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DISPOSITIF POUR REGLER LA RESISTANCE A L'ECOULEMENT DES AGENTS DE COM=
BUSTION DANS LES BRULEURS DE FOURS A COKE A REGENERATION.
Dans les fours à régénération pour la production de gaz et de co- ke, notamment dans les fours de grande longueur, il est difficile d'adapter l'arrivée des agents de chauffage (gaz pampre et air) et 1?évacuation des gaz brûlés, au besoin de chaleur de chaque point de la paroi de la chambre de cokéfaction, On a donc essayé de compenser l'aspiration inégale des agents de chauffage dans les carneaux de chauffage montants et l'accumulation des gaz brûlés dans les carneaux descendantsen adaptant les ouvertures des brû- leurs de façon à tenir compte de ce tirage inégal,. On emploie à cette fin des registres ou obturateurs qui réduisent la section de passage des ouvertures de brûleurs; on a déjà proposé certains profils déterminés pour les tuyères des brûleurs.
Ces profils étaient appelés à influencer la résistance à l'écou- lement des agents de chauffage ou des gaz brûlés lors de leur passage par les brûleurs.
Dans les fours à régénération pour la production de gaz et de coke, on donnait aux tuyères des profils convergents (tuyères coniques), ces tuyères se rétrécissant progressivement vers l'extrémité de sortie des agents de chauf- fage. On a aussi proposé des tuyères biconiques (tuyères à Venturi).Cette for- me de tuyère présente des avantages pour l'entrée de l'agent de chauffage dans les carneaux et évite des accumulations à la sortie des gaz brûlés des carneaux.
Toutefois, les tuyères établies selon ces profils nécessitaient encore, pour le dosage des agents de chauffage pour chaque carneau, un réglage de la section de passage des ouvertures d'entrée et de sortie des tuyères. De plus, le profil des tuyères devaient être adaptés aux conditions de tirage et de pression régnant dans le carneau considérée afin de compenser la résistance à l'écoulement ou le coefficient de résistance,, Le réglage des sections de pas- sage requises, et notamment dans les tuyères des divers profils à l'aide de registres ou d'éléments insérés est cependant difficile à réaliser pendant la marche.
Vu la longueur du four, la hauteur et la faible section des. carneaux de chauffage, ainsi que les températures de chauffage appliquées, les tuyères
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sont difficilement accessibles,MêÎ1ie si1?an. essayait dé G3.1cTIlèr à3âvaiae la section de passage favorable dans chaque cas ainsi que le profil le plue avantageux de
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la tuyère et de monter une telle tuyère à l'endroit convenable du four, il serait nécessaire d'adapter la section de passage et le profil des tuyères aux conditions de tirage, de pression et de quantité des agents de combus- tion, tel que ces conditions apparaissent lors du fonctionnement du four.
Pour remédier à cette situation,l'invention consiste à permet- tre une modification aisée tant des sections de passage des ouvertures d'en trée et de sortie des tuyères des brûleurs, que des profils de ces tuyères, cela pendant le fonctionnement du four. Ceci permet d'adapter la section libre et le profil des tuyères aux conditions d'écoulement qui subsistent au moment considéré à l'endroit auquel ces tuyères sont utilisées.
Selon l'invention, ceci est obtenu par la prévision, pour chaque sens de tirage, à savoir, ascendant et descendant, d'une tuyère convergeant dans le sens de l'écoulement de l'agent de combustion considéré (gaz pauvre ou air et gaz brûlés), ces tuyères présentant donc des conicités opposées et ayant par ailleurs un profil et des dimensions identiques, lesquelles tuyères sont juxtaposées dans un plan et sont divisées dans leur longueur de telle façon que leurs tronçons soient relativement mobiles dans ce plan, les entre- axes des tronçons de tuyères supérieurs étant différents de ceux des tron- çons inférieurs.
Le dispositif selon l'invention prévoit donc un fonction- nement conjoint d'au moins deux tuyères juxtaposées et formant une paire de tuyères-dont l'une présente un profil convergeant dans le sens du flux mon- tant, et l'autre un profil convergeant dans le sens du flux descendant. Par conséquent, dans un carneau de chauffage parcouru par le gaz pauvre et l'air comburant, on prévoit pour chacun de ces fluides une paire de tuyères sépa- rée. Le nombre des tuyères juxtaposées dans un plan de distribution et agis- sant conjointement par le choix de la différence entre les entre-axes des demi-tuyères supérieures et inférieures, peut être supérieure à deux.
De préférence, les tronçons inférieurs des tuyères sont montés fixes, tandis que leurs tronçons supérieurs sont disposés dans une plaque formant registre. Dans ce cas, et suivant la différence choisie entre les entre-axes des demi-tuyères supérieures et inférieures, le déplacement des premières par rapport aux secondes détermine des sections de passage de dif- férentes grandeurs et des profils de tuyères différents.
