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"Procédé et installation pour l'utilisation de la chaleur libérée dans la. fabrication oontinue du coke"
L'invention a pour objet un procédé vissai à tirer parti de la chaleur libérée dans la. fabrication continue du coke et concerna en particulier le refroi- dissement, à seo, du coke.
Le coke obtenu dans les installations de cokéfaction se forme à haute température et par suit., dans la, plupart des cas, il est indispensable de le refroidir avant de l'utiliser.
Ce refroidissement du ooke, après sa fabri- cation, peut être obtenu soit par voie humide,
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arrosage à lteau, soit par refroidissement dit "à .'O4 ces deux modes de :refroidissement' on%, jusqu'ici, été appliquas uniquement au procède de fabrication discontinue du ooke et par suite appliquée
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eux mêmes en di e 0 on t1nu , Le refroidissement.disoontinu à l'eau présente les inconvénients suivante :
a) - la chaleur sensible du coke se dissipe dans l'atmosphère sans effet utile, sous forme de vapeurs b) - la oonsommation d'eau est énorme et elle',
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a d'autant plus d'importance que la tendance gënp$3.$ ' actuellement est orientée vers une diminution de la consommation d'eau dans l'industrie
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c) - l'eau en excée utilisée dans le reoi'- pissement est recyclée et s'enrichit en aubstanoe8 Q,11:1. contrïbuent notablement à la pollution dee esux aouterralnea d) - les vapeurs contribuent 4Sgalemtn,t, fi,','j-.) la pollution de l'air au voisinage des oo1t81'i..
J ' : 0) - par suite de la formation do aaù k J ;t '1 l'eau et de la réaction qui se déroule lorlqu ton e'6<iï' le coke incandescontt il se produit une perte Notable*' ! do carbone qui se traduit par une augmentation de la ,
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teneur:ten cendres du ooke, donc par une augnutrttat:Lon , ,,, j du prix de revient, puisque la chaleur engendrée $et perdue sans profit.
Dans le refroidissement discontinu du coke à sec, on recycle, à travers le ooke incandescent, des gaz socs inertes qui refroidissent le ooke et cèdent
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ensuite leur chaleur, dans une chaudière plaças en série, pour la production de vapeur. Etant donné que la fabrication de coke est discontinua mais que le dégagement de vapeur doit être constant, il et indis- penoable de prendre des précautions spéciales - par exemple prévoir des réserves - pour obtenir la compen- eation.
Ces dispositifs augmentent notablement le coût de l'ensemble de l'installation,
Le but de l'invention est de mettre au point un procédé de refroidissement du coke qui puisse s'ap- pliquer notamment à la fabrication continue du coke,
Il est tout naturel d'utiliser pour la pro- duction de vapeur la chaleur constamment dégagea dans ce mole de fabrication du ooke.
L'inconvénient majeur de ce procède provient du fait que lec basses tempé- ratures du gaz inerte recycla étant peu élevées, les installations de chaudière à vapeur deviennent rela- tivementgrandes, ce qui entraînent une augmentation du coût des installations..
,, ,
Etant donné la nécessité de limiter la pression de vapeur et les températures de vapeur (température du gaz recyclé 9000 0 environ)$ et compte tenu des conditions du cas d'espèce les ins- tallations de production de vapeur d'importance relativement faible fonctionnant suivant les proédés antérieure ne peuvent être incorporées au circuit de vapeur d'une centrale que moyennant des frais élevés et une diminution du rendement global de l'installa- tion.
L'utilisation de la chaleur de refroidissement pour le chauffage de l'eau d'alimentation entratno, ,
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une diminution correspondante du rendement de la. centrale,
Selon l'invention, on propose, dans une
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in;:LuJltion de refroidissement à seo du coke, combina avec uno installation de cokéfaction par grillage,' <1 'c.j.[i,vr le refroidissement au moyen d'air et d'amener à la gril] de cokéfaction l'air de refroidissement échauffé.
