<Desc/Clms Page number 1>
" Perfectionnements dans les fours à cornue de cokéfaction du type à chambre verticale." par la Société dite THE KOPPERS COMPANY.
La présente invention est relative aux cor- nues verticales ou fours à cornue de cokéfaction du type à chambre verticale et plus particulièrement à la combi- naison de fours à chambre verticale, comprenant des parois de chauffage, dans lesquelles se trouvent des carneaux ver- ticaux de chauffage.
L'objet principal de l'invention consiste en un système de chauffage susceptible de chauffer efficace- ment et uniformément les chambres allongées de cokéfac-
<Desc/Clms Page number 2>
tien et qui est en même temps susceptible de réglage précis .
Pour réaliser un chauffage uniforme de chambres allongées-,on a proposé d'utiliser des parois de chauffage avec zones de chauffage primaire et seoendaire ,mais jusqu'ici, ces zones ont consisté soit en une surfasse de chauffage entièrement nen chauffée et inefficace, soit en longs conduits continus ,dans lesquels les produits de la combustion de la zone primaire sont transportés dans
EMI2.1
1 ne de combustion secondaire ,où ils se mélangent avec les gaz [et produit si combustibles!, de la combustion secondaire et sont retirés avec ces derniers ,de cette zone de combustion secondaire ,
La présente invention consiste à munir chaque paroi de chauffage de plusieurs grouges de carneaux de chauffage continus,de préférence verticaux ,
chacun de ces carneaux consistant en une section de carneau à flam- me , ou muni* d'un brûleur en série avec une section ser- vant à transporter l'air chaud , ces greupes de carneaux étant disposés dans la paroi de chauffage avec leurs sections à brûleur situées dans différentes zones de la paroi et toute la surface de la paroi de chauffage est composée de zones , contenant des sections à brûleur de ces carneaux continus .
On réalise par suite la suppression de tou- te zone inefficace'appréciable dans la paroi de chauffa- ge etle mélange des produits de combustion de la zone
<Desc/Clms Page number 3>
renversement de l'écoulement , Cette disposition assure l'égalité des quantités de gaz perdus,traversant les ré- générateurs respectifsà éeoulement vers l'extérieur , ainsi que l'égalité de leurs températures .
Une batterie de fours à coke, construite sui- vant la présente invention peut également être munie de dispositifsgrâce auxquels ,pendant le chauffage initial de la batterie, pour l'amener jusqu'à la température de fonctionnement ,une portion intermédiaire de paroi de fermeture des régénérateurs peut être chauffée pratique- .
ment à la même température que le coté intérieur de la paroi, d'où il résulte que l'on évite une dilatation iné- gale .entre la portion intermédiaire et la surface inté- rieure .Toute possibilité de rupture de cette portion de la paroi,et toutes fuites d'air en résultant,sont par suite évitées , Des fractures de paroi extérieure , lors- qu'elles se produisent ,sont facilement accessibles pour être réparées et sont sans importance, si une por- tion unitaire intégrale,les sépare de l'intérieur de la batterie .
L'invention seramieux comprise en se ré- férant à l'exemple montré sur les dessins annexés,dans lesquels les marnes nombres de référence sont employés pour désigner des parties correspondantes .
Sur ces dessins :
La figure 1 est une vue en coupe transversale verticale,d'une batterie de fours à coke ,verticaux , construits suivant la présente invention
La figure 2 est , à plus grande échelle, une coupe d'une portion de la structure représentée sur la
EMI3.1
1 fi 3., la coupe étant faite suivant la ligne II ;II
<Desc/Clms Page number 4>
primaire avec des gaz combustibles de la' zone secondaire.
L'invention consiste également .d'une façon générale, en ce que chaque zone de combustion,dans une paroi de chauffage Possède sa propre sortie indépendant te ,pour transporter les produits de la combustion de la paroi de chauffage .
