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Four à chambres horizontal à régénération pour la fabrication de coke et de gaz.
L'invention est relative à des perfectionnements et à des formes d'exécution spéciales de fours à chambres à régénération pour la fabrication de coke et de gaz et parti- culièrement au type de four dans lequel plusieurs chambres de régénération parallèles sont placées dans chaque moitié de l'infrastructure du four et s'étendent sous forme de tunnels sur toute la longueur de la batterie.
La caractéristique essentielle de l'invention réside dans la présence de deux paires de chambres de régénération, reliées en parallèle, donc au total quatre chambres, dans cha- cune des moitiés de l'infrastructure, et de murs de support entre ces chambres ou à côté de chacune de celles-ci.Suivant
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une forme d'exécution particulière, les paires de chambres de régénération qui sont adjacentes aux deux côtés externes de la batterie de fours sont destinées au réchauffage préalable du gaz de chauffe ou encore, à volonté, au réchauffage du gaz de chauffe ou de l'air de combustion, tandis que les au- tres paires de chambres de régénération situées vers le milieu du four servent exclusivement au réchauffage de l'air néces- saire à la combustion.
Cette forme de construction convient particulièrement au cas où le four est chauffé au gaz pauvre, c'est-à-dire du gaz présentant un faible pouvoir calorifique, qui doit en général être soumis au réchauffage préalable, ou encore au cas où le chauffage se fait à volonté au gaz pauvre ou au gaz riche.
Un mode de réalisation de l'invention est représenté à titre d'exemple sur le dessin annexé, dans lequel:
Les figures la et 1b, qui se complètent mutuellement, représentent une coupe longitudinale d'un four à coke horizon- tal, la coupe de la Fig. la étant faite suivant la ligne la-la des Figs. 2 et 3 à travers une chambre du four, et celle de la Fig. lb suivant la ligne Ib-Ib des Figs. 2 et 3, à travers un piédroit, tandis que la Fig. 2 est une coupe transversale verticale sui- vant la ligne II-II de la Fig. la et la Fig. 3 une coupe trans- versale verticale suivant la ligne III-III de la Fig. 1b. Ces deux dernières coupes transversales comprennent chacune une partie de la batterie composée de trois piédroits de chauffage et trois chambres.
Le four à coke est établi de la manière habituelle pour que le tirage se fasse alternativement dans un sens et dans l'autre, de telle sorte que dans tous les cas l'une des moitiés du piédroit est chauffée par les gaz de combustion ascendants tandis que l'autre moitié est parcourue par les
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gaz brûles descendants qui s'échappent dans les régénérateurs.
Les piédroits sont pourvus de carneaux de chauffe verticaux H, dans lesquels les flammes arrivent par le bas. En-dessous de chacune des moitiés du piédroit se trouve un conduit de dis- tribution de gaz a pourvu de tuyères b pour le gaz riche, rac- cordés par des tuyaux intermédiaires f et des robinets de ren- versement h aux deux conduites à gaz principales g. En-dessous des chambres K du four se trouvent (v.Figs. 2 et 3) des pai- res de conduits de sole ± et d alternant entre elles, chacun de ces conduits s'étendant également sur l'une des moitiés du four.
Les conduits de sole ± communiquent par des embranche- ments m et les conduits de sole d par des embranchements n avec des conduits de distribution verticaux i et jménagés dans les cloisons verticales s et t des carneaux de chauffe H et pourvus d'orifices latéraux e et o débouchant à différents @ niveaux dans les carneaux H.
Dans l'infrastructure du four, deux paires de cham- bres de régénération parallèles R et L, donc au total quatre chambres, sont disposées dans chacune des moitiés du four, c'est-à-dire tant dans la partie représentée sur la Fig. la que dans celle représentée sur la Fig. 1b. et s'étendent en forme de tunnels sur toute la longueur de la batterie de fours, séparées l'une de l'autre par des murs M qui font office de piliers de support pour toute la superstructure. En outre, comme l'indique la Fig. 2, les chambres de régénération R sont subdivisées par des cloisons verticales k en autant de cham- bres distinctes qu'il existe de piédroits, tandis que les chambres de régénération L, comme le montre la Fig. 3, s'éten- dent d'une façon continue sans cloisons séparatrices sur toute la longueur de la batterie de fours.
