Procédé pour l'utilisation de la chaleur contenue dans les fumées à leur sortie d'au moins un four. La présente invention a pour objet un procédé pour l'utilisation de la chaleur con tenue dans les fumées à leur sortie d'au moins un four, suivant, lequel on transforme une partie au moins de cette énergie calori fique en énergie électrique que l'on utilise pour le chauffage d'au moins un four.
Ce procédé est destiné à. être appliqué no tamment à un four de verrerie dans lequel les matières premières sont. introduites par une extrémité et le verre produit est extrait à l'autre extrémité.
Selon l'invention, ce procédé est caracté risé en ce qu'on utilise un combustible don nant une flamme à haute température sans nécessiter que les éléments qui doivent pro duire cette flamme soient portés avant la combustion à une température supérieure à 500 , en ce qu'on fait passer les gaz brûlés dans la partie du four où se trouvent les ma tières premières qui viennent d'être intro duites, et en ce qu'on fait. sortir ces gaz du four par un orifice inunédiatement voisin d'un dispositif de transformation de la cha leur résiduelle des gaz brûlés en énergie électrique.
Dans des mises en oeuvre préférées, on produit des flammes à haute température en faisant usage soit de brûleurs à combustible liquide, mazout par exemple, soit de brûleurs à combustible gazeux utilisant un mélange préalable de l'air et du gaz et dans lesquels le mélange est animé d'une vitesse de passage élevée, en principe supérieure à la vitesse de propagation de la flamme pour la nature du combustible considéré. Dans un cas comme dans l'autre, on obtient les températures très élevées en usage dans la. fabrication du verre, atteignant 1100 à 1150 , sans avoir besoin de réchauffer au préalable les éléments devant entrer dans la combustion ou en ne les chauf fant qu'a une température inférieure à 500 .
Grâce à cette particularité, il est. possible d'utiliser les gaz brûlés dès leur sortie du four, et cela dans leur totalité alors qu'ils sont. à leur température la plus élevée, pour la transformation de leur chaleur en énergie électrique. Le chauffage nécessaire ou éven tuel des éléments combustibles, avant leur introduction dans le four, peut se faire au moyen de la chaleur restante des fumées à leur sortie du dispositif de transformation.
On sait. que les pertes calorifiques par les parois, maçonneries ou autres sont. d'autant plus élevées que la température des gaz qui circulent à l'intérieur des conduits ou des chambres est élevée. Il est donc intéressant de pouvoir réduire le phis possible le trajet des gaz brîilés sortant du four, qui sont à température élevée, au moins de 1200 à 1300 et, par suite, de les refroidir le plus rapide ment possible tout en utilisant leur énergie calorifique. Dans le procédé selon l'inven tion, cet avantage est obtenu du fait qu'on fait sortir les gaz du four par un orifice immédiatement voisin du dispositif de trans formation.
Cet effet est en outre renforcé par le fait que, suivant l'invention, on fait passer les gaz brûlés, avant leur sortie du four, dans la partie du four où se trouvent les matières qui viennent d'être introduites. La tempéra ture de ces gaz se trouve donc de ce fait abaissée, sans que cet abaissement constitue une perte de chaleur puisqu'il est mis à pro fit pour le chauffage de ces matières pre mières.
Le .dessin illustre, à titre d'exemple, deux mises en ceuvre particulières du procédé se lon l'invention, appliquées à un four de ver rerie.
La fig. 1 est une vue en coupe horizontale suivant I-I de la fig. 2, et la fig. 2 est une vue en coupe verticale suivant II-II de la fig. 1, d'un four permettant une mise en oeuvre du procédé.
La fig. 3 est une vue en coupe horizontale suivant III-III de la fig. 4, et la fig. 4 est une vue en coupe vertu ; cale suivant IV-IV de la fig. 3, d'un four permettant une seconde mise en aeuvre du procédé.