L'invention consiste en outre ,en un disposi- tif de réglage d'écoulement unique placé dans la sortie de la zone secondaire de combustion, grâce auquel la répartition relative de l'alimentation en combustible en - tre les zones, est réalisée très simplement et efficace- ment ,
Une autre caractéristique importante de la présente invention consiste en ce que , bien que les produits de la combustion,provenant de la zone primaire de combustion et de la zone secondaire de combustion, sont
EMI4.1
transportés indépendamment les uns des autres,de ces --#' ils zones, Et sont réunis daçs un carneau transversal rè" ghant autour , avant d'être transportés dans une paroi de chauffage voisine, pour s'y écouler vers le haut et de là ,
à travers les régénérateurs à écoulement vers l'ex- térieur Cette réunion des produits de la combustion, assure l'égalisation de l'écoulement et des températures de ces produits ,et elle assure également que des gaz perdus d'écoulement et de température uniformes, sont ré- partis également à travers les carneaux de chauffage et les régénérateurs de la paroi de chauffage associée de façon coopérante .Etant donné que le système de liaisons
EMI4.2
est symétrique, les mêmes résultats sont obtenus,lors du
<Desc/Clms Page number 5>
de cette figure .
La figure 3 est une vue en coupe d'une portion d'une batterie de fours à coke, faite suivant la ligne III-III de la figure 5 ,
La figure 4 est une vue en coupe perpendicu- laire à celle de la figure 3,suivant la ligne IV-IV de la figure 5
La figure 5 est une vue en coupe horizontale, faite suivant la ligne V-V de la figure 3 ,
Ka figure 6 est une vue semblable, faite sui- vant la ligne VI-VI de la figure 3 .
La figure $ est une vue en coupe , en perspec- tive de portions centrales de l'empilage de briques , intermédiaire de parois de chauffage adjacentes,aux extrémités confluentes des sections supérieure et in- f érieure de carneau .
La figure 8 est un diagramme conventionnel de l'écoulement pour les carneaux verticaux de deux parois de chauffage adjacentes et pour les moyens d'y amener l'air et les gaz et pour transporter les produits de la combustion hors de ces parois .
En se réf érant particulièrement à la figure 1 ,on voit une batterie de fours à cornue decokéfaction, du type continu, comprenant un bâti 1, une fondation 2 ,et une structure de four comprenant des parois extérieures 3 et 4 et une paroi intérieure 5 . Entre les parois 3 et 5 ,s'étendent un certain nombre de cornues de coké- faction 6 , à travers l'une desquelles est faite la vue
EMI5.1
-1-21,Oupe, ainsi que les parois de chauffage associées 7,
<Desc/Clms Page number 6>
dont une est représentée dans cette vue Des régéné- rateurs 8, possédant des canaux 9 formant la sole, sont placés entre les parois 4 et 5 ,
Une superstructure 11, qui est supportée par un bâti 12 , constitue un support pour un véhicule de chargement I3 ,destiné à alimenter un magasin à char bon 14 ,placé au-dessus des sommets des diverses cornue es ,
Une sortie de gaz primaire 15 est située au som- met de chaque cornue de la batterie,et elle est reliée à un collecteur primaire principal 16 , Une sortie de
EMI6.1
gaz secondaire 17 ,ipi située au-dessous du sommet de chacune des cornues,en vue d'évacuer le gaz qui est dé- gagé à un niveau inférieur ,est reliée à un collecteur principal secondaire 18 .Du gaz de gazogène ou autre gaz pauvre est amené à travers les canaux 9 d'un col** .lecteur à gaz 19, muni de valves régulatrices 20 .Un collecteur 22 conduit les gaz perdus dans la cheminée.
Au-dessous de la batterie est placé un extracteur de coke 23 ,commandé par force motrice, pour chacune des cornues,les détails agrandis du mécanisme d'extraction apparaissant plus clairement sur la figure 2 ,Au-des- sous de l'extracteur de coke se trouve un magasin à coke 24 ,muni d'une porte 25 ,à joint hydraulique, con- prôlant la distribution du coke,dans un wagon récepteur de coke 26 .
On se référera maintenant aux figures 3,4,
5 et 6.dans lesquelles sont représentés les détails de construction de la batterie de fours à coke .La batterie
<Desc/Clms Page number 7>
de fours à coke peut comprendre n'importe quel nombre convenable de cornues 8,alternant avec leurs parois de chauffage associées 7 .Une batterie de dimensions convenables,peut contenir 5 de ces cornues, avec leurs six parois de chauffage attenantes,maison a représenté seulement certaines de ces orornues et parois de chauffa- ge , attendu que leurs détails de construction sont pra- tiquement identiques .