Le refroidissement du ooke peut se faire -
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directement, par exemple dans une chambre de rTfroi- ' " dont les parois peuvent être tapissées de
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Luu('t li travers lesquels on pompe l'air il peut se faire indireotoment, par exemple en POltlpi.t:1.'6 du. 'a!: inerte b travers la chambre de re:f'roid1sement'.
IlL ta. refroidissant à son tour ce gaz au moyen dler,
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dtU10 des échangeurs de chaleur. On peut, aussi) Ô . ] cor. biner sans difficulté les deux procédés, />/.lj'/ Outre l'air nécessaire à la cokéfaction par
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6'1"11 J age, on peut, également, préchauffer, de la à#l1*1;"'1 façon, les combustibles gazeux auppl$l!lenta1:rel éV0fi ' ìi<; J J ment utili sés .
Il est apparu 'beaucoup plus éoonomique d'à' rôu tiliser, dans le prooessus de cokéfaction la éha4 leur provenant du refroidissement à sec du ooke# poew préchauffer l'air de ookéfaotion ou le oombnstible ,j UùlJplémen tuire, plutôt que de l'utiliser pour la stô.]l, lotion de vapeur. Si la chaleur libérée par le J'ofroid1uoemon't. du ooke est recyclée selon le achêma proposé, cette chaleur est récupérée sous forme de l'l" chaleur supplamentaire des gaz de cokéfaction, *. 3 ;
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température qui ebpo dans la chambre de ook'f&ol(g#.1 et avec des pouvoirs ealoriquoa correspondante oÎ/ ),/1,,', assure une augmentation de puissance de la Clhaud:!.'' L / ,r' principale - lorsqu'on utilise les gaz de aokdto,,16- pour chauffer la ohaud:1.re pr:1no:J.pal,..' De cette tagont ai l'on fai% " "*8 '1 h à # pertes par conduction, en elleu-mêm - animes, tout. : la ohaleur fournie par due ookéfti\.ot1on : est utilisée pour produja la vapeurt à la pression et à la tempdrat-ur .@0, plus avantageuses du point de> vue ëcono! <.-<9 et avea le réglage le plus avantageux à,; . o,1(p,u:uffage de l'eau d'alimentation et du surahauf- ,age intermédiaire.
L'air de refroidissement est amené, de
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préférence, dans les régions Wltérieuree de la grille de cokéfaction car en cet endroit, il est souhaitable d'obtenir un chauffage rapide. On peut encore accélé- rer le chauffage de la matière à cokéfier si, comme on l'a déjà indiqué plus haut, on fait passer un gaz combustible à travers une partie des tubes de re- froidissement de coke et si l'on amène, également, ce gaz combustible aux zones antérieures de la grille de cokéfaction où il se mélange à l'air et brûle.
Il est également avantageux d'adopter uns distribution d'air telle qu'une faible partie seule- ment des gaz sortant du combustible lors de la cokéfaction brûle et que, par suite, les portions à ookdfier ne soient que légèrement oxydées en surface,
Pour la oondui'te des différents procédés,
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il est préférable dtafteoter h chaque grille de
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Ookdtaot:1on une obamb8 f reiroidiesament ', IÙ= tpplaae ào tubes de re j idissement, les bea dfl ;,;,,; , ï'e.\-'oidlaaemant oommun" jliml un tuyau svog 100 'Ù, 1 ' oale.\n9 antériours do Letribution drl la. gr111* tl0, ,>. ; 1 .. , '¯ ookôfai',< on, L'air pr;
( mff4 arriva 'iilai dir80%S";, / " ment soutâ griiie et tre, à travée les :1.r.rf'rs;\,;: ces de la dan± 00 espaces li es de la ,,;,;..<.. matière l la Î""". "."1" à ookdfier soit t bie Boue forme a lamelles , > . " ¯'1' fl .?'. , . , ; placées Ve>ùiOHlefl0nÉ sous forme d fragmente do ' -, . o0mbua r ihie entassas Üygulièrement. à l'on doit, également, 't'chauffer du gaz, on réserv i;a avani 1 +eusement un partie des tuyaux pour le Prêc Vge du gaz 1 on les fcc'a aboutir directement SOUS\ la. grille ''r un tuyai. spÀoÀa1l" Il est reoommari 4e oom1er, l'ii, ' atallG- tion de ookéfaotion par installa',ion destinée à la production de vapeurs \lU fait </i /. 'à chaque'
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grille de cokéfaction, on peut adjo11.\"'e un i±énérayenr de vapeur dont le foyer est alimenté saz formés au coure de la cokéfaction.
