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PERFECTIONNEMENTS AUX'FOURS A COKE.
La présente invention est relative aux fours à coke.
L'objet principal de l'invention est d'assurer une combustion ra- tionnelle des gaz et une distribution rationnelle de la chaleur dans le four.
Une application particulièrement intéressante de la présente in- vention est celle des fours à coke dans lesquels les régénérateurs placés lon- gitudinalement en-dessous des chambres de cokéfaction sont cloisonnés afin de former des cellules qui correspondent avec un petit nombre de carneaux jumelés.
Un inconvénient des dispositions habituelles de carneaux jumelés et de régénérateurs cloisonnés réside dans l'interdépendance des divers élé- ments de chauffage, carneaux jumelés et cellules, et¯dans l'impossibilité de régler la combustion dans une paire de carneaux sans qu'il en résulte une ré- percussion sur le fonctionnement des autres,paires. En effet, dans tous les fours de ce type, un carneau est relié à deux cellules au moins; chaque cellu- le alimente au moins deux carneaux. Il en résulte que le réglage de la combus- tion dans un carneau influence le fonctionnement de plusieurs cellules, ce qui modifie celui des cellules qui y sont raccordées; et ainsi de proche en proche, avec effet décroissant.
Similairement, un réglage effectué à l'entrée ou à la sortie d'une cellule de régénérateur influence directement au moins deux carneaux., et par ceux-ci d'autres cellules et d'autres carneaux. On comprend qu'il soit difficile dans ces conditions de régler exactement la température et la combustion dans les divers carneaux.
Malgré l'existence de dispositifs de réglage et de construction permettant, de régler la température dans tous les piédroits, il n'est pas pos- sible de tirer complètement parti des régénérateurs, à cause de la conicité des chambres de combustion, qui vont en s'élargissant si l'on passe du côté machine défourneuse au côté coke..
Par suite de cette conicité, les chambres contiennent plus de char- bon à cokéfier du côté coke et l'épaisseur de ce charbon est plus grande.
Pour réaliser une cokéfaction uniforme sur toute la longueur des chambres, il faut donc amener plus de chaleur du côté coke, l'excédent variant suivant la largeur moyenne et la coniacité des -chambres. On règle la-quantité de cha-
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leur en admettant dans les carneaux de chauffage côté coke une plus grande quantité de gaz et d'air.
L'air et éventuellement le gaz pauvre sont réchauffés dans des ré- générateurs parcourus pendant la moitié à peu près du cycle d'inversion par les gaz brûlés chauds.
Dans les fours où il est fait usage de régénérateurs à cellules, associés à un petit nombre de carneaux de chauffage des piédroits, ces cellu- les sont toutes de volume identique et comportent une même quantité d'empi- lages. Il en résulte que la-régénération, ne s'effectue pas avec la même effi= cacité dans tous les régénérateurs puisque la quantité de gaz brûlés échauf- fant les empilages, et d'air ou de gaz pauvre à réchauffer, varie depuis le côté machine jusqu'au côté coke.
Un autre défaut des- fours habituels est la difficulté de régler exactement la quantité d'air ou de gaz arrivant à chaque carneau. En outre, il n'est pratiquement pas possible de se rendre compte de l'efficacité de la combustion, parce qu'on ne peut prélever d'échantillons de gaz brûlés dans chaque carneau.
Il est connu d'effectuer à partir de la salle en sous-sol le ré- glage de la quantité de gaz riche s'écoulant vers les carneaux de chauffage des piedroits. La quantité d'air utilisée à la combustion de ce gaz, et éventuellement celle de gaz pauvre de chauffage, sont généralement réglées au moyen de registres placés à la base ou au-dessus des carneaux ou encore à l'entrée des régénérateurs.
Ces registres ne peuvent être manoeuvrés qu'au moyen de longs ringarde, lourds et difficile à manier. Le nombre considérable de regis- tres exige un travail fastidieux et délicat-qui doit être exécuté dans des conditions pénibles pour le personnel.