Chacune des cornues 6 comprend un passage verti- cal relativement étroit ,de section transversale allongée, s'effilant légèrement entre des parois de chauffage 7 voisines,la plus grande largeur étant au fond, en vue de faciliter l'écoulement du charbon et duicoke, vers le bas à travers lesdites cornues
Chaque paroi de chauffage 7 possède des car- neaux de chauffage verticaux, divisés en sections su- périeutes 28 et sections inférieures 29, ces sections étant en alignement vertical et suffisamment rapprochées les unes des autres,pour que chaque groupe de sections supérieure et inférieure, ainsi alignées, constitue un/ carneau de chauffage pratiquement continu ,Le nombre de carneaux de chauffage dépend de la longueur de la paroi et dans la construction représentée ici, on a montré , à titre d'exemple, six carneaux de chauffage ,
Comme on le voit sur la figure 5 , chacun des carneaux de chauffage possède une section transversale pratiquement rectangu- laire ,les extrémités étant légèrement plus larges que la
<Desc/Clms Page number 8>
portion intermédiaire du carneau ,Les extrémités tout-à- fait voisines des sections supérieure et inférieure , sont constituées par un empilage en brique .intermédiai- re ou horizontal, dont les détails de construction sont donnés plus loin .
Le système de carneau de chacune des parois de chauffage 7 est relié au moyen de carneaux horizontaux
31 et 33 , à deux régénérateurs 8 , du type à carreaux habituel, qui sont situés dans le prolongement de la pa- roi de chauffage correspondante .Lorsqu'on emploie du gaz de gazogène comme combustible, un des carneaux hori- zontaux transporte des gaz préchauffés et l'autre de l'- air préchauffé, à la fois dans les sections supérieure et inférieure des divers carneaux de chauffage de chaque paroi ,dans lesquelles le gaz est brûlé Ainsi qu'on le notera par l'inspection des figures 3 et 4 , chacun des carneaux horizontaux 31 et 32 est directement relié par des lumières convenables, à chacune des sections sur périeures 28 . Les carneaux horizontaux 31 et 32 ,sont reliés aux sections inférieures 29, au moyen de carneaux
33 ,
s'étendant entre les sections supérieures 28 et exactement parallèlement à ces sections . Des conduits alternés 33 , sont reliés au carreau horizontal 31 et les autres carneaux 33 sont reliés au carneau horizontal 32 . Comme on le voit sur la figure 4 ,chacun des conduits 33 sauf le conduit extrême , possède des bran * chements 34 , reliés à deux des sections inférieures 29, les branchements 34 étant situés dans l'empilage de bri- que horizontal 30. Au moyen de ce dispositif , chacune
<Desc/Clms Page number 9>
des sections inférieures peut être alimentée par du com- bustible et de l'air réchauffé, en employant un nombre minimum de conduits 33.
Chacune des ouvertures partant des carnoaux horizon- taux pour aboutir aux sections supérieures 28 et aux con- duits 33 est contrôlée par une brique coulissante 35, et sur les figures 3 et 5 on aperçoit certaines de ces bri- ques coulissantes. Les positions des briques coulissantes 35 peuteêt être réglées à travers les ouvertures 36 dans le sommet de la paroi correspondante 7.
Dans le cas ou on emploie comme combustible du gaz de four à coke ou gaz riche, ce combustible est amené , sans chauffage préalable, à chacune des séries de sec- 'lions de carneau, au moyen d'un conduit à gaz 37 de con- struction habituelle , relié à la portion supérieure de chacune dessections de carneau. Le conduit à gaz 37, des- tiné à alimenter les sections inférieures de carneau, s'é- tend à travers l'ouvrage en briques horizontal 30. Le conduit à gaz 37 destiné à alimenter les sections supé- rieures de carnée qui est indiqué sur la figure 8, est relié aux conduits verticaux 38, dans les sommets des parois 7.