Dans procède a chaleur libérée par le refroidissement du \ 1 1oka, engen-' drée à une température relativement basse est ensuite ciifl"Ç1onible dans les gaz de cokéfaction sot forme de chaleur de très haute qualité, 01 est...à...d1: ) de i3haloe haute température, et on peut ainsi 1'ut%lisgc a-vantageusoment pour la production de va.péut.' lia' .\. aussi adopter une oom'bina.ioon dans laquelle 1'>jiP " utilisé pour le refroidissement du coke est aa<in6 ',;" comme air comburant - éventuellement après un l'IOUVlè.U.
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ohauffage - foyoT $6n6rateur va eul. t" """;""f. chauffage fsyex* g<!n<!ra.tcur v&pwm* ¯# /¯,, I'<6xeN;pl<) numérique suivant indiqua ioa /./[."l' ..,y.
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conditions d'économie thermique.
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1..
Si l'on oons14>ro une installation do ook&.." .¯;<, faotion. par grillage oonoe un système rerm4. on a 1.. relation$ suivantes d) - la lomme des subutanosa 0n%TanC.Ù 0$/)( ,/ nortanten dans un ovetbmo farmé est .nu1:te, É'%?J"., fi ) - la somme dos ohaleurs e.t'I. tran te. et : );¯/,,j . sortantes (ohalavr sensible et chaleur de OODtb:f.nIL1..f" "t" ohïmique) est également .nulle.
>;i#%.;:.<: Les quantités de chuleur introduit.. 4an.' ' le système fermé sont ... , , . , a) - la chaleur combinée et B9nj9ibl$'<! 1...' charbon introduit (Q) ..>]" . > b) - la chaleur sensible de l'air 4.'OOk'*.r':., faction (et éventuellement de 1 'a:!r oomburant) (Qi).r¯/ avant le pr40hauffage par la chaleur pasoive 4u. l,iéi-...
)*,- .-. processus, par exemple celle qui provient du r.tro1.....,,' diosement du coke z. sec , .',ilµ]/µ o) - la. chaleur aenoibla et oombin4Î efet )± J , combustibles suplumentaîres éventuels (Q3) avm? àÀ.x .l'* 3 préchauffage par la ohaleur paooiva du processus de -
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cokéfaction
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QI m Q1 + Qu + Q3 Les quantité de chaleur addées par :Le ù$=j, . sème fermé sont les sui'Va.ntee : /"%...= ..
4) - la ohaleur sensible et combina d*4'*,., .v.
-.,<xS:; , gaz de cokéfaction ; oompria les pounoïbretj et VaplNz'8 éventuellement mWatn'oa (1-) ! 'L"''':..
' -> ,.i#, 1 :; ' ' <;i%i?# >:i
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@) - la chaleur combinée du coke ;
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t) - la chaleur sensible du coke (4V9ntU@ÉÙà], ment humide) Aprils le refroidissement du coke (Q,) j f g) - les partes par les parois dans l'ensem- ble du procède (Q6);
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QIII . Q4 + Q5 + Q6 On peut assigner à QIII une valeur d±%BrZàx4 par les bases du procède et qui est constante ! Qil 10 1 " in' La valeur qui est déterminante pour la
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puissanoe de la centrale placée en série est d'att'li#n1 plus grande que la valeur Q2# priRoj.pale#ent, est choisie plus élevée,
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Les pertes du procédé sont reprdsentél. gaP les valeurs Q= et Q6.
