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La présente invention se rapporte à un procédé et à un appareillage de réglage automatique du chauffage dans un four, plus spécialement dans une batterie de fours à coke, chauffé par un combustible gazeux ou liquide de pou- voir calorifique et de densité variables, ce chauffage étant effectué à l'ai- de de plusieurs brûleurs alimentés par une nourrice commune.
L'invention a pour objet un procédé de réglage automatique du chauf- fage d'un tel four suivant lequel on mesure la chaleur latente d'un flux ca- lorifique proportionnel au flux calorifique principal arrivant au four, et l'on maintient ce flux calorifique principal à une valeur constante en fonc- tion des variations de cette chaleur latente par rapport à une valeur déterminée elle-même fonction de cette valeur constante souhaitée de flux calori- fique.
Suivant un mode avantageux d'application du procédé spécifié ci- dessus, on prélève une portion du fluide arrivant au four, on brûle cette portion prélevée dans un notable excès d'air,, on mesure la température des fumées de combustion, on règle le prélèvement de fluide ou l'excès d'air paramener cette température à une valeur prédéterminée, et l'on règle la pression d'amenée du fluide au four, à l'amont du prélèvement, en fonction des varia- tions de la température mesurée par rapport à cette valeur prédéterminée.
L'invention a, en outre, pour objet un appareillage permettant la mise en oeuvre du procédé spécifié ci-dessus, cet appareillage comprenant une chambre calorimétrique dans.laquelle une portion de fluide, prélevée par une tuyauterie de caractéristiques constantes piquée sur la nourrice des brûleurs, est brûlée dans un excès d'air à débit réglable, cette chambre comportant un appareil de mesure de la température des fumées du fluide brûlé, et un dispositif régulateur de la pression du fluide disposé dans la nourrice, à l'amont du prélèvement, et mis en oeuvre, automatiquement ou non, en fonction des variations de la température mesurée par rapport à une valeur prédéterminée. De préférence, la tuyauterie de prélèvement est munie d'un dispositif limiteur de débit, réglable.
La chambre calorimétrique est constituée par un tronc de cône, en tôle de préférence, dont la hauteur et les diamètres des bases sont déterminés par le calcul ou par l'expérience pour chaque adaptation. L'appareil de mesure de la température peut être indicerteur, enregistreur ou régulateur.
D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemple non limitatif, et qui fera bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique, les particularités du dispositif décrit faisant, naturellement, partie de l'invention.
La figure 1 représente schématiquement l'ensemble de l'appareilla- ge de réglage conforme à l'invention.
La figure 2 représente à plus grande échelle la tuyauterie de prélèvement sur la nourrice principale.
La figure 3 représente une coupe schématique de la chambre calori- métrique conforme à l'invention.
Les brûleurs d'un four, tel qu'un four de batterie de fours à coke, sont alimentés en mélange gazeux ou liquide par une nourrice 1. Sur cette nourrice 1, et en un point où la pression du fluide est stable, on pique une tuyauterie 2 d'un diamètre suffisamment grand pour que son encrassement puisse être considéré comme négligeable. Cette tuyauterie 2 débouche dans le cas de la chambre calorimétrique 3 et son extrémité sert de brûleur pour cette chambre. Un dispositif limiteur de débit 4 est disposé dans la tuyauterie 2.
Ce dispositif est constitué, de préférence, par un simple diaphragme ou par tout autre appareil plus complexe.
Le calcul montre que le débit de fluide qui traverse cette tuyauterie 2 est proportionnel à celui qui traverse l'un quelconque des brûleurs
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alimentés par la nourrice 1. Le flux calorifique arrivant à la chambre ca- lorimétrique 3 est donc proportionnel à celui qui parvient à chacun des brû- leurs alimentés par la nourrice communale et ce, quels que soient le pouvoir calorifique et la densité du fluide.
