Procédé pour faire marcher en régénération
une batterie de fours à coke L'invention est relative à un procédé pour faire marcher en régénération une batterie de fours
à coke, dans laquelle batterie des parois chauffantes subdivisées en rangées de carneaux de chauffage alternent avec des chambres de four dans lesquelles le réglage de la combustion à l'intérieur des carneaux
de chauffage assure un chauffage régulier du contenu des chambres de four suivant la hauteur et la mise en oeuvre d'organes de réglage tels que des écrans, des briques coulissantes et des éléments analogues, permet d'agir sur les divers carneaux de chauffage de chaque paroi chauffante, pour obtenir un échauffement régulier du contenu des chambres suivant la direction longitudinale de celles-ci, et sur les diverses parois chauffantes le long de la batterie, pour obtenir un chauffage régulier de toutes les chambres de four.
La régularité du chauffage du contenu des chambres, suivant la hauteur, dépend de la configuration des flammes qui brûlent à l'intérieur des carneaux de chauffage,laquelle configuration peut être réglée par l'amenée susceptible d'être effectuée à diverses hauteurs, du gaz de chauffage et de l'air comburant. Les différences de configuration nécessaires des flammes des divers carneaux de chauffage appartenant
à une paroi chauffante, pour tenir compte du rétrécissement des chambres et des autres influences conditionnées par les différences de besoins de chaleur existant suivant la direction longitudinale d'une chambre de four, peuvent être réglées à l'aide d'organes de réglage montés entre la conduite de sole du régénérateur et le régénérateur ou à l'intérieur des carneaux de chauffage; la régularité d'action des flammes sur toutes les parois chauffantes peut s'obtenir par le montage d'écrans entre la soupape d'évacuation des gaz brûlés et la conduite collectrice de gaz brûlés.
Les trois modes de réglage précités ne sont en mesure de produire un chauffage régulier du contenu de toutes les chambres de four d'une batterie de fours à coke, aussi bien en hauteur que suivant la longueur, que pendant un temps de fonctionnement déterminé (temps
de distillation des fours).
A un temps de fonctionnement déterminé (temps de distillation)'des fours correspond une quantité de gaz de chauffage amenée par unité de temps. Mais si
la longueur de ce temps de fonctionnement vient à être modifiée d'une manière importante, il faut modifier non seulement la quantité de gaz amenée par unité de temps, mais encore l'échelonnement des valeurs de réglage qui règlent l'arrivée et le départ des fluides gazeux pour les divers carneaux de chauffage d'une paroi chauffante et des diverses parois chauffantes
de la batterie. De même, la? forme de la flamme qui brûle dans les carneaux varie. Le passage sur un tel autre temps de fonctionnement, en faisant varier la quantité de gaz amenée par unité de temps et la position des organes de réglage, constitue un travail pénible, qui ne peut s'effectuer qu'en plusieurs semaines.
A cet effet, l'invention fournit un procédé simple: la batterie de fours à chambres fonctionnant avec régénération est réglée, pour un temps de distillation relativement court, si possible le plus court qui puisse encore être pratiqué pour un fonctionnement en régime permanent, pour un fonctionnement dans lequel toutes les chambres de four de la batterie sont le sièg d'un échauffement uniforme de leur contenu, en longueur cosse en hauteur. Lorsqu'on utilise un temps de distillation plus grand, la quantité de gaz amenée par unité de temps, réglée pour un tel débit élevé de production de la batterie, est conservée, de même que le mode d'application des flammes dans les carneaux de chauffag ainsi que la position des organes de réglage, et on tient compte des besoins de chaleur moindres en introduisant des interruptions dans chaque demi-période
de régénération.
Dans ces conditions, au cours de l'application des flammes, la forme des flammes dans les divers carneauc de chauffage est conservée et la cession-
de chaleur aux chambres avoisinant les carneaux de chauffage s'effectue de la même manière, à ceci près que ces interruptions produisent des interruptions relativement grandes ou relativement petites de chauffage.
Par suite de la grande inertie thermique,
qui caractérise la.conductibilité thermique dans la maçonnerie réfractaire, les valeurs relatives de réchauffement ne sont pas modifiées dans toutes les parties de la batterie, malgré la plus grande lenteur d'échauffement. Le processus d'échauffement de la
couche inférieure du coke est ralenti évidemment, mais les valeurs relatives de réchauffement du contenu de
la chambre, suivant la hauteur et suivant la longueur
du gâteau de coke, demeurent inchangées. On peut ainsi
en très peu de temps, ralentir la production de coke d'une batterie et on peut également la ramener à une valeur élevée. La pression d'amenée du gaz peut être conservée et tous les organes de réglage peuvent aussi rester dans leur position. Il suffit d'ajuster le treuil d'inversion pour effectuer une interruption plus longue ou
plus courte dans l'admission des fluides gazeux.