Les produits de la combustion provenant des sec- tions supérieures de carneau- 28 sont extraits du fond de chaque section, au moyen de deux conduits rectangulaires 40 et 41 , qui sont tout à fait voisina des cotés de la paroi de chauffage et qui sont tout d'abord inclinés sur la droite, comme on le voit sur la figure 4. Les conduits 40 et 41 tournent ensuite dans des directions opposées
EMI9.1
suivant un angle de 90 , car 6;M - s'étendent vers le bas et se réunissent dans un conduit vertical 42 , s'é- tendanrt entre les sections inférieures de carneau 29, en étant parallèles exactement à ces sections et ce conduit
<Desc/Clms Page number 10>
est relié/un carneau de fond horizontal 43 .
Les produits de la combustion provenant des sec** tions inférieures de carneau 29 sont extraits directement par les conduits dans le fond de ces dernières pour arriver dans un second carneau de fond horizontal 44 qui est parallèle au carneau de fond horizontal 43 .Les carneaux de fond horizontaux 43 et 44 ,régnant pratique- ment sur toute la longueur des parois de chauffage 7 , s'étendent dans une portion de la paroi 3 ,ou ils émerg gent dans un carneau 45 régnant tout autour , qui, pas- se autour de l'extrémité d'une cornue 6 ,et est relié aux carneaux semblables de fond horizontaux 43 et 44, d'une paroi de chauffage adjacente 7 .
Comme on le voit le mieux sur la figure 6 , chacun des carneaux horizontaux de fond 44 ,possède . une brique coulissante 46 ,destinée à regler les quanti - tés relatives de gaz s'écoulant à travers ces carneaux, des ouvertures 47 ,pratiquées dans la paroi 3 , for- mant un accès dans ce but ,
On se référera maintenant à la figure 7 , montrant , à plus grande échelle, les relations exis- tant entre les sections de carneau et les conduits , dans l'ouvrage en brique de jonction ,intermédiaire 30.
La vue représente une portion de chacune de deux parois de chauffage adjacentes , écartées l'une de l'- putre ,pour réaliser entre elles une cornue 6 ,
Il y a lieu de noter que les sections su- périeures de carneau 28 sont relativement voisines l'-
<Desc/Clms Page number 11>
une de l'autre ,leurs portions intermédiaires étant destinées à former entre elles l'espace voulu pour les conduits 33 ,destinés à amener l'air et le gaz de ga- zogène aux sections inférieures de carneau 29 . Chaque section de carneau 28 comporte les conduits 40 et 41, qui sont la continuation de côtés extérieurs des sec- tions de carneau s'étendant vers le bas et dans le sens longitudinal de la paroi et , comme il a été précé- damaient indiqué,
ces conduits tournent ensuite dans des directions opposées,suivant un angle de 90 ,pour émerger dans le conduit vertical 42 ,en vue de transe porter les produits de la combustion provenant de sec- tions 28 à combustion primaire ,
Il y a lieu de noter que la portion de fond de chaque section de carneau 28 est inclinée vers les conduits 40 et 41 et que le sommet du conduit 42 est , de même, incliné vers le bas à partir des. conduits 40 et 41 ,en vue de faciliter l'écoulement des gaz à tra- vers les divers canaux ,
On observera que les extrémités inférieures des conduits 33 sont inclinées vers un de leurs côtés et sont reliées à des conduits de branchement 34 , qui s'étendent dans chaque direction,pour amener l'air ou le gaz de gazogène, aux sections de carneau inférieures voisines 29.
La disposition de sections de carneau et de conduit! décrite ci-dessus ,forme une section hori- zontale continue, à travers l'ouvrage en brique inter-
EMI11.1
médiaire 30,qui est traversée par un conduit à gaz 37 ,
<Desc/Clms Page number 12>
qui est relié par une tuyère 40, à chacune des sections inférieures de carneau 29,
Les sections inférieures et supérieures de carneau 28 et 29 ,alignées verticalement , ont leurs extrémités intérieures tout-à-fait voisines,et en ou- tre ,les conduits 40 et 41 s'étendent au voisinage des parois latérales de la parpi de chauffage ,et ,par sui- te , relient l'interruption relativement petite exis- tant entre les sections supérieures et inférieures de carneau, avec comme résultat , que seulement ,
une por- tion relativement négligeable de la surface de la paroi de chauffage n'est pas directement chauffée de l'inté- rieur par l'une ou l'autre des sections de carneau des conduits 40 et 41 . En outre ,. les sections de carneau àflammes sont rendues parallèles ,de façon continue, et rapprochée , par leurs conduits intermédiaires 33 , trans- portant de l'air- hautement réchauffé , ou de l'air et du gaz combustible et par leurs conduits 42 ,transpor tant les produits chauds de la combustion,de telle sor- te qu'un tel entrelacement de conduits et de sections de carneau à flammes, constitue une paroi de chauffage unifiée , formée de carneaux de chauffage verticaux , pratiquement co nti nus.