Le four représenté en fig. 1 et 2 est com posé d'un compartiment de fusion 1 commu niquant avec des compartiments d'affinage 2 et 3 auxquels font suite des compartiments de prélèvement 4 et 5 qui présentent des ori fices de sortie 6-7, du type appelé feeder, pour l'alimentation de machines destinées, par exemple, à la fabrication de bouteilles. La communication entre le compartiment 1 et les compartiments 2 et 3 se fait, d'une ma nière connue en soi,
à la partie supérieure du bain, par une sorte de déversoir 10. Par con tre, la communication entre les comparti ments 2 et 3 et les compartiments 4 et 5 s'effectue par des orifices 11 prévus à la par tie inférieure des parois de séparation.
Le chauffage du compartiment de fusion 1 a lieu au moyen de brûleurs 8 que l'on ali mente soit avec du mazout, soit avec un mé lange gazeux à combustion rapide. Les com- partiments d'affinage 2 et 3 sont chauffés par passage d'un courant électrique amené dans le bain de verre par des électrodes 9 en forme de barres disposées horizontalement, en contact avec le bain de verre et traversant les parois latérales de ces compartiments.
Les matières premières servant à la. cons titution du verre ou matières vitrifiables sont. introduites par des ouvertures 12 disposées à l'extrémité du compartiment 1. opposée aux seuils de sortie 10 du verre. Ires matières pre mières déposées par des moyens non repré sentés sur des aires 13 sont poussées d'une manière continue ou discontinue par des pous soirs 14.
La sortie des gaz brûlés s'effectue par un orifice 15, placé dans le voisinage des orifices 12 d'amenée des matières vitrifiables, cet ori fice 15 constituant l'orifice d'entrée d'une chaudière 16 représentée schématiquement par des tubes de vaporisation 17 en conunu- nication avec des bouilleurs 18 et 19. Un sur chauffeur peut. être prévit en 20.
L'installation se complète par les appa reils de transformation de la vapeur produite en énergie mécanique puis en énergie élec trique.
Les flammes produites par les brûleurs 8 déterminent en 21. une zone de fusion active, puis viennent passer le long du talus 22 formé par les matières premières déversées à, partir des orifices 12 sur la surface du bain par les poussoirs 14. Après avoir chauffé les matières premières, ce qui abaisse leur tem pérature, les gaz brûlés pénètrent par l'ori fice 15 et sont immédiatement refroidis au contact des tubes de la chaudière.
Ils sortent par un conduit 23 qui les amène directement à la cheminée ou les fait passer auparavant dans un- échangeur de température pour chauffer à une température relativement peu élevée, inférieure à 500 , soit l'air et le gaz des brûleurs à combustion rapide, soit encore l'air utilisé pour brûler un combustible liquide.
Grâce à la disposition représentée, dans laquelle le mouvement d'introduction des ma tières vitrifiables (mouvement des poussoirs 14) est perpendiculaire à la direction de sor- tic des gaz brûlés, on évite que les matières, tout en étant baignées par le courant de gaz, soient. entraînées dans les conduits de la chaudière. D'ailleurs, pendant leur séjour sur la dalle 12, ces matières ont. été exposées à la chaleur du four, tout en étant hors du courant des flammes, dans une sorte de niche. Pour assurer le chauffage des matières pen dant un certain temps, avant leur arrivée dans le bain de verre, la course des poussoirs est limitée du côté du four.
Dans la fié. 1, où l'on a représenté le poussoir de gauche dans la position avancée et le poussoir de droite dans la position de recul, on voit que la matière n'est. pas directement poussée dans le four, mais séjourne un certain temps sur les dalles 12.
La vapeur produite par la chaudière 16 est utilisée dans une machine à vapeur ou une turbine accouplée à une génératrice de courant électrique. Le courant électrique ainsi produit alimente les électrodes 9 disposées dans les compartiments d'affinage.
Dans le four représenté aux fi-.<B>3</B> et 4, le compartiment 24 sert. à la fois à la fusion des matières premières et à l'affinage du verre. A ce compartiment fait suite un comparti ment de prélèvement 25 séparé du comparti ment 24 par une cloison 26 présentant à sa partie inférieure un orifice 27 permettant le passage du verre d'un compartiment à l'au tre. Des ouvreaux 28 permettent de prélever le verre du compartiment 25.