Pratiquement, il est impossible de calibrer exactement les ou- vertures de passage et de régler comme il conviendrait la quantité de cha- leur apportée à chaque carneau, et la proportion d'air et de gaz.
La présente invention a également pour but de supprimer les incon- vénients ci-dessus ainsi qu'il apparaîtra de la description qui suit.
Suivant un trait caractéristique de l'invention, on divise les régénérateurs en un certain nombre de groupes de cellules, chacun de ces groupes alimentant un nombre réduit et défini de carneaux jumelés (deux de préférence), à l'exclusion des autres carneaux jumelés.
On constitue ainsi des ensembles carneaux jumelés-cellules entiè- rement indépendants de leurs voisins et dans lequels on est maître du-régla- ge.
Suivant un autre-trait caractéristique de l'invention, on adapte la dimension des régénérateurs au volume des gaz qui les traversent, et cela sans qu'il soit nécessaire d'augmenter la hauteur totale du massif ni de mo- difier la section horizontale des régénérateurs.
A cet effet, on augmente la hauteur de chaque générateur en allant du côté machine défourneuse au côté coke; pour cela on réduit dans la même di- rection la hauteur des conduits horizontaux sous régénérateurs qui y amènent le gaz pauvre ou l'air venant du côté machine ou évacuant les fumées. Cette réduction de hauteur, et par conséquent'de section est possible, puisque la quantité de fluide qui les parcourt va en diminuant au fur et à mesure qu'on s'éloigne de l'extrémité d'alimentation. ,
Cette disposition présente encore l'avantage de n'exiger qu'un seul jeu de vannes d'alimentation et d'inversion.
Suivant un autre trait caractéristique de l'invention, on effectue un réglage aisé de la quantité de chaleur apportée à chaque carneau ainsi que la proportion d'air et de gaz, au moyen de dispositifs simples constamment ac- cessibles d'un endroit où les conditions de séjour sont normales, de la quan- tité de gaz ou d'air quittance un conduit de distribution pour pénétrer dans
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les régénérateurs ou dans les carneaux des piédroits. En outre, elle permet de prélever à l'emplacement de chaque dispositif, des échantillons du fluide.
A cet effet le fluide (air ou gaz pauvre) pénètre latéralement dans un conduit de communication; dans ce conduit peut se mouvoir un obturateur en forme de piston qui, par sa position,ferme plus ou moins l'ouverture laté- rale et permet ainsi de régler le débit de fluide.
Cet obturateur est commandé par une tige qui traverse toute la par- tie inférieure de la maçonnerie ainsi que la dalle supportant celle-ci et est accessible de la salle qui se trouve au-dessous. Il est donc aisé de régler la position du piston suivant les nécessités.
Suivant un. trait caractéristique de l'invention, particulièrement intéressant s'appliquant aux fours à coke de n'importe quel type, l'obturateur et la tige sont percés sur leur longueur d'un canal, fermé par un robinet ou un autre dispositif à la partie inférieure. Il est ainsi possible de prélever des échantillons du fluide dans lequel baigne l'obturateur.
Dans les réalisations habituelles et régénérateurs cloisonnés de manière à former des cellules les deux cellules se trouvant aux extrémités des régénérateurs sont parcourues par des fluides frais différents, l'une étant sous gaz et l'autre sous air.
Or, le mur réfractaire qui ferme le régénérateur ne peut être ren- du totalement étanche; il en résulte des échanges entre l'àtmosphère et le ré- générateur. Comme celui-ci est toujours en dépression, il y a rentrées d'air dans le régénérateur. Cela ne peut avoir d'effet grave lorsqu'il s'agit d'un régénérateur ou d'une cellule de régénérateur à air. Par contre, s'il s'agit d'une cellule de régénérateur à gaz, la rentrée d'air va provoquer la combus- tion d'une partie du gaz, échauffer anormalement les empilages en risquant de provoquer des fusions et réduire le rendement de la régénération.