Chaque chambre distincte des régénérateurs R est pourvue à la partie supérieure, pour la surveillance, d'un conduit horizontal U avec regard u ou-
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vrant sur les façades du four. Ces chambres de régénération R communiquent à la partie supérieure par des puits ou che- minées r avec les conduits de sole c, et les générateurs L com- muniquent par des puits ou cheminées semblables 1 avec les conduits de sole d. Les plafonds de toutes ces chambres qui contiennent les puits r et 1 sont de préférence formés, comme le montrent les Figs. la et 1b, par des saillies inclinées en forme de toits V des piliers en maçonnerie M qui séparent les chambres, de telle sorte que les voûtes, qui sont ordinaire- ment nécessaires, peuvent être évitées ainsi que leurs pous- sées latérales indésirables.
En-dessous des chambres de régé- nération R sont disposés des carneaux w qui sont raccordés par des coudes aux deux collecteurs de gaz brûlés Q s'étendant sur toute la longueur de la batterie et allant aux cheminées.
Les coudes z sont pourvus de couvercles à clapet x qui peuvent s'ouvrir vers l'extérieur à l'atmosphère et de clapets de re- tenue y placés dans le passage communiquant avec les collec- teurs Q. En outre, des tuyaux d'embranchement q qui établis- sent la communication avec les conduites à gaz principales par l'intermédiaire des robinets de renversements h déjà men- tionnés débouchent dans les coudes z.
En-dessous des chambres de régénération L se trouvent des canaux de fondation P qui communiquent avec elles par des puits p et sont disposés de telle manière qu'ils s'étendent éga- lement sur toute la longueur de la batterie aux extrémités de laquelle ils sont pourvus d'une vanne de renversement (non représentée) de telle sorte que les canaux P de l'une des moitiés du four, par exemple celle de la Fig. 1b servent à l'admission de l'air de combustion tandis que les canaux P de l'autre moitié, donc celle de la Fig. la, sont destinés à évacuer les gaz brûlés dans la cheminée, ou inversement.
Lorsque l'une des moitiés du piédroit est chauffée
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par les gaz de combustion ascendants, les conduits de sole cor- respondants c et d servent à répartir les gaz chauds ou l'air de combustion, préalablement réchauffés, venant des régénéra- teurs R et L, entre les différents carneaux de chauffe H de cette moitié du piédroit. La communication nécessaire à cet effet entre les conduits de sole ± et d et les carneaux H est assurée par des conduits verticaux i et jménagés dans les cloisons verticales des piédroits, pourvus d'une série d'orifi- ces d'échappement e et o disposés à différents niveaux et rac- cordés, à la partie inférieure, par des branchements m et n aux conduits de sole ± et d.
La disposition est telle que dans chaque cas les conduits i des cloisons de rang pair s sont raccordés aux conduits de sole c et aux régénérateurs R, tandis que les conduits 1 des cloisons de rang impair t, intercalées entre les premières sont reliés aux conduits de sole d et aux régénérateurs L.
Le four à coke décrit ci-dessus peut être chauffé, à volonté, au gaz pauvre ou au gaz riche. Lorsque le chauffage se fait au gaz pauvre, le four fonctionne comme suit:
Les conduites à gaz principales g sont alimentées de gaz pauvre. Les tuyaux intermédiaires f qui sont destinés au gaz riche ont leur communication avec les conduites à gaz principales g interceptée, tandis que les conduites d'embran- chement g donnent libre passage jusqu'aux robinets de renver- sement h. Les couvercles à clapet x des coudes z sont fermés d'une manière permanente des deux côtés du four, comme le montrent les Figs. la et 1b.
En supposant que la moitié droite du piédroit correspondant à la Fig. lb est chauffée par les gaz en ignition et que la moitié gauche du piédroit est par- courue par les gaz brûlés, les clapets 21 des coudes z du côté gauche sont ouverts et ceux du côté droit fermés. Le gaz chaud
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quitte la conduite à gaz principale droite ± (Fig. 1b) par le robinet de renversement ouvert h et arrive par la conduite q dans le coude et de là par le carneau qui en constitue le prolongement dans la paire de régénérateurs à gaz R située à droite, passe par les puits r dans le conduit de sole ± du côté droit, puis par les embranchement m dans les conduits ver- ticaux i des cloisons verticales s et de ceux-ci par les ori- fices latéraux.. e, répartis' à différents niveaux, dans les carneaux de chauffe H.