Etant donné que dans le refroidissement .. seo du coke, le coke est évacue à 1000 0 environ et que l'on peut limiter Q6 à un minimum (environ 50 k@al/ kg de charbon introduit), en assurant un isolement convenable et en oonduisant convenablement le prodédé, la consommation totale de chaleur du procédé (perte de chaleur) sera donnée par '
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Qv la Q + Q6 l' Dans la cokéfaction par grillage, cotte ;
-
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valeur est d'environ 100 koal / kg de charbon introolttitl' contre environ 500 a 600 koal/kg dans les procèdes àl 'l' j ' cokéfaction antérieurs, ' ,- le résultat du préohauffage de l'air do cokéfaction réside dane le fait qu'il faut brûler une quantité de gaz plus faible pour atteindre entre les
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, i1. i<""
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lamelles de coke et dans la chambre de 08ke$j... température n4oOesairH à la cokéfaction.' Sa t11q: combustion do carbone par la réaction de M''.... du gaz partiellement brûlé ou encore par de 'It ie 1 non encore consomme devient d'autant plu6 gùi%l,lj%.¯:,;
En outre. on peut prévoir que lec;t. avant le début de la cokéfaction diminuera 03î4t 'àÙl"1' -' + ...t :::. > mentation de rendement), t Maisre ce prdohaul:tg oe 0 A Îlr' 1' ,"' peut régler à. volonté le temps de ookéfaoté'0n lÉi'Àéµ$, 1.
1 ,¯. '"t "..F, ,é ;&y-#; 1 en réglant les quantités de gaz de 0oltéfaouQù' k *Ce,,' éventuellement pour chaque zone eépax4mozIti 'i.l )iÙ/Îl /É'lql',,y,#ji"" @-<(# Dane le /Qoéd± d0 refroidissemei'-':'- on peut diminuert autant que l'on désire, 1% ÉàÉéà$4 /"1 , tion d'eau et l'on aupprimet aussi, 6o cette oi '-'' j.jj#9#1;j"' le risque de }1011u'fs:l.oh des eaux souterra:L1'l'.L;i:"" f"µ 1.:?,: , " ltl+>t: : .stoe!t '$µµ<1'.
Le ?iaqu.e de pollution de :1. 1 air' 8,1{ f gj,iJ( '''':'?. izà; i' "%tW ùa ?.r%. 4 coxbont solide provoqu la formation de site :416*au et la reaotim 4 '1 :' , , dans rofroi4ioaRBSllB , 4u ooke par voL8 . - . ¯ j , ; , ' .-- " .;". dans le suppTim'1 * coke par vote ' l l , "1. /, Etant dom4 que les fraie d'iHW'b'. le osa du coke dépendent sont -trbe fort$&an1ri'butedroe de la tom,éP;fù9e " ¯ du coke, on peut aussi appliquer une oomb1naitlO'rt . ¯ refroidiseement k 1'10 et de refroidissement pim ) ; humide. La tent:p4rnt'u.%'e en aval du rofPoidifls0àÀàB' soo, qui ont égne k la température initia$1, '
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dissement par voie humide, est obtenu
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d'utiliser de la façon la plus économique 1" qJ$l:'r" 7': passive, par exemple par le fait que l'air d-eMifBa''.
'll =.: :.#µ..
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et, éventuellement, les combustibles x.' .iwé','x, '", ': sont préchauffée par les vapeurs de l ' 4µUra%Ôg# , z voie humide jusqu'à la température ju'31 est 03,"n. ; d'atteindre et, ensuite, par la chaleur paspllre do ; ;;rµ...j.< ltêpuratîon à sM, jusqu'à la température. .4*.'F Avec une telle subdivision, on li .a "4x f Jµ=/ , , également, la réaction de gaz à l'eau et , r;.ô7' ' b;
de l'oxygène, car le coke n'a plus la dra= . y '',*'- .:¯, , - oessaire pour réagir, même au contact de l' oau. ,,*4*g =.j étant donné que le coke doit être produit evoo =01,* certaine teneur en humidité, l'huzn.cli,i'.os,i4x sopro ''%''-'- devient simultanément possible dans cette oOibifl8ifi#fµ) On <t ysppeaeate aohématiquemnt mue desaina pluaieuys installations oonqse* s.v<&%<$.