Une importance particulière doit être accordée à la régularité de la distillation du contenu des chambres suivant la hauteur. Un moyen d'assurer un échauffement régulier du contenu des chambres suivant toute la hauteur de celles-ci consiste dans la combustion des
gaz dans les carneaux de chauffage et dans une distribution telle des flammes produites dans cette combustion que le contenu des chambres s'échauffe suivant
la hauteur d'une manière régulière,, On sait que les
gaz de pouvoir calorifique élevé présentent une flamme courte et les gaz de pouvoir calorifique faible une longue flamme. On a déjà tenté d'obtenir une répartition en hauteur, aussi uniforme que possible, de
la chaleur en alimentant les carneaux de chauffage, soit en air comburant, soit en gaz, soit en ces
deux fluides, selon un certain échelonnement en hauteur; on aboutissait ainsi à un mode de construction plus ou moins compliqué des systèmes d'alimentation
en fluides de combustion. On a aussi allongé les flammes, en soi courtes, qui accompagnent la combustion
de gaz à pouvoir calorifique élevé, en mélangeant à
ces gaz des éléments composants de pouvoir calorifique relativement faible ou des éléments inertes, pour diminuer le pouvoir calorifique du gaz considéré; un exemple d'un tel mode de chauffage de four est constitué
par les fours à circuit fermé, dans lesquels on ajoute au gaz, des gaz brûlés, avant ou pendant la combustion. De même, pour ramener des gaz brûlés dans le carneau
de chauffage, il faut mettre en oeuvre des dispositions de construction spéciales.
On peut alors perfectionner encore le moyen proposé par l'invention pour faire fonctionner aussi simplement que possible, des fours à coke, disposés
en batterie et fonctionnant avec régénération, en augmentant la quantité de gaz appliquée, par rapport à celle qui, pour un rendement .-de production élevé de
la batterie, afin d'obtenir .un temps de distillation déterminé au cours d'une application de flamme étendue
à la totalité de la demi-période de régénération, serait suffisante pour fournir la quantité de chaleur nécessaire, dans une mesure telle, et en introduisant dans chaque demi-période de régénération un arrêt de chauffage d'une durée telle, que l�on obtienne une distillation régulière du contenu des chambres pendant la durée de distillation désirée. Dans ces conditions la quantité totale de gaz ou de chaleur appliquée à la maçonnerie du four demeure constante.
Si par exemple, pour un temps de distillation de 25 heures et un temps de commutation (demi-période
de régénération) de 20 minutes, la quantité de gaz appliquée à un carneau de chauffage en régime de flamme continue, est de 9 m3/h (conditions normales de température et de pression) et si on prévoit une interruption de chauffage de 8 minutes, c'est-à-dire si le carneau
de chauffage n'est chauffé par flamme que pendant 12 minutes, le débit de gaz amené pendant ces 12 minutes est de (20/12).9 = 15 m3/h. Pour une interruption de chauffage de 10 minutes, c'est-à-dire une durée restante de chauffage de 10 minutes, la quantité de gaz amenée par unité de temps est de (20/10).9 = 18 m3/h. La longueur de flamme est dans ce cas considérablement supérieure
et une quantité de chaleur suffisante est appliquée aussi aux parties supérieures de la chambre.
Pour réaliser l'interruption de chauffage
il faut tout d'abord fermer les vannes de gaz. D'autre part, il existe plusieurs possibilités de créer les interruptions de chauffage.
Après fermeture des vannes de gaz, les volets d'air et les soupapes de gaz brûlés demeurent ouverts.
Il subsiste un tirage d'air à travers le système de chauffage; il faut donc tenir compte de ce que l'air qui s'écoule à un débit relativement grand à travers le système de chauffage enlève de la chaleur, dans une faible mesure, à la maçonnerie du four.
Au lieu de maintenir dans leurs positions les volets d'air et les soupapes de gaz brûlés, qui sont ouverts pendant la demi-période de régénération, on
peut aussi au début de l'interruption de chauffage,
après la fermeture des vannes de gaz, intervertir aussitôt les volets d'air de manière que l'admission d'air et le tirage à travers les organes de chauffage s'effectue en sens contraire, c'est-à-dire dans le
sens suivant lequel les flammes sonc appliquées aux carneaux de chauffage au cours de la demi-période de régénération suivante.