La présente invention supprime cet inconvénient en établissant les circuits de gaz de telle sorte que les cellules extrêmes des régénérateurs ne soient pas parcourues- par du gaz frais, mais seulement par de l'air et des fumées.
Malgré l'existence de dispositifs individuels de réglage du gaz riche,,du gaz pauvre et de l'air, on éprouve généralement des difficultés à chauffer uniformément les piedroits sur toute leur hauteur, par suite de la différence de longueur de flamme obtenue avec du gaz pauvre et du gaz riche.
Il est connu d'allonger la flamme au moyen de brûleurs dépassant le niveau du fond des carneaux, mais les dispositions employées présentent l'inconvénient qu'il n'est pas possible de modifier la hauteur de l'orifice du brûleur pour régler la hauteur de la flamme.
La présente invention fait usage d'un tube en réfractaire amovible introduit dans l'extrémité du conduit à gaz riche, et dont la longueur peut être choisie suivant les nécessités. Le dessus du tube présente une colleret- te intérieure produisant un léger rétrécissement et donnant prise à un outil destiné à la mettre en place ou à l'enlever.
On introduit cet outil par la boite de regard située au-dessus de chaque carneau dans la couverture des fours.
Dans certains cas le réglage de la longueur de flamme par le pro- cédé ci-dessus n'est pas suffisante et il convient de diluer le gaz et l'air dont la combustion va commencer par des gaz brûlés près du carneau voisin.
Le régime de pression existant à la partie inférieure des carneaux permet cette réintroduction mais les procédés habituels ne donnent pas le moyen de régler ou même de supprimer cette recirculation
La présente.invention fait usage d'une disposition spéciale des tubes décrits plus haut, qui assure à la fois que le gaz riche soit entouré d'un noyau de gaz brûlés (ce qui ralentit sa combustion) et que le débit de gaz brûlés puisse être réduit ou même annulé.
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A cet effet, suivant la présente invention, le tube permettant de régler la hauteur de sortie du gaz comporte une entrée cônique formant un an- neau autour de l'extrémité du conduit à gaz riche; cet anneau est en relation par un conduit, avec le dispositif analogue de l'autre carneau de la paire.
Le tube, qui est amovible afin de pouvoir adapter sa longueur pour régler la hauteur de sortie du gaz est pourvu d'appendices qui reposent sur des surfa- ces hélicoïdales de la pièce d'appui. En faisant tourner le tube on peut le faire légèrement monter ou descendre, et augmenter, diminuer, ou même sup- primer l'espace annulaire par où passent les gaz en recircultition,
Les dessins si-joints montrent à titre d'exemple, des fours à co- ke ou des parties de ceux-ci, conformes à l'invention.
Fig. 1 représente, en coupe longitudinale, un four à coke à régé- nérateurs cloisonnés, dans lequel les cellules extrêmes du régénérateur ne sont parcourues que par l'air dans le sens montant et par les fumées dans le sens descendant.
Fig. 2 représente, en coupe longitudinale, un mode de réalisation du four, dans lequel on a représenté un ensemble indépendant ayant une paire de carneaux jumelés et quatre cellules de régénération.
Fig. 3 est une coupe transversale dans le four de la figure 2 et les fours qui lui sont adjacents.
Fig. 4 est une coupe horizontale suivant la ligne A A des figures 2 et 3.
Fig. 5 est une coupe horizontale suivant la ligne B-B des figures 2 et 3.
Fig. 6 représente en détail un mode d'exécution de l'obturateur et
Fig. 7 représente une autre exécution avec obturateur troué pour permettre la prise d'échantillons.
Fig. 8 est une coupe longitudinale d'un four dont la hauteur des régénérateurs est adaptée aux besoins en chaleur du tronçon du piedroit situé au-dessus.