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dessine plusieurs installations conçu*$
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vention ! - la figure 1 est une coupe atiais dx, : appareil de ii"aatian grille 4m,pcts''t- -- ,a disaement ultérieur, du coke avec ohauttagi '.Sde ,r # . dissement ult'Pieur. ooke avoo ohauffago r ].. de l'air de ooxa0trn ]]/. ¯ [ll[" " la fîgue 2 ont une coupe ver%àoaÀohào]/¯1" *" ': .Î" ' .f"b" . oe ¯1 la même installation dans le cas d'un ah&u.4$'' ";
lx <, ' de l'air de aaki'at#ion '*:;j]. la figure 3 eet une coupe Vor%ipàà;d'lnp installation de production de vapeur et de ht'-t, d'air fonctionnant avec le gaz de coke fOT&fl¯)flf0 du ookéi'aotiori.
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la cokéfaction,
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La chambre de cokéfaction 1 #et Imivii tir la chambre do W6froidiSsoment de coke 2. la :t=d d.3b', , f n y la chambre dr,otkéiaotion 1 est formé par la 3,11, de cokéfaction Il. Sous la grille 110 sont dît"et" >.7' ' T
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den caissons de distribution 3, 4, 5, 6, Avant la..' 1:, chambre de cokéfaction 1, est disposée une cheminés
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de remplissage destinée à amener la matière ookd- fier sur la grille. A son extrémité postérieure, la chambre de cokéfaction est fermée par un organe de retenue oscillant 32.
Le gaz de ooke s'échappe par l'ouverture de sortie 34 et par suite le tuyau 24
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qui lui fait suite. La chambre de rofroidieaement de coke 2 est formée à sa partie inférieure par une
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grille mobile 12 présentant des chambres de distribu- tion de gaz 13, 14, 15y 16, 17. A l'extrémité po.'U... rieuro de la g1:':l.lle mobile 12 est disposé un organe de retenue oooillMt 42 assurant la fermeture vie-a-Vie de l'extérieur. A l'extrémitd supérieure, la chambre do refroidissement de coke di tJpOIl8 d'une ouverture de sortie 7 destinée au gaz chaud de refroidissement de coke.
On a d'l1nê par 8 et 9 dos éohtmgeura de oht\1.Z' dontinde peapotivosieRt l'air et au gaz de coke, On a ddoignd par 30 une soufflerie intergalde dan# le tuyau de déviation du gens de rotroidincomente la Sus de refroidissement (Sas inerte) ont évaoud chaud de la chambre de refroidisatment de coke par l'ouVerture 7, Le gaz arrive, ensuite$ par le tuyau de circulation 33, dane lequel sont intercalée l'échangeur de chaleur 8
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et la coufflorie 30# à l'état refroidi, dan# les chambren de distribution de gaz 13, 14, 15p 16, 17# d'où il revient k la partie inférieure de la oham'bft de refroidissement de coke par les interntîoeo do grille. Dans l'échange= de chaleur 8,
de l'air frais amené par le tuyau 35 est préchauffé et arrive par le
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tuyau 45 aux deux agissons antérieurs de die'i.o.M 3 et 4, sous la grille de la chambre de oolfao%.o 1.
Au tuyau 33 est raccordé un tuyau 43 aboutissant )Un
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éohangeur de chaleur 9 et se réunit à nouveau au tuyali 33 avant la soufflerie 30. Ce deuxième échangeur de cha- leur peut servir à préchauffer du gaz de coke qui arrive par le tuyau 36. Ce gaz arrive par le tuyau 46 aux cais- sons de distribution 3,4,5,6, sous la grille 11. Dans
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les oaïssone de distribution 3,4, il se mélange à 1"air ' amené par le tuyau 45 et s'allume au moment même où il
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entre dans la chambre de cokéfaction par les ,ntedtiee ' de grille. Il préchauffe les particules de oharboa &on encore ookéfiées et les oxyde simultanément en MUÉffl0f.