La chambre calorimétrique 3 est constituée par un tronc de cône 4 en tôle. Dans le cas des batteries de fours à coke dans lesquelles le com- bustible est gazeux et à une pression voisine de 50mm d'eau, on utilise, de préférence, les cotes de 0,200 m pour le diamètre de la grande base, de 0,100 m pour le diamètre de la petite base et de 1,100 m pour la hauteur du tronc de cône, le brûleur pénétrant de 0,100 m dans la chambre calorimétri- que placée verticalement, la grande base en bas. Sur le tronc de cône /. est piquée une tuyauterie 5 d'amenée d'air dans laquelle est monté un dispositif 6 de réglage du débit de cet air.
La chambre calorimétrique porte en outre à son sommet un thermomètre 7 qui pénétre à l'intérieur du tronc de cône 4, jusqu'à environ 0,100 m de la petite base dans le cas envisagé ci-dessus.
Ce thermomètre est fixé solidement sur le tronc de cône 4 de toute manière connue, de telle sorte qu'il ne puisse bouger. Le dispositif régulateur 6 est, de préférence, constitué par un obturateur circulaire mobile à secteurs dont les pleins et les creux sont placés dans des positions variables par rapport à une pièce fixe comportant les mêmes pleins et les mêmes creux.
L'appareil de mesure de la température 7a est, de préférence, con- stitué par un pyromètre potentiomètre de zéro électrique ou électronique permettant de mesurer non seulement la température des fumées mais encore la différence de température entre les fumées et l'ambiance.
Cet appareil de mesure, ainsi que représenté à la figure 1, peut être relié à un organe 8 régulateur de température destiné à agir sur une vanne 9 placée dans le nourrice 1, à l'amont de la tuyauterie de prélèvement 2.
L'appareillage ainsi décrit fonctionne comme suit:
On. enflamme le fluide qui arrive dans la chambre calorimétrique 3 par la tuyauterie 2 après avoir déterminé la température idéale à obtenir dans les fumées de combustion. Si, à la mise en route, la température de ces fumées est supérieure à cette température idéale, on la réduit en diminuant le diamètre du diaphragme 4. Si, par contre, cette température est inférieure à la température idéale., on l'augmente, soit en augmentant le diamètre du diaphragme 4, soit en obturant partiellement l'entrée d'air par action sur le dispositif obturateur 6. Puis, la mise en route étant derminée, on ne tou- che plus au diaphragme 4 ni à l'obturateur 6.
La température relevée par l' appareil de mesure n'est dès lors plus fonction que du flux calornfique par- venant à la chambre calorimétrique 3 et, par conséquent, du flux calorifique parvenant à chacun des brûleurs alimentés par la nourrice 1.
L'expression de ce flux est de la forme :
F = K Pc #p/# dans laquelle K est une constante, P le pouvoir calorifique du fluide combustible, p la pression régnant dans la nourrice 1 et # le poids spécifique du fluide combustible.
Le calcul montre en outre que:
EMI2.1
P,Vpè-= KV(aT3 + bT2- + cT + d) / (a'T3 + b' T2 + c' 2 + d') où a,b,c,d,a',b',c',d', sont des constantes. Il suffit donc de maintenir T constant pour obtenir la constance de Pc #p/# c'est-à-dire du flux calori- fique arrivant au four, nonobstant les variations du pouvoir calorifique, de la densité ou de la pression du fluide combustible.
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La constance de cette température est obtenue en agissant sur la pression qui règne dans le nourrice 1 au moyen de la vanne 9 si le flux ca- lorifique vient à changer. Cette vanne 9 peut être manoeuvrée manuellement dans le cas où le dispositif de mesure de température est simplement indica- teur ou enregistreur. Elle peut, par contre, être manoeuvrée automatiquement dans le cas OÙ,\1 ainsi que représenté à la figure 1, l'appareil de mesure de @ température agit sur le dispositif 8 régulateur de température. Dans ce cas, la vanne 9 peut être pneumatique ou électrique. Le réglage de l'appareil ne change pas si le nombre des brûleurs alimentés par la nourrice commune 1 va- rie.
Dans le cas d'une batterie de fours à coke et d'une chambre calori- métrique ayant les dimensions indiquées ci-dessus, la température idéale à obtenir dans les fumées de combustion est comprise entre 150 et 200 C.
Il est bien évident que, sans sortir du cadre de la présente inven- tion, des modifications pourraient être apportées au procédé et à l'appareil- lage décrits .