Par exemple, les deux tuyères, c'est-à-dire, tant celle qui converge vers le haut que celle qui converge vers le bas peuvent présenter un profil d'un même coefficient de résistance avec une section de passage diminuée,. On peut cependant obte- nir aussi que, tout en conservant un profil de tuyère normal, la tuyère voisine ne soit que partiellement ouverte ou soit complètement fermée, cette dernière circonstance dépendant de la différence choisie entre les entre- axes. En outre, en superposant les demi-tuyères de deux tuyères voisines, on peut réaliser une tuyère biconique. Les profils et les sections de passage voulus peuvent être réalisés dans chaque cas en faisant varier lès rapports des entre-axes des demi-tuyères supérieures et inférieures.
On peut en outreobtenir des sections et des profils analogues en remplaçant les demi-tuyères supérieures disposées dans la plaque registre par une ouverture oblongue continue ayant la forme d'un parallélogramme non rectangle.
La ligne de division ou de séparation entre' les demi-tuyères su- périeures et inférieures peut être choisie à un niveau voulu quelconque. Il est cependant préférable d'opérer la division à mi-hauteur, afin de pouvoir-% réaliser les différents profils de tuyères. On obtient alors un profil symé- trique lors de la constitution de tuyères de profils biconiques. Suivant l'espace disponible dans le four, les tuyères peuvent présenter une section circulaire, ovale, carrée, rectangulaire ou triangulaire. Lorsque la section est carrée ou rectangulaire, les surfaces intérieures des tuyères, orientées dans le sens longitudinal des tiroirs, peuvent être parallèles.
Dans ces dispositifs, les déplacements de la plaque registre por- tant les demi-tuyères supérieures, déplacements visant à réaliser toutes les sections de passage et profils voulus, nécessitent un espace qui dépasse par- fois celui occupé par les demi-tuyères inférieures juxtaposées. Ceci peut en-
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traver Inapplication de ce dispositif, avantageux en soi, dans les espaces limités, par exemple dans les carneaux de chauffage étroits de four à coke.
A cette fin, une autre caractéristique de ce dispositif de ré- glage prévoit 1-'adjonction d'un registre séparé à chaque demi-tuyère infé- rieure d'une paire de tuyères constituée par deux tuyères à convergence op- posée, registre dont la paroi tournée vers l'ouverture de la tuyère corres- pondante représente une inclinaison analogue, ou à peu près analogue, à celle de l'ouverture de la tuyère en question. De préférence, ces registres individuels reposent sur les parois extérieures de la paire de tuyères, si- tuées dans l'axe longitudinal commun de cette paire. Ces registres sont déplacés au-dessus des tuyères correspondantes à partir de cette position initiale.
Le débit des agents de chauffage est influencé par la position de réglage des registres individuels au-dessus des ouvertures de tuyères correspondantes.D'autre part, le rapprochement ou l'écartement des deux registres opposés modifie le profil de la tuyère, et donc la résistance à l'écoulement des fluides.
Dans cette disposition, le profil de la tuyère est déterminé par l'ouverture fixe de la tuyère et par les parois, tournées vers cette ouver- ture, du registre individuel. -Lorsque l'ouverture fixe de la tuyère et le registre présentent la même hauteur, le profil se trouve divisé en deux. Ce- pendant, la ligne de'séparation entre les tronçons supérieur et inférieur de ce profil peut passer en tout autre point de la hauteur de la tuyère. De meme, l'inclinaison de la paroi du registre tournée vers l'ouverture de la tuyère correspondante peut différer de l'inclinaison de cette ouverture.
Lorsque le dispositif de réglage est ainsi établi, les regis- tres individuels restent, dans toutes leurs positions de réglage, dans les limites de l'espace occupé par la paire de tuyères. Ceci permet d'utiliser le dispositif de réglage selon l'invention dans des espaces limités, par exemple les carneaux de chauffage de fours à coke. Elle est cependant avanta- geuse aussi dans les emplacements moins exigus par eux-mêmes, notamment 'dans le cas où des paires de tuyères sont juxtaposées en un grand nombre sur une rangée.
Le réglage de la plaque registre supérieure ou des registres in- dividuels peut déjà être déterminé en substance lors de l'établissement du projet du four ou être pris en considération lors de la construction de ce- lui-ci. Les registres pourront ensuite être mis au point convenablement et sans difficulté, pendant le fonctionnement du four, .depuis le dessus de l'a- vant ou l'arrière du four, cette mise au point étant subordonnée aux condi- tions d'écoulement aux endroits considérés. Par conséquente le dispositif se- lon l'invention permet de simplifier la construction du four et élimine l'em- ploi d'un grand nombre de diffuseurs réfractaires différents.
