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Procédé pour l'établissement de conduits d'évacuation en vue d'aspirer des produits de distillation volatils de l'intérieur de la charge de charbon des fours à chambres.
Certaines sortes de charbons à coke, qui par leur nature sont facilement cokéfiables, possèdent d'autre part les propriétés, très préjudiciables à la bonne marche du four, de se gonfler ou de ne pas assez se contracter. Ces deux proprié- tés qui sont au fond indépendantes l'une de l'autre, ont en pratique les mêmes effets sur la stabilité du four. Le gonfle- ment de la masse a un effet nuisible sur la résistance et la stabilité du four par suite de la pression exercée sur ses pa- rois,tandis qu'une contraction insuffisante empêche le saumon de coke de se détacher des parois de la chambre du four, of-
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frant ainsi une résistance considérable au défournement et exerçant des efforts excessifs sur la maçonnerie qui subit de grands dommages.
En général les propriétés de gonflement et d'insuf- fisance du retrait se rencontrent dans le même charbon. Les deux phénomènes ont une cause commune provenant du fait que pendant la cokéfaction, au cours de certaines phases de la transformation, les gaz et les vapeurs qui se dégagent alors ne peuvent pas se frayer assez facilement et rapidement un passage à travers la masse de combustible qui est formée en partie de charbon frais, en partie de charbon à coke plus ou moins transformé et en partie de coke terminé.
La présente addition permet d'éliminer ou du moins de réduire les effets nuisibles du gonflement et de l'insuf- fisance du retrait par l'emploi de moyens assurant une as- piration des gaz et des vapeurs du sein de la charge de char- bon, de la manière décrite et revendiquée dans le brevet principal n .376.378. La dépression que l'on utilise pour créer l'aspiration et qui doit être notablement inférieure à la pression atmosphérique, permet aux gaz et aux vapeurs de s'échapper assez facilement pour diminuer d'une façon considérable..le foisonnement du charbon qui provoque le gon- flement et pour favoriser et augmenter notablement la réduc- tion de volume de la masse de charbon pendant la période de contraction.
Un dispositif permettant de réaliser le procédé suivant l'invention est représenté sur le dessin annexé qui montre une partie d'une batterie de chambres de four à coke horizontal dont la Fig. 1 est une coupe transversale verti- cale suivant la ligne 1-1 de la Fig. 2, tandis que la Fig. 2 est une coupe horizontale suivant la ligne II-II de la Fig.l.
La Fig. 1 montre deux chambres du four séparées par
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des piédroits latéraux m, m pourvus de carneaux de chauffage verticaux k. La chambre-de droite est représentée dans l'é- tat où elle se trouve immédiatement après le chargement, et la chambre de gauche dans l'état correspondant à la cokéfac- tion normale. La charge de charbon a est enfournée de la ma- nière usuelle en la versant simplement à travers les orifices de chargement ± (représentés en pointillé) prévus à cet effet dans le plafond de la chambre et y est nivelée de façon à mé- nager entre la charge de charbon et la voûte du plafond de la chambre un espace libre o pour recueillir le gaz.
Dans le plafond du four, répartis entre les orifices de chargement s, se trouvent une série de passages tubulaires b dans lesquels des tuyaux d'aspiration c sont enfoncés avec interposition d'un dispositif d'étanchéité d, de telle manière qu'ils pé- nètrent dans les conduits ou cheminées e de la charge de charbon a, avec lesquels leur liaison est également assurée d'une manière suffisamment étanche.
Ces conduits ou chemi- nées e sont formés par exemple comme c'est représenté dans la chambre de droite du four de la Fig. l, directement après l'enfournement de la charge de charbon a, en enfonçant dans celle-ci presque jusqu'à la sole du four, à travers les pas- sages b du plafond de la chambre des barres cylindriques ou prismatiques f ou autres organes analogues, suspendues verti- calement à des chaînes de levage g et agissant comme des plongeurs, puis en retirant ces barres du charbon. Les con- duits ou cheminées e,ainsi obtenus, sont disposés, comme le montre la Fig. 2, en grand nombre sur une rangée dans le plan vertical axial de la charge de charbon a, sur toute la longueur de la chambre.
Au-dessus du plafond du four les pas- sages b de chaque chambre sont reliés au moyen de tubulures h à un conduit collecteur l s'étendant sur toute la longueur de la chambre considérée. Tous les conduits collecteurs i @
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de la batterie de fours sont raccordés à un barillet commun (non représenté). De préférence, on prévoit en outre, sui- vant le brevet principal, des moyens de faire varier au cours de l'opération la dépression maintenue dans les con- duits ou.cheminées e et les conduits collecteurs i en vue d'assurer 1'aspiration et de la régler par rapport à la pres- sion à peu près constante maintenue dans l'espace o.