Fig. 9 représente un dispositif de réglage de la sortie de.gaz ri- che dans les piédroits.
Fig. 10 représente un di'spositif réglable de recirculation des fu- mées.
En se reportant à la fig. 1, le chiffre de référence 1 représente une chambre de cokéfaction qui surmonte un régénérateur divisé en cellules 2 par des cloisons 3. Lorsque le chauffage du four est effectué au moyen de gaz pauvre, les cellules marquées A sont parcourues par de l'air, et les cel- lules marquées G par du gaz pauvre, cela durant la période où le régénérateur en question est parcouru par des fluides frais. Après inversion, toutes les cellules sont parcourues par des fumées descendantes.
La disposition des cloisons et des orifices faisant communiquer les cellules de régénérateurs avec les carneaux de piedroits est telle que les cellules extrêmes 2a et 2b sont toujours parcourues par de l'air ou des fumées, et jamais par du gaz frais.
En se reportant aux figs. 2, 3, 4 et 5, les chambres de cokéfaction 1 sont séparées par des piédroits 5 et surmontent des régénérateurs divisés en cellules 2 par des cloisons transversales 3 et longitudinales 4.
Les piédroits 5 sont formés de carneaux jumelés tels que 5a et 5b.
Un groupe de deux carneaux 5a et 5b est relié à quatre cellules de régénération 2a, 2b, 2c, et 2d. L'air est réchauffé dans la cellule 2a et le gaz pauvre dans la cellule 2b; ils se mélangent à la base du carneau 5a, brûlent et mon- tent dans ce carneau, redescendent dans le carneau 5b et s'échappent à la ba- se de ce dernier vers les cellules 2c et 2d.
Après inversion, la circulation des gaz est inversée; l'air et le
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.gaz pauvre arrivent par les cellules 2c et 2d et s'échappent par 2a et 2b.
La cellule 2a n'est reliée qu'au carneau 5a, la cellule 2b à 5a, la cellu- le 2c à 5b et la cellule 2d à 5b. L'ensemble des quatre cellules 2a, 2b, 2c, 2d, et des deux carneaux jumelés 5a et 5b forme un tout totalement indé- pendant des autres carneaux et des autres cellules de la batterie.
L'admission de gaz-pauvre ou d'air dans les cellules de régénéra- tion est réglée par les obturateurs représentés en 6 (figs. 1 et 2) et en détail aux figs. 6 et 7. Le piston 7 peut se déplacer dans le logement 8 et obstruer plus ou moins l'ouverture latérale 9 communiquant avec le conduit de distribution de gaz ou d'air 10, L'obturateur peut être déplacé au moyen de la tige 11. Dans le cas de la fig. 7, l'obturateur et la tige sont per- cés d'un trou 12 par où il est possible de prélever en 13 des échantillons du fluide baignant 1-'obturateur.
La fig. 8 représente une chambre de cokéfaction 1 avec cellules de régénérateurs 2, dont la hauteur va en croissant depuis le côté machine dé- fourneuse M jusqu-au côté coke Co En même temps, la hauteur du conduit de distribution 13 diminue en allant du côté M au côté C. Les fluides sont ad- mis dans le conduit 13 et les fumées sont évacuées par le côté machine du four.
La fig. 9 représente, à la base d'un carneau de piédroit. 5, une busette de réglage du gaz riche 14, amovible, munie d'une collerette 15, don- nant prise à l'outil destiné à l'introduire ou à l'enlever.
La fig. 10 représente à la base de deux carneaux jumelés 5a et 5b deux busettes 16 servant non seulement à relever le point de sortie du gaz riche, mais encore à régler la quantité de fumées recirculées par le conduit 17.
Les busettes sont munies d'ergots 18, qui reposent sur des sur- faces inclinées 19. En tourmnt les busettes, on peut régler la hauteur de l'espace annulaire 20 et la quantité de fumées recirculées.