Un étranglement de l'écoulement d'air qui traverse le système de chauffage lorsque les volets d'air sont ouverts et, par conséquent, une diminution
de l'extraction de chaleur qui se produit éventuellement, peut s'obtenir en manoeuvrant un dispositif d'étranglement disposé dans la canalisation de liaison entre la conduite collectrice de gaz brûlés et la cheminée et en amenant ce dispositif dans une position pour laquelle la conduite collectrice de gaz brûlés est le siège d'une action d'aspiration moindre. Il arrive toujours de l'air, bien qu'à un plus faible débit, lorsque les volets d'air sont ouverts, et cet air pénètre à travers l'un des groupes régénérateurs,
dans les carneaux de chauffage et de là, à travers l'autre groupe de régénérateurs, cet air parvient
dans la conduite collectrice de gaz brûlés. Le faible écoulement qui subsiste encore à l'intérieur du système de chauffage offre l'avantage que des conditions
de pression encore nettement définies règnent à l'intérieur des organes de chauffage sans que le rendement thermique en soit affecté.
Comme dispositif d'étranglement entre la conduite collectrice de gaz brûlés et la cheminée
on dispose de toute manière du volet d'étranglement
des gaz brûlés, disposé habituellement en cet endroit et.servant d'organe de réglage usuel actuellement, pour maintenir à une valeur constante la dépression qui
règne à l'intérieur de la conduite collectrice des
gaz brûlés, indépendamment des grandeurs perturbatrices qui modifient le tirage de la cheminée.
Dans un système de fours dans lequel l'arrivée des fluides à préchauffer s'effectue par les conduites de sole de régénérateurs, d'un côté du four,
et le départ des gaz brûlés s'effectue par des conduites de sole de régénérateur avoisinantes, de l'autre côté
du four, on peut réaliser l'interruption de chauffage
de telle manière que les vannes de gaz soient fermées
et qu'aussi bien les volets d'air que les soupapes de gaz brûlés soient amenés dans une position intermédiaire.
Dans ce cas, il ne s'effectue absolument pas de circulation des fluides gazeux à travers les régénérateurs et les carneaux de chauffage où les gaz demeurent au contraire stagnants.
Le passage d'un mode de fonctionnement dans lequel les carneaux de chauffage sont le siège de flammes pendant toute la demi-période de régénération
à un mode de fonctionnement tel que le prévoit l'invention s'effectue de telle manière que la pression qui règne à l'intérieur des canalisations de répartition
de gaz soit accrue dans le mesure où l'alimentation par unité de temps des brûleurs est augmentée et que le dispositif de commutation soit modifié ou changé de position en conséquence.
Lors du passage au mode de fonctionnement conforme à l'invention les différences de température entre diverses hauteurs du contenu des chambres sont considérablement diminuées. On obtient donc de cette manière, une distillation régulière suivant la hauteur du coke.
La possibilité d'augmenter la quantité de gaz amenée par unité de temps et de compenser l'augmentation de la quantité de chaleur ainsi amenée par la mise en oeuvre d'arrêts de chauffage, permet d'autre part d'obtenir, un temps de distillation court avec une valeur minimale de la température maximale de la maçonnerie.
L'invention est expliquée plus en détail ciaprès à l'aide de certains de ses modes de réalisation, pris à titre illustratif mais nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe verticale, en partie le long d'une rangée de carneaux de chauffage, en partie à travers une chambre de four, d'un four à coke compound à régénération, à carneaux de chauffage jumeaux, à brûleurs disposés en dessous, qui peut fonctionner selon le procédé conforme à l'invention; <EMI ID=1.1> l'arrivée de gaz pauvre à une conduite de sol de régénérateurs; <EMI ID=2.1> à buses et d'une canalisation ascendante de gaz riche;
- la figure 1d est une coupe d'une conduite de sole de régénérateurs et de la partie inférieure d'une cellule de régénérateurs;
- la figure 2 montre des coupes suivant la direction longitudinale de la batterie de fours, respectivement suivant les lignes A-B et C-D de la figure 1, et
- la figure 3 est une vue en plan suivant la ligne E-F de la figure 1.