En ce qui concerne le fonctionnement du dispositif ci-dessus décrit, après avoir pratiqué les conduits ou che- minées e dans la charge de charbon enfournée a, de la manière ci-dessus décrite, et a.voir introduit les tuyaux d'aspiration c et fermé les passages b par des couvercles t, on provoque l'aspiration par les cheminées e des produits volatils de la distillation dégagés au sein de la charge de charbon a, en créant une dépression appropriée dans le conduit collecteur de gaz 1, et on la maintient pendant toute la durée de la cokéfaction. En même temps suivant le brevet principal, on maintient dans l'espace collecteur de gaz o, une pression constante, approximativement égale à la pression atmosphéri- que.
La grandeur de la dépression créée en e et en i et la durée de son application se règlent d'après la nature du charbon qu'il s'agit de cokéfier. S'il s'agit des charbons considérés ici, on doit employer une dépression d'environ 100 à 300 mm de colonne d'eau en-dessous de la pression at- mosphérique ou un peu plus.
Lorsqu'on a atteint la phase de la cokéfaction dans laquelle les effets du ,gonflement ou ceux du retrait insuf- fisant n'ont pratiquement plus d'importance, ce qui se pré- sente généralement après la première moitié de la durée de la cokéfaction ou plus tard, on peut enlever les tuyaux c et mettre ainsi les conduits ou cheminées internes e en li- bre communication avec l'espace collecteur de gaz o. Si, n @
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comme c'est décrit par exemple dans le brevet principal on emploie un dispositif spécial pour aspirer les gaz de dis- tillation de l'espace collecteur o, le restant des produits volatils qui s'échappent des cheminées ouvertes e, est éva- cué à l'extérieur par cet espace collecteur de gaz o.
Par suite de la disposition en succession relative- ment serrée des conduits ou cheminées e le long de la cham- bre (v. Fig. 2) et de leur existence sur la presque totalité de la hauteur de la charge à l'intérieur de la masse de char- bon (v. Fig. 1), l'aspiration interne décrite provoque une circulation horizontale intensive des gaz et vapeurs de distil- lation dégagés des piédroits chauffés m, m de la chambre vers le milieu de la charge a jusque dans les cheminées e. Cette circulation produit une telle augmentation de la transmission de chaleur que la cokéfaction en est accélérée considérable- ment et elle assure en outre une évacuation plus facile des gaz et des vapeurs de partie de la charge en voie de cokéfac- tion.
Par suite de l'augmentation considérable de la trans- mission de chaleur on peut employer pour le chauffage des températures très modérées, sans porter préjudice à la qua- lité du coke ni augmenter la durée de la cokéfaction par rapport à celle obtenue avec les méthodes de travail usuel- les à des températures plus élevées. A cet effet on porte la surface r des piédroits de chauffage m m qui délimite les chambres du four à une température de 850 à 900 , en tout cas pas beaucoup plus élevée.
La marche de la distillation et de la cokéfaction dans les conditions spéciales ci-dessus décrites exerce une influence considérable et favorable sur les phénomènes de gonflement et de contraction. La réduction mentionnée de la température de chauffage y contribue dans une certaine mesure. En tout cas, les moyens qui font l'objet de l'inven- @
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tion ont pour effet de réduire les inconvénients propres aux charbons susceptibles de se gonfler lors de la cokéfaction ou ayant un retrait insuffisant, au point de permettre d'une ma- nière satisfaisante en pratique l'emploi de charbons possèdent ces propriétés indésirables.
REVENDICATIONS ---------------------------
1) Application du procédé et de l'appareil suivant le brevet principal 376.378e caractérisée en ce que des char- bons à coke susceptibles de se gonfler ou ayant un retrait insuffisant sont enfournés librement dans des chambres de four chauffées extérieurement et que, pour diminuer l'effet nuisible du gonflement ou de l'insuffisance du retrait, on provoque une aspiration des produits volatils de la distilla- tion par des conduits ou cheminées formés à l'intérieur de la charge de charbon, sous une dépression notablement inférieure à la pression atmosphérique.
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A method of establishing exhaust ducts for drawing volatile distillates from the interior of the coal charge of chamber kilns.
Certain kinds of coking coals, which by their nature are easily coking, have on the other hand the properties, which are very detrimental to the proper functioning of the oven, of swelling or not contracting enough. These two properties, which are basically independent of each other, have in practice the same effects on the stability of the furnace. The swelling of the mass has a deleterious effect on the strength and stability of the furnace due to the pressure exerted on its walls, while insufficient contraction prevents the coke salmon from coming loose from the walls of the chamber. from the oven, of-
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thus providing considerable resistance to excavation and exerting excessive forces on the masonry which suffers great damage.
In general, the properties of swelling and insufficient shrinkage are found in the same carbon. The two phenomena have a common cause arising from the fact that during coking, during certain phases of the transformation, the gases and vapors which are then given off cannot easily and quickly make their way through the mass of fuel. which is formed partly from fresh coal, partly from more or less processed coking coal and partly from finished coke.
The present addition makes it possible to eliminate or at least reduce the deleterious effects of swelling and insufficient shrinkage by the use of means ensuring the suction of gases and vapors from the breast of the charge of char-. bon, as described and claimed in Principal Patent No. 376,378. The depression which is used to create the suction and which must be notably lower than atmospheric pressure, allows the gases and vapors to escape easily enough to considerably reduce the proliferation of the coal which causes swelling and to promote and significantly increase the reduction in volume of the mass of coal during the period of contraction.