Le système de chauffage d'une paire de par rois de chauffage 7 ,associées au point de vue du fonc- tionnement ,est représenté schématiquement dans le dia- gramme conventionnel d'écoulement de la figure 8 ,Il y la lieu de comprendre qu'au point de vue de la clarté ,
<Desc/Clms Page number 13>
les positions exactes de certaines des parties ne sont pas exactement celles qui sont représentées .Dans le fonctionnement du système de chauffage destiné à une paire de parois de chauffage adjacentes,on peut suppo- ser ,par exemple, que les connexions sont disposées pour brûler du gaz ou réaliser un écoulement vers le bas dans les sections de carneau de la paroi la plus voisine , comme on le voit sur la figure 8 .On peut également supposer que, ainsi qu'il est indiqué par des f lèches,
les gaz de la combustion provenant de la paroi ci-dessus mentionnée, s'écoulent vers le haut à travers les conduits et les carneaux de la paroi asso- cirée Les trajets du combustible et de l'air ,ainsi que des produits qui en résultent, seront maintenant indiqués sur tout le système de chauffage des parois associées ,
De l'air et du gaz de gazogène sont admis aux fonds .des régénérateurs respectifs de la paroi de chauffage placée le plus en avant du dessin,et ils sont réchauffés au fur et à mesure qu'ils s'élèvent à tra- vers l'ouvrage en briques ouvert ,ou empilage de briques les régénérateurs ayant été préalablement chauffés par les gaz perdus s'écoulant en sens inverse .
L'air ré- chauffé entre dans le carneau horizontal 32 ,duquel il est distribué dans les sections supérieures de car- neau 28 ,dans lesquelles se produit la combustion pri- maire . L'air et le gaz de gazogène sont également tras- \ portés par des conduits verticaux alternés 33 jusqu'aux
<Desc/Clms Page number 14>
sections inférieures de carneau 29,dans lesquelles se précuit la combustion secondaire .
Les produits de la combustion provenant des sections supérieures de carneau 28 ,descendent par les conduits verticaux 42 ,pour arriver dans le carneau in- férieur horizontal 43 ,tandis que les produits de la combustion provenant des sections inférieures de carneau
29 traversent des ouvertures pratiquées dans les fonds de ces sections, pour arriver au carneau inférieur hori- zontal 44 .
Les gaz brûlés s'écoulent dans la direction des flèches respectives pour arriver dans le carneau transversal 45 ,dans lequel les gaz brûlés, provenant des séries respectives de sections de carneau , sont mélangés, leur écoulement et leur température s'égalisant en vue de constituer un mélange s'écoulant uniformément à une température pratiquement uniforme .Les gaz brûlés qui sont à une haute température passent alors dans les car- neaux de fond horizontaux 43 et 44 ,de la paroi de chauf - fage associée et ils sont distribués par les cohduits 42 et les connexions voulues, aux sections inférieures de carneau 29 , d'où ils sont transportés par les conduits verticaux 33 ;
les gaz brûlés sont également distribués dans les sections supérieures de carneau, et ,quels que soient les carneaux d'où ils proviennent ,les gaz brûlés se rendent dans les carneaux horizontaux 31 et 32
Les gaz brûlés sont transportés par les car- neaux horizontaux 'SI et 32 ,en quantités pratiquement éga- les jusqu'à la paire de régénérateurs 8 de la plus grande ; paroi et ils descendent alors à travers ces régénérateurs
<Desc/Clms Page number 15>
pour y emmagasiner de la chaleur .