L'air nécessaire à la combustion arri- vant de la vanne de renversement (non représentée) située à l'extrémité de la batterie, pénètre dans les canaux de fon- dation P représentés sur la Fig. 1b et de là, par les puits de communication p, dans les chambres de régénération L de droite, ensuite par les puits supérieurs 1 dans les conduits de sole d, pour aller par les embranchements n dans les conduits verti- caux j. des cloisons t et de ceux-ci par les orifices laté- raux o, à divers niveaux également, dans les carneaux de chauffe H où le mélange de l'air avec le gaz chaud se fait avec formation de flammes étagées.
Les gaz de combustion par- viennent à l'intérieur du piédroit dans les conduits collec- teurs horizontaux supérieurs v, d'où ils descendent dans les carneaux-H de la moitié gauche du piédroit pour s'échapper par les conduits 1 et j des cloisons verticales de ce côté, dans les conduits de sole correspondants c et d qui communi- quent avec les régénérateurs R et L de la partie représentée sun. la Fig. la. Les gaz brûlés quittent alors l'une des paires de régénérateurs R par les carneaux w situés en-dessous de ceux- ci et le coude z pour s'échapper dans le conduit d'évacuation Q du côté gauche et de là dans la cheminée.
De l'autre paire de régénérateurs L les gaz brûlés se dirigent par les puits p dans les. canaux: de fondation P et, par la vanne de renverse- ment déjà mentionnée qui se trouve à leurs extrémités, dans la cheminée. Au bout d'un certain temps de marche, le renversement
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se fait de la manière usuelle, de telle sorte qu'inversement les gaz chauds frais s'enflamment dans la moitié gauche du piédroit tandis que la moitié de droite est parcourue par les gaz brûlés.
Lorsque le chauffage se fait au gaz riche, le four fonctionne comme suit:
Les conduites à gaz g principales sont alors alimen- tées de gaz riche. Les conduites intermédiaires f donnent li- bre passage jusqu'aux robinets de renversement h, tandis que les conduites d'embranchement g sont fermées. Le gaz de chauf- fage est alors amené dans la moitié du four où doit se faire l'allumage, par les conduits de distribution spéciaux a et les tuyères b à la base de chaque carneau de chauffage H. Le fonc- tionnement des régénérateurs L qui sont déjà alimentés d'air de combustion lorsque le chauffage se fait au gaz pauvre, ne diffère pas dans le cas du chauffage au gaz riche.
Toutefois les régénérateurs R qui, dans le cas du chauffage au gaz pau- vre, sont employés pour le réchauffage du gaz de chauffe, sont également utilisés pour le réchauffage de l'air de combustion lorsque le chauffage se fait au gaz riche. Comme dans l'exem- ple précédent, on supposera de nouveau que l'allumage des gaz chauds se fait dans la moitié droite du piédroit correspondant à la Fig. 1b et que la moitié gauche'de ce dernier est parcou- rue par les gaz brûlés. Dans cette période de fonctionnement du four, les clapets de retenue adjacents au conduit d'é- vacuation des gaz Q dans les coudes z du côté droit du four, c'est-à-dire du côté correspondant à la Fig. lb sont fermés, tandis que les couvercles à clapet x s'ouvrent à l'atmosphè- re.
Du côté opposé, c'est-à-dire à la partie gauche du four, correspondant à la Fig. la, les clapetsy du coude z sont ou- verts et les couvercles x fermés. Dans ces conditions, lorsque le gaz riche qui est employé pour le chauffage pénètre par le conduit de distribution de droite a (Fig. lb) et les tuyères
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b de bas en haut dans les carneaux de chauffe H de ce côté, l'arrivée de l'air frais se fait par le couvercle ouvert x de ce même côté droit du four, dans le coude z et par consé- quent dans chacune des chambres séparées des régénérateurs R.
L'air de combustion ainsi réchauffé arrive par les puits r dans les conduits de sole c et par les embranchements m dans les conduits i des cloisons pour arriver par les orifices latéraux dans les carneaux de chauffe H. En même temps une autre quantité d'air arrive, exactement de la même manière que dans l'exemple précédent, par la vanne de renversement située à l'extrémité de la batterie (non représentée) dans les canaux de fondation P représentés sur la Fig. lb et de là par les puits ou cheminées de communication 2 dans les chambres de régénération L, ensuite par les puits supérieurs 1 dans les conduits de sole d, pour passer par les embranche- ments n dans les conduits verticaux 1 des cloisons t et de ceux-ci par les orifices latéraux o dans les carneaux de chauffe H, également à différents niveaux.