A device making it possible to carry out the process according to the invention is represented in the appended drawing which shows part of a battery of horizontal coke oven chambers, of which FIG. 1 is a vertical cross section taken along line 1-1 of FIG. 2, while FIG. 2 is a horizontal section taken along the line II-II of Fig.l.
Fig. 1 shows two oven chambers separated by
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side pillars m, m fitted with vertical heating flues k. The chamber on the right is shown in the state in which it is immediately after loading, and the chamber on the left in the state corresponding to normal coking. The charge of coal a is loaded in the usual way by simply pouring it through the loading holes ± (shown in dotted lines) provided for this purpose in the ceiling of the chamber and is leveled there so as to move between the charge of coal and the vault of the ceiling of the chamber o free space to collect gas.
In the ceiling of the furnace, distributed between the loading openings s, there is a series of tubular passages b in which suction pipes c are inserted with the interposition of a sealing device d, so that they pe - enter the conduits or chimneys e of the coal charge a, with which their connection is also ensured in a sufficiently sealed manner.
These ducts or chimneys e are formed, for example, as shown in the right-hand chamber of the oven in FIG. l, directly after the charging of coal a has been placed in the oven, pushing into it almost to the bottom of the furnace, through the passages b in the ceiling of the chamber of cylindrical or prismatic bars f or other members analogues, suspended vertically from lifting chains g and acting as plungers, then removing these bars from the coal. The pipes or chimneys e thus obtained are arranged, as shown in FIG. 2, in large numbers in a row in the axial vertical plane of the coal charge a, over the entire length of the chamber.
Above the ceiling of the oven, the passages b of each chamber are connected by means of pipes h to a collecting duct l extending over the entire length of the chamber in question. All i @ collector pipes
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of the battery of ovens are connected to a common barrel (not shown). Preferably, according to the main patent, means are also provided for varying during the operation the vacuum maintained in the ducts or ducts e and the collecting ducts i in order to ensure 1 '. suction and to adjust it in relation to the more or less constant pressure maintained in space o.
With regard to the operation of the device described above, after having made the conduits or chimneys e in the charge of charcoal put in a, in the manner described above, and a. Having inserted the suction pipes c and closed the passages b by lids t, it causes the suction through the chimneys e of the volatile products of the distillation released within the coal charge a, creating an appropriate vacuum in the gas collecting duct 1, and we maintains it throughout the duration of coking. At the same time according to the main patent, a constant pressure, approximately equal to atmospheric pressure, is maintained in the gas collecting space o.
The magnitude of the depression created in e and in i and the duration of its application are regulated according to the nature of the coal to be coked. In the case of the coals considered here, a depression of about 100 to 300 mm water column below atmospheric pressure or a little more should be employed.
When the coking phase has been reached in which the effects of swelling or insufficient shrinkage are practically irrelevant, which generally occurs after the first half of the coking time or later, the pipes c can be removed and thus the internal conduits or chimneys e in free communication with the gas collecting space o. If, n @
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as is described for example in the main patent, a special device is used to suck the distillation gases from the collector space o, the remainder of the volatiles which escape from the open chimneys e, is evacuated at the outside by this gas collecting space o.
As a result of the relatively close succession of the conduits or chimneys along the chamber (see Fig. 2) and their existence over almost the entire height of the load inside the chamber. mass of coal (see Fig. 1), the internal suction described causes an intensive horizontal circulation of the gases and distillation vapors given off from the heated sides m, m of the chamber towards the middle of the charge a until in chimneys e. This circulation produces such an increase in heat transfer that coking is considerably accelerated and it further provides for easier removal of gases and vapors from part of the coking feed.
As a result of the considerable increase in heat transfer, very moderate temperatures can be used for heating, without prejudicing the quality of the coke or increasing the duration of coking compared to that obtained with the methods normal working conditions at higher temperatures. For this purpose, the surface r of the heating piers m m which delimits the chambers of the oven is brought to a temperature of 850 to 900, in any case not much higher.
The progress of distillation and coking under the special conditions described above exerts a considerable and favorable influence on the phenomena of swelling and contraction. The mentioned reduction in heating temperature contributes to this to some extent. In any case, the means which are the subject of the invention
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The effect of this is to reduce the drawbacks inherent in coals which are liable to swell during coking or which have insufficient shrinkage, to the point of enabling in practice the use of coals which have these undesirable properties in a satisfactory manner.
CLAIMS ---------------------------
1) Application of the method and apparatus according to main patent 376.378e characterized in that coking coals liable to swell or having insufficient shrinkage are freely placed in furnace chambers heated externally and that, in order to reduce the detrimental effect of swelling or insufficient shrinkage, the volatile products of the distillation are sucked up through conduits or chimneys formed inside the charge of coal, at a depression considerably lower than the pressure atmospheric.