Le chauffage du compartiment 24 est assuré, d'une part, par des brûleurs 8 ana logues à ceux de la disposition des fig. 1 et 2 et disposés sur, les parois longitudinales du four et, d'autre part, par des électrodes 29 disposées verticalement et pénétrant dans le bain de verre par la sole du four.
Les matières premières sont déposées sur des aires 30 disposées latéralement par rap port au four. Elles sont, amenées, par des poussoirs 31, sur des dalles 32 disposées au- dessus du bain de verre à l'intérieur de l'en ceinte du four, et des poussoirs 33 agissant parallèlement à l'axe du four font tomber les matières premières dans le bain. La sortie des gaz brûlés s'effectue par un orifice 34 disposé dans l'axe de symétrie du four entre les deux dalles 32 d'introduction des matières premières.
Cet orifice constitue l'entrée d'une chaudière 16 qui peut être d'un type analogue à celui indiqué sur les fi-. 1 et 2, et dont la vapeur est utilisée dans une turbine ou une machine à vapeur accou plée à une génératrice de courant électrique. Le courant produit sert à l'alimentation des électrodes 29.
Les flammes produites par les brûleurs 8 déterminent en 35 une zone de fusion active puis viennent passer le long des talus formés par les matières premières tombant des dalles 32 sur la surface du bain sous l'effet des poussoirs 33. Après avoir chauffé les ma tières premières, les gaz brûlés sortent du four par l'orifice 34 et pénètrent dans la chaudière 16 où ils sont rapidement re froidis. A leur sortie par le conduit 23, les gaz brûlés sont évacués à l'air libre soit di rectement, soit après passage dans un échan geur de température pour assurer, comme indiqué ci-dessus, le chauffage à température modérée de l'air et du gaz des brûleurs à combustion rapide, ou de l'air utilisé pour brûler un combustible liquide.
On remarquera que, dans cette disposi tion, les matières premières, avant d'être introduites dans le bain, séjournent un cer tain temps sur les dalles 32 et sont hors du mouvement des flammes. Les matières pre mières sont donc exposées à la chaleur sur ces dalles et sont soumises à un commence ment de fusion avant de tomber dans le bain, la disposition desdites dalles en dehors du mouvement des flammes ayant cependant pour effet d'éviter que les matières soient entraînées dans la chaudière.
Les mises en oeuvre du procédé, qui vien nent d'être décrites, mettent en jeu, pour la production d'énergie électrique, une chau dière alimentant une machine ou turbine à vapeur, mais on peut avantageusement faire Lisage de turbines à air chaud. Dans ce cas, le fluide moteur est constitué d'air pur dé poussiéré circulant en circuit fermé, qui est d'abord comprimé puis réchauffé et finale ment admis dans -une turbine où il se détend. Le chauffage de cet air est produit, dans une mise en aeuvre du procédé selon l'invention, par les fumées qui sortent du four.
La trans- mission de la chaleur des fumées à l'air mo teur a lieu au moyen d'échangeurs métalli ques dans lesquels il convient que la tempé rature ne dépasse pas 700 à 800 . Dans ce cas, il pourra être nécessaire de diluer les fumées sortant du four par apport d'air exté rieur, de manière qu'elles ne dépassent pas cette température à leur entrée dans les ré chauffeurs d'air. Il est cependant de nom breux cas où les fumées, à leur sortie du four, se trouveront à la température relativement modérée que demandent les échangeurs mé talliques.
Dans le cas, par exemple, repré senté aux fig. 1 et 2, où la partie du four chauffée par les flammes est un simple com partiment de fusion sans affinage, la tempé rature dans le four peut être de l'ordre de 1300 à 1400 seulement et l'opération de frittage des matières que l'on réalise avec les flammes à leur sortie du four peut suffire à abaisser la température de celles-ci à environ 700-800 au moment où elles entrent dans l'échangeur métallique de l'installation de turbine à air chaud.