Par contre, le gaz qui arrive par les caissons de Aieti- bution 5 et 6 exerce un effet de rsroidi.aeamant 3,ss fractions déjà ookéfiéea en cet endroit et est extrait par le tuyau 24 en même temps que le gaz provenant de la cokéfaction,!)
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La disposition de la figure 2 oorrotpona:aat une large tnooure à celle de la figure 1.
Maie il $-*=que leu tuyaux de circulation de gaz 33 et 43# le* <oMM<<uya de chaleur 8 et 9 et la aoufflerie 30 ndoe#sai tp. - faire circuler lee gaz de re.i'rroidiedament. 1 0 ;rt le refroidissement du coke est assuré par les groupes
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de tubea 37o 39# 40 qui forment le revêtement de la ptt- roi. Ici, les groupes 37 et 38 sont: réunis ainsi ou* les groupes 39 et 40.
Alors que les groupée de tubes
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39 et 40 servent à préchauffer l'air de aokfaotit et sontpar conséquent reliée au tuyau 45, les groupée 37
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et 38 nervent a. préchauffer le gaz utilisé dans la cokéfaction et sont reliés au tuyau 46.
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Dans la disposition de la figure 1, 98M..' dans celle de la figure 2, une installation de proede tion de vapeur ou de preohauffage d'air suivant la ,0 figure 3 peut être branchée en aval du groupe form# ; par l'installation de cokéfaction et l'1nl!lta.llat10t1 de refroidissement de ooke. Dans les deux case le gaz de coke est amené par le tuyau 24 à la chambra de
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combustion 25 tandis que de l'air venant du tuy41µµ¯11]¯ peut être dérivé par le tuyau 48, Le tuyau 48 ..'bOttt1"i:" au preohauffeur d'air 18 puis au dispositif de oh.ta1 d'air 28 ou l'air est chauffé à haute tam 4ra%réi ] Ensuite, l'air chauffé arrive également dano la objtX' de combustion 25 comme air d'appoint, par le tuyau 19.
On a désigné par 20 un tuyau d'amené* de , j¯¯ combustible supplémentaire prévu pour le cas où 1..sa- amené par le tuyau 24 ne suffit pas à couvrir les
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besoins de l'installation de production de Vapavr..eB -. ,.. de l'installation de chauffage d'air. De la chambre de combustion 25, les gaz de combustion arrivent par
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une ouverture 22 dans une. chambre de rayonneNa1Nt "Q6 , ¯ dans laquelle ils s'écoulent de bas en haut. A l'ex-
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trémi té supérieure, les gaz sont déviée et &f:Qu.." de haut en bas dans le deuxième parcours 29 équipe de surface de chauffage par contact et quittant l'inetal- lation de production de vapeur et de chauffage d'air par le canal d'évacuation 23.
Tous les parcoure @ont reaserés en entonnoir à l'extrémité inférieure et présentent en cet endroit des ouvertures d'évaouation 21, 31, 41 pour les particules de oendres. Le premi@r
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paroours ascendant qui est le parcours de rayonnement 26 est équipé de surfaces de chauffage par rayonnement 27 pour la production de vapeur et présente à son extrémité supérieure des surfaces de chauffage d'air 28. Le deuxième paroours 29 contient, outra les groupée
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préchauffeurs d'air 18, des préohauffeurs d'eau d'ali- mentation et à l'extrémité supérieure, des groupes surohauffeurs 10.
D'autres dispositions sont encore possibles, Ainsi, par exemple, le groupe préohauffeur d'eau d'ali- mentation 47, le groupe évaporateur 27 et le groupe surohauffeur 10 pourraient également être remplacée par des tubes de chauffage d'air et l'air ohaud ainsi obtenu pourrait servir soit à alimenter des fours à ouve, soit enoore à faire fonctionner une turbine à air chaud. Il est possible aussi de combiner les mé- thodes de refroidissement des figures 1 et 2 ou bien, dans l'application du procédé suivant la figure 1, de prévoir en outre dans la chambre de refroidissement de coke 2, des tubes générateurs de vapeur qui pourraient amener la vapeur en un point de consommation quelconque.