion qui traversent le carneau.
Les robinets 36 qui commandent l'arrivée de gaz à l'ensemble des brûleurs affectés au chauffage de chaque carneau 12 sont reliés entre eux par un câble de commande 46 de façon telle que lorsqu'on actionne le câble ces ro- binets prennent simultanément leurs diverses positions.
C'est ainsi, par exemple, que le robinet 36, placé à droite suivant le dessin, occupe la position pour laquelle il ad-
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met du gaz aux brûleurs montés du côté droit du four 10.
Quant au robinet situé à gauche, il se trouve placé de ma- nière à interrompre l'arrivée de gaz au carneau 12 de gau- che. Lorsque les leviers de robinet 48 se trouvent dans la position pour laquelle ils sont dirigés vers la gauche des conduites 32, le robinet 36 situé du côté gauche est ouvert pour fournir du gaz au carneau situé à gauche du four 10, tandis que le robinet de droite se trouve placé pour inter- rompre l'arrivée de gaz aux brûleurs affectés au carneau 12 de droite. Lorsque du gaz afflue dans un carneau pour y être brûlé, on dit de ce carneau et du brûleur qu'ils sont "en service", tandis que le carneau et le brûleur situés du côté opposé sont dits "hors service". D'après le fonction- nement décrit ci-dessus, . le 'carneau et les brûleurs sont donc alternativement "en service" et "hors service".
En général, les gaz brûlas contiennent des quan- tités appréciables de constituants acides. Par exemple, le SO2, le NO2 et le NO y sont présents, et ils renferment parfois du HC1 et du SO3 en petites quantités. Si ces gaz ont la possibilité de se condenser au contact de pièces mé- talliques quelconques ils corrodent activement le métal et nuisent ainsi au bon fonctionnement des brûleurs. Eu égard à la construction et aux dimensions d'un four à coke il est nécessaire de fournir davantage de gaz pour chauffer le four au voisinage de son extrémité évacuation que près.de son extrémité refoulement. En conséquence, on donne de plus grands orifices aux'brûleurs aspirants voisins de l'extrémi- té évacuation du four, et ces orifices plus grands créent une plus forte spiration que les brûleurs voisins de l'ex- trémité refoulement du four.
Comme il a été expliqué précé- demment, cet effet d'aspiration des brûleurs a pour consé- quence de faire descendre les gaz brûlés d'un carneau par les tubes 18 des brûleurs hors service dans les conduit de
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liaison 22. Lorsqu'un brûleur est'en situation hors service il ne passe pas de gaz par le robinet de commande, et à ce moment les brûleurs qui produisent la plus forte -aspir3- tion tendent à entraîner des gaz brûlés des brûleurs hors service ayant une aspiration moindre à traversles condui- tes 24 jusque dans les conduites de distribution 30. Dans la pratique il,se trouve que ces conduites 24 et 30 sont suffisamment froides pour que les constituants acides des gaz brûlés se condensent dans le réseau de distribution et y oocasionnent une corrosion active.
Afin d'empêcher la corrosion du roseau d'alimenta- tion, un tube transversal 50 est branche entre los condui- tes d'arrivée de gaz 32, et dans ce tube est monté un dis- que 52 percé d'un trou. Ce trou est soigncusement calculéde manière à laisser passer de l'une des conduites 32 dans la conduite opposée suffisaient de Gaz à la nression régnant dans celle de ces conduites par laquelle le gaz afflue à un brûleur pour qu'un courant de gaz remonte à travers la conduite 24 jusqu'à la conduite de liaison 22 pendant lu période durant laquelle le brûleur se trouve en situation hors service. Ce gaz soutira se mélange au gaz brûle qui traverse le conduit 22 et refonte à travers le tube de mélan- ge 18 pour brûler' dans le carneau en service.
Quel que soit le robinet 36 qui est ouvert, un courant gazeuz se rend dans la conduite d'alimentation du brûleur hors service. Le gaz qui passe à travers l'orifice 5 constitue environ 5% du gaz fourni aux brûleurs mais, du fait que ce gaz revient dans les tubes de mélange des brûleurs en service, aucune perte de gaz ne se produit. La pression et le volume du gaz qui s'écoule à travers le -tube de soutirage compensent l'iné- gal effet d'aspiration des divers aspirateurs de brûleur et empêchent le gaz brûlé de pénétrer dans les conduites 24 et 30.
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Il est facile de comprendre que lorsqu'on actionne les robinets à l'effet d'inverser le courant des gaz; de combustion à travers les carneaux pour accomplir le cycle de chauffage du four, les robinets de gaz 36 et les portes d'air 42 sont actionnes simultanément de manière à inverser le courant des gaz chauffants. Les portes d'air 42 servant à régler l'air de chaque four sont reliées au moyen d'un câble 54 à un levier de manoeuvre 56. Le dispositif servant à actionner les leviers 56 et les câbles 46 est relié à un mécanisme de commande (non figuré) destiné à effectuer le mouvement simultané des robinets d'air et de gas.
L'opéra- tion de chauffage des fours est ininterrompue, c'est-à-dire que les fours sont chauffés aussi bien pendant leur charge- ment que pendant leur déchargement et pendant l'opération de cokéfaction.
Bien que cette forme préférée de l'invention ait été décrite dans son application à un système de brûleurs servant à chauffeur des carneaux situés de part et d'autre d'un four, il doit être entendu que le même dispositif de brûleurs peut s'employer pour chauffer les fours du type dans lequel les carneaux en service et hors service se trouvent d'un seul et même côté de la paroi d'un même four.
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