La conformation des tuyères prévue selon l'invention est aussi applicable aux registres de réglage prévus dans les fours à coke à régénéra- tion au-dessous de l'empilage du régénérateur. Ici, les tuyères servent, no- tamment dans les fours en deux parties et à régénérateurs s'étendant horizon- talement sur toute la longueur des chambres de cokéfaction à distribuer fa- vorablement les agents de chauffage (gaz pauvre et air) dans le régénérateur, et à évacuer de même les gaz brûlés de celui-ci le tout en vue d'un charge- ment uniforme du régénérateur.
Les dessins montrent quelques exemples de réalisation du nouveau dispositif de réglage, ainsi que son montage tant comme brûleur dans les car- neaux de chauffage de fours à coke à régénération que comme registre de ré- glage sous l'empilage du régénérateur de tels fours.
Les Figs. l, 2 et 3 montrent schématiquement la conformation, selon l'invention, des tuyères à section et à profil variable. Deux tuyères a et b, de même profil et de même grandeur sont disposées cote à côte et di- visées en deux dans le sens de leur longueur, la tuyère a convergeant dans le sens du flux montant (gaz pauvre ou air) tandis que la tuyère b converge
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dans le sens du flux descendant (gaz brûlés). Les tronçons supérieurs 1 des tuyères sont montés déplaçables dans une plaque spéciale 3 par rapport aux tronçons inférieurs 2 et leurs entre-axes différent de celle de ces der- niers. En déplaçant la plaque 3, on peut déterminer judicieusement la sec- tion et le profil des tuyères.
En déterminant d'avance le rapport entre l'entre-axe des tronçons supérieurs et celui des tronçons inférieurs, on peut déterminer en principe d'avance la section et le profil des tuyères des brûleurs.
La Fig. 4 montre une variante du profil du tronçon de tuyère supérieur. Les deux demi-tuyères supérieures-et juxtaposées 1 ont été fon- dues ici en une seule ouverture continue et oblongue 4 sous la forme d'un parallélogramme non rectangle.
Les Figs. 5 à 8 représentent la disposition des tuyères selon l'invention dans les brûleurs d'un four à coke. Les Figs. 5 et 6 représentent des coupes verticales de la région du brûleur d'un carneau de piédroit selon la ligne c-d de la Fig. 8; la Fig. 7 est une coupe analogue selon la ligne e-f de la Fig. 8, cette derniereétant une coupe horizontale selon la ligne g-h de la Fig. 5. Comme il ressort de la vue en plan du brûleur selon la Fig. 8, on a choisi un profil rectangulaire pour la section de la tuyère dans cet exemple de réalisation. Vues en coupe verticale, la tuyère a con- verge vers le haut, tandis que la tuyère b converge vers le bas.
La conver- gence peut s'étendre à toutes les quatre parois verticales délimitant les tuyères, comme dans les,Figs.. 5 et 7, ou seulement sur les deux parois orien- tées dans le sens longitudinal du registre, comme montré dans les Figs. 5 et 8.
Le .four étant en marche, le gaz de chauffage et l'air comburant pénétrent dans les carneaux ascendants d'un piédroit, à savoir, le premier par le canal 5 et le second par le canal 6, tandis que les gaz brûlés sont évacués dans les carneaux descendants,à travers les deux canaux (5 et 6) .
Le réglage momentané de la plaque-registre 3, qui contient les deux demi- tuyères supérieures, détermine alors dans les différents carneaux de chauf- fage'<les quantités d'admission et d'évacuation des agents de chauffage et leur coefficient de résistance.
10 désigne l'arrivée de gaz riche, connue en soi, aux carneaux de chauffage; lorsque celle-ci est alimentée, le canal 5 sert également à l'admission d'air comburant.
Les Figs. 9, 10 et 11 montrent l'application de la nouvelle in- stallation de réglage 'au-dessous d'un empilage de régénérateur, où elle joue le rôle d'un registre de réglage pour la distribution tant d'agents de chauffage (gaz pauvre ou air) que de gaz brûlés pour cet empilage, ou éven- tuellement aussi pour le piédroit.
La Fig. 9 est une coupe verticale de la partie inférieure d'un four à coke selon la ligne i-k de la Fige 10; la Fig. 10 - une coupe horizontale et longitudinale de cette partie du four selon la ligne 1-m de la Fig. 9; et la Fig. 11 - une coupe transversale et verticale selon la ligne n-o de la Fige 10,
Suivant la fonction momentanée du régénérateur situé au-dessus de lui, le canal 7 est parcouru. par le gaz de chauffage (gaz pauvre) ou l'air comburant se dirigeant vers le four et, après inversion du tirage, par les gaz brûlés sortant du four. 8 désigne l'empilage du régénérateur.