Dans ce cas du chauffage au gaz riche, tous les conduits 1 et jdes cloisons verticales sont donc parcourus uniquement par l'air néces- saire à la combustion. La totalité de l'air est ainsi distri- buée à différents, niveaux dans les carneaux de chauffe H et provoque la combustion du gaz riche amené à la base de cha- cun de ceux-ci par les tuyères, en plusieurs étages appro- priés. Les gaz brûlés sont évacués à l'intérieur du piédroit également par le conduit collecteur horizontal v dans les car- neaux de chauffe H du côté gauche et traversent ceux-ci de haut en bas, pour s'échapper, exactement comme dans l'exemple précédent, par la totalité des régénérateurs R et L de cette partie du four et par les canaux de fondation P et Q, vers la cheminée.
Ici encore le renversement de marche de l'une à l'autre moitié du four se fait de la manière usuelle.
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L'arrivée ci-dessus décrite du combustible et du comburant, le gaz chaud et l'air, par les conduits 1 et j des cloisons verticales s et t et par une série d'orifices latéraux e et o situés à des niveaux différents dans ceux-ci, exige naturellement pour obtenir un chauffage exactement gra- dué et par conséquent d'effet uniforme sur toute la hauteur, que les orifices e et o présentent les dimensions voulues pour assurer un dosage exact des mélanges partiels de combustible et de comburant formés aux différents niveaux.
La forme d'exécution ci-dessus décrite de l'infra- structure du four suivant l'invention, comportant dans chaque moitié du four deux paires de chambres de régénération en parallèle, donc au total quatre chambres de régénération sé- parées par les murs de support, présente des avantages impor- tants pour la stabilité du four et pour la construction pro- prement dite des chambres de régénération. On peut ainsi uti- liser la totalité de la surface d'assise du four pour le pla- cement de régénérateurs et on obtient quand même encore des murs de support résistants d'épaisseur suffisante. En outre le groupement régulier de ces murs de support sur toute la longueur du four assure un appui excellent et uniforme de toute la superstructure du four.
Du fait que dans le cas de dilatation des murs d'appui dans le sens vertical on obtient ainsi une action absolument uniforme sur le niveau de la sole entière de la chambre du four, cette condition est importante pour maintenir les soles de chambres uniformément unies et horizontales. En outre, dans la disposition, suivant l'inven- tion, de quatre régénérateurs dans chaque moitié du four, les chambres de régénération présentent dans le sens longitudinal du four des sections internes telles que leur largeur est encore suffisante pour qu'on puisse y circuler et y travailler commodément lors de la construction des chambres ou pendant @
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le placement ou l'enlèvement des empilages, tout en étant d'autre part assez réduite pour assurer une exécution facile de l'ouvrage.
Ce n'est qu'ainsi qu'on peut par exemple se passer de munir les,chambres de voûtes et de remplacer celles- ci par des saillies inclinées des murs d'appui latéraux.
Cette suppression des voûtes est particulièrement importante parce que les plafonds des régénérateurs doivent être percés de puits ou cheminées de passage, ce qui entraînerait un af- faiblissement considérable des voûtes..Le nombre de quatre chambres de régénération pour la subdivision de chacune des moitiés de l'infrastructure du four est un optimum, car il présente les plus grands avantages. En augmentant le nombre de chambres de régénération on réduirait dans une trop grande mesure notamment la largeur de ces chambres aussi' bien que celle des murs de support qui les séparent, dans le sens de la longueur du four et on nuirait donc à la stabilité de l'infrastructure du four.
La disposition suivant laquelle les quatre chambres de régénération de chaque moitié de l'infra- structure sont combinées en deux paires montées en parallèle, est particulièrement favorable pour les fours à régénération avec chauffage au gaz pauvre, étant donné qu'on peut utiliser ces deux paires différentes de régénérateurs pour le réchauf- fage de deux éléments différents du mélange combustible, no- tamment le gaz chaud et l'air. D'ailleurs la disposition men- tionnée des régénérateurs suivant l'invention n'est en aucune façon limitée au cas représenté sur les dessins, de piédroits divisés en deux moitiés fonctionnant à renversement du tirage.
En raison de la multiplicité des régénérateurs on peut aussi subdiviser le piédroit en plus de deux groupes de carneaux de chauffage et raccorder ceux-ci à des régénérateurs correspon- dants fonctionnant à renversement du tirage. Il est évident que sous ce rapport la disposition suivant l'invention laisse une grande liberté lors de l'élaboration du projet d'exécution.