Suivant la longueur de la batterie sont disposées alternativement des chambres de fours 10 et des rangées de carneaux de chauffage 11, 12. Les carneaux
de chauffage sont subdivisés en carneaux jumeaux; le carneau ascendant 11 et le carneau descendant 12 de chaque couple de carneaux jumeaux communiquent par une ouver-
<EMI ID=3.1>
intervalles de temps réguliers, par exemple de 20 ou 30 minutes, le sens du tirage à travers les carneaux est inversé. Des trous d'observation 14 ménagés dans
le plafond 15 du four permettent d'examiner les carneaux de chauffage. Le charbon est introduit dans les chambres de four 10 par des ouvertures de remplissage
16 ménagées également dans le plafond 15 du four. Les gaz qui se dégagent sont collectés dans un barillet 17 qui est disposé le long de la batterie de fours, à travers une canalisation ascendante.
Sur la passerelle 18, située du côté d'extraction du coke (à gauche sur la figure 1), du four circule le chariot de service 19 (représenté schématiquement), sur lequel sont prévus la grille de guidage du gâteau de coke, un dispositif élévateur de porte, un dispositif nettoyeur de porte et un dispositif nettoyeur d'encadrement de porte. De ce côté de la batterie de fours, le long de celle-ci, sont également prévues la canalisation de distribution de gaz riche 20 et la conduite collectrice de gaz brûlés 21.
Au dessus de la passerelle 22, du côté où sont situées les machines (à droite sur la figure 1), peut être disposée la tête de déchargement 23 (représentée schématiquement) de la barre de déchargement ainsi que la machine de déchargement des fours, qui peut être déplacée devant ceux-ci. Le long de la batterie, de ce côté, est disposée la canalisation de distribution de gaz pauvre 24.
En dessous des chambres de four se trouvent les parois 25 de régénérateurs. Entre les plans médians verticaux des chambres de four successives se trouvent deux régénérateurs 26 et 27 qui communiquent avec des conduites de sole 3b et 37 de régénérateurs. Les régénérateurs 26 et 27 sont subdivisés en cellules séparées par les parois transversales 28. Chaque cellule de régénérateur est en communication, (figure 2) par
des canalisations de liaison obliques 29 avec un carneau de chauffage de la rangée de carneaux de chauffage située à gauche de cette cellule et avec un carneau de chauffage de la rangée de carneaux de chauffage située à droite. Dans chacune des ouvertures de passage entre une conduite de sole 36 ou 37 de régénérateurs et une des cellules des régénérateurs 26 ou 27 est prévu un organe de régla-
<EMI ID=4.1>
en dessous de la brique inférieure de grille 53 de la cellule de régénérateurs est disposé un cadre de métal 55 qui s'applique par des rebords latéraux inférieurs, contre les parois de la conduite de sole de régénérateurs 36 ou 37 et dont la plaque supérieure est munie d'ouvertures 56. Ces ouvertures 56 peuvent être plus ou moins fermées par une plaque coulissante 57 qui est munie- d'ouvertures correspondantes 58 qui peut être déplacée suivant la direction longitudinale de la conduite de sole au moyen de la cheville 59.
Lorsque deux régénérateurs 26 et 27 fonction-
<EMI ID=5.1>
les deux paires avoisinantes de régénérateurs 26 et 27 fonctionnent en direction descendante. Compte tenu de la communication mentionnée ci-dessus des diverses cellules de régénérateurs et des carneaux des deux rangées de carneaux de chauffage avoisinantes, il résulte que lorsque dans une rangée de carneaux de chauffage, le premier carneau fonctionne en direction ascendante et le second en direction descendante, dans les deux rangées de carneaux de chauffage avoisinantes, le sens d'écoulement des gaz est inversé, c'est-à-dire que dans les rangées de carneaux de chauffage successives, les carneaux fonctionnant en direction ascendante et en direction descendante sont intervertis d'une rangée de carneaux de chauffage à l'autre.
Lorsque le four est exploité en four à gaz riche, les deux régénérateurs 26 et 27 servent alternativement à préchauffer l'air comburant et à absorber la chaleur des gaz brûlés sortant des carneaux de chauffage. Lorsque le four est exploité en four à gaz pauvre, les régénérateurs 26 servent alternativement
à préchauffer le gaz pauvre.
L'amenée d'air aux conduites de sole 36 et
37 de régénérateurs s'effectue de telle manière qu'à l'extrémité des conduites de sole de régénérateurs se trouvent des volets d'air 31 qui sont actionnés par les treuils de commutation. A côté des conduites de sole 36 de régénérateurs se trouve une arrivée de gaz pauvre, qui- est raccordée à la canalisation de distribution de gaz pauvre 24 par des soupapes 34 et des écrans 52 (figure.1b) actionnés par le treuil de commutation. Dans les conduites de sole 37 de régénérateurs n'est prévu qu'un volet d'air 31.