Pour assurer la distribution voulue des agents de combustion sur la lon- gueur du régénérateur, on emploie le nouveau dispositif de réglage interpo- sé entre le canal d'alimentation ou d'évacuation 7 et l'empilage 8 du régé- nérateur.
Les demi-tuyères inférieures 2 de ce dispositif sont situées dans la maçonnerie du four, tandis que les demi-tuyères supérieures 1 sont montées coulissantes, dans la plaque 3. Ici, la section des tuyères est circulaire. On prévoit, sur toute la longueur du régénérateur, un certain nombre de paires de tuyères à tuyères opposées a et b, les sections et les entre-axes étant identiques dans les paires de tuyères supérieures et infé-
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rieures.
Par ailleurs, les différentes positions de la plaque-registre 3. montrées dans la Fig. 9 par rapport aux demi-tuyères inférieures, permet- tent de reconnaître clairement 1,'effet recherché par le dispositif de réglage selon l'invention, tant en ce qui concerne la section de passage des tuyères que la résistance à l'écoulement des agents de combustion passant par ces tuyères.
L'ouverture obturable 9,permet de'modifier la position des registres 3 à tout moment pendant la marche du four,
L'effet du système de réglage, selon l'invention, du débit des gaz dans l'installation qui vient d'tre décrite peut encore être intensifié dans le sens de la longueur du régénérateur,en vue de réaliser toujours l'alimentation requise de ce dernier, en modifiant les entre-axes des tronçons de tuyères supérieurs par rapport à ceux des tronçons infé- rieurs dans les paires de tuyères voisines, Ainsi par exemple, des paires de tuyères à entre-axes fortement différents peuvent alterner avec des paires à entre-axes peu différents, de sorte que l'on obtient, sur une lon- gueur importante,, comme elle se présente notamment dans les régénérateurs ou les piédroits,
une augmentation notable du nombre des profils de pas- sage de tuyères.
Les Figs. 12 à 15 montrent une autre variante du dispositif de réglage, dans laquelle la plaque 3 qui porte les demi-tuyères supérieures, est remplacée par un registre individuel, de forme particulière adjoint à chaque demi-tuyère inférieure. La Fig. 12 est une coupe transversale et verticale du brûleur d'un carneau de chauffage, selon la ligne p-q de la Fig. 3. La Fig. 13 est une coupe verticale et longitudinale du même brû- leur selon la ligne r-s de la Fig. 3. La Fig. 14 est une vue en plan du brûleur selon la ligne t-u de la Fig. 12. La Fig. 15 montre le diffuseur céramique ou réfractaire comportant les nouveaux registres individuels, en coupe longitudinale et verticale et en plan.
Deux paires de tuyères sont prévues à l'extrémité inférieure de chaque carneau de chauffage d'un four à coke à régénérateur. Chaque pai- re de tuyères est constituée par deux tuyères divisées en deux et à conver- geance opposée. A chaque demi-tuyère inférieure 2a et 2b est adjoint un registre, à savoir, le registre 11 à la demi-tuyère 2a et le registre 12 à la demi-tuyère 2b. Les parois, tournées vers l'ouverture de la tuyère, des registres 11 et 12 présentent une inclinaison analogue, ou à peu près analogue, à celle des profils de passage des demi-tuyères correspondantes 2a et 2b. Dans leur position initiale, les registres 11 et 12 reposent de préférence sur les parois extérieures de la paire de tuyères, situées dans l'axe longitudinal commun des deux demi-tuyères juxtaposées de chaque paire.
Ces registres peuvent être déplacés, à partir de cette position, par rap- port aux ouvertures des tuyères correspondantes.
REVENDICATIONS.
1. - Dispositif pour régler la résistance à l'écoulement des agents de combustion (gaz pauvre, air et gaz brûlés) tant dans les brûleurs des carneaux de chauffage, qu'au desssous des empilages régénérateurs de fours à coke à régénération, caractérisé par la prévision pour chaque sens de tirage, à savoir, ascendant et descendant, d'une ou plusieurs tuyères a et b convergeant chacune dans le sens de l'écoulement de l'agent de coin-- bustion considéré ces tuyères, qui présentent des profils et des dimen- sions identiques étant juxtaposées dans un plan et divisées dans leur lon- gueur et en ce que les tronçons des tuyères sont relativement déplaçables dans ce même plan tandis que les entre-axes des tronçons de tuyères supé- rieurs (1)
sont différents de ceux des tronçons inférieurs (2).