Du côté du déchargement de coke toutes les conduites de sole 36 et 37 de régénérateurs sont raccordées à la conduite collectrice de gaz brûlés 21 par des soupapes d'évacuation de gaz 35.
L'amenée de gaz riche s'effectue à partir de la canalisation de distribution de gaz riche 20 par l'intermédiaire de soupapes d'arrêt 38, de soupapes de commutation 39 et d'écrans 51 servant à régler le faisceau de tubes considéré (figure la), au moyen des tubes à buses 41 et 42, situés dans le sous-sol 50 des fours, desquels les tubes 41 sont alimentés dans une demipériode de régénération et les tubes 42 sont alimentés dans l'autre demi-période de régénération. Par des buses calibrées 43 (figure le) sont raccordées aux tubes à buses 41 et 42 les canalisations ascendantes 44 logées dans-les parois séparatrices 25 de régénérateurs et
qui aboutissent aux buses 45 à 48 qui font saillie
plus ou moins haut à l'intérieur des carneaux de chauffage 11 et 12.
Entre les soupapes d'évacuation de gaz
brûlés 35 et la conduite collectrice de gaz brûlés 21 sont prévus des volets d'étranglement 49 au moyen desquels le tirage provenant de la cheminée et agissant dans la conduite collectrice de gaz brûlés 21 peut être réparti entre les diverses conduites de sole de régénérateurs.
Pour obtenir un chauffage régulier de tous les fours, même pour des temps de distillation courts et pour des températures de chauffage élevées dans le cas du chauffage à gaz pauvre, il faut tout d'abord régler les volets d'air 31 d'une manière appropriée, puis les soupapes 34 d'amenée de gaz pauvre et les organes de réglage 30 qui se trouvent entre les conduites de sole 36 et 37 de régénérateurs et les diverses cellules des régénérateurs de gaz pauvre 26 et des régénérateurs d'air 27. Les organes de réglage 30, comme on le voit facilement agissent aussi bien pour le dosage des fluides ascendants que pour le dosage des fluides descendants.
A partir de deux cellules voisines des régénérateurs 26 et 27, dans lesquelles les courants de fluides à préchauffer sont ascendants, ceux-ci arrivent dans un carneau de chauffage d'une rangée de carreaux de chauffage voisine. Les gaz brûlés descendent dans une cellule d'une paire avoisinante de régénérateurs 26 et
27 et arrivent alors, sous un débit régi par les organes de réglage 30, dans une paire de conduites de sole
36 et 37 de régénérateurs qui, lorsque la soupape d'évacuation de gaz brûlé 35 est ouverte, débouchent dans la conduite collectrice.de gaz brûlés 21. Il faut
<EMI ID=6.1>
glement 49 qui se trouvent entre la soupape d'évacuation de gaz brûlés 35 et la conduite collectrice de gaz brûlés 21.
Si le temps de distillation, pour lequel, grâce à un réglage approprié de tous les organes de réglage, on cherche à obtenir et dans la mesure du possible, on obtient un échauffement régulier du contenu de toutes les chambres de four aussi bien suivant leur hauteur que suivant leur longueur, vient à être augmenté, il faut diminuer la quantité de gaz alimentant le four. Le procédé conforme à l'invention consiste alors à conserver en soi la quantité de gaz amenée par unité de temps, mais à introduire dans chaque demipériode de régénération des interruptions, et des interruptions de durées telles, que les températures des carneaux de chauffage diminuent et que la durée nécessaire à la distillation complète du contenu des chambres soit prolongée.
Pour le chauffage au gaz riche, il en va en principe de même. Pour un temps de distillation court, pour un débit d'alimentation en gaz déterminé, celle-ci doit 'être répartie entre les tubes à buses 45 et 48; cette répartition est assurée par le réglage des écrans
<EMI ID=7.1>
ainsi que par le réglage des volets d'air 31 et des organes de réglage 30, situés entre les conduites de soles'36 et 37 des régénérateurs et les cellules des régénérateurs 26 et 27 ainsi, également que par'le réglage des volets d'étranglement 49 situés dans les conduites de liaison entre les soupapes d'évacuation des
gaz brûlés 35 et la conduite collectride de gaz brûlés 21.