Les gaz brûlés, après avoir quitté les régénérateurs ,sont envoyés,par tout moyen convenable, jusqu'à la cheminée, A l'expiration d'une période convenable, les connexions sont renversées; de l'air et du gaz sont alors fournis à la paroi la plus éloignée et la combustion se produit dans ces diverses sections de carneau , les produits de la combustion se déplaçant dans des directions opposées aux flèches et sont amenés aux sections de carneau de la paroi la plus rapprochée d'où ils descendent à travers les régénérateur.5 correspondants ,pour aller de là à la cheminée, de la ma- nière préalablement décrite .
Lorsqu'on emploie comme combustible du gaz de four à coke,ou un gaz riche , il est amené directe- ment , sans chauffage préalable,aux soties respectives de sections de carneau d'une paroi, par les conduits à gaz 37 . Dans ce cas, les dèux chambres 8 de regénérateur de la paroi dans laquelle se produit la combustion,sont tra- versées par de l'air ,qui en conséquence est fourni à la fois par les conduits habituels d'air et par les conduits employés pour transporter du gaz de gazogène lorsque ce dernier est employé comme gaz combustible Sous tous les autres rapports , le système d'écoulement est identique à celui qui vient d'être décrit par rapport à
EMI15.1
l'emploi du gaz de gazogène .
qu'- ion appréciera /une plus grande quantité de gaz
EMI15.2
peut être .exigée dans les sections à combustion pri- airpar rapport à celle nécessaire dans les sections à
<Desc/Clms Page number 16>
combustion secondaire ,pour la raison que le combustible est relativement froid, lorsqu'il est amené à la portion supérieure de la batterie tandis qu'il a été amené à une température relativement élevée, avant d'atteindre les portions des parois chauffées par les sections inférieu- res 29 . Egalement , les conduits verticaux 42 , qui transportent les gaz de la combustion,à température très élevée, provenant des sections supérieures de carneau, traversent la portion inférieure de la paroi et contri- buent grandement à son chauffage .
Bien qu'une plus grande quantité de combustible puisse être consommée dans les sections supérieures des carneaux , et qu'une plus grande quantité d'unités de chaleur soit fournte à la portion supérieure de la paroi de chauffage , la portion inférieure de la cornue est, de préférence, maintenue à une température plus élevée que la portion supérieure ,afin que du gaz à l'eau puis- se être produit dans la portion inférieure , par injec- tion de quantités convenables d'eau.
Le rendement en gaz est ainsi considérablement augmenté,sans affecter de fa- çon importante , la quintité ou la qualité du coke ,
Bien que la quantité totale de gaz amené à la paroi puisse être contrôlée par les -valves régulatrices de gaz placées à l'extérieur de la batterie , la réparti- tion dans les séries de sections de carneau de la paroi, peut être effectuée au début au moyen de briquescoulis- santes 35 .Toutefois, étant donné le nombre d'ouvertures, ce procédé n'est pas toujours convenable .
<Desc/Clms Page number 17>
Suivant la présente invention, les quantités rela- tives de gaz fournies respectivement aux sections de car** neau , supérieures et inférieures dyuae paroi de chauffa- ge ,peuvent être réglées par une unique brique coulis- sante ,placée dans le carneau de fond horizontal 44 ,qui transporte les gaz brûlés provenant des sections à coin- bustion secondaire . La variation du degré d'ouvrature de ce carneau déterminera les quantités relatives d'air et de gaz qui sont respectivement fgrurnies aux sections de carneau supérieures et inférieures . Lorsqu'on renver- se les directions de l'écoulement du combustible et des gaz, on emploie-, comme moyen de réglage , une brique coulissante 46 , placée dans le carneau de fond hori- zontal 44 de la paroi associée .
Le fonctionnement des systèmes de chauffage a été décrit pour une paire de parois de chauffage'Dans une batterie à cinq cornues, les six parois de chauffa- ge employées sont reliées en trois paires, dont chacune est semblable et fonctionne de la même manière que la paire décrite ci-dessous.
On peut supposer que la batterie est en fonc- tionnement et que les systèmes de chauffage des diverses paires dé paroi fonctionnent de la manière décrite ci- dessus, pour chauffer les diverses parois de la batterie.
On peut supposer en outre que du charbon est amené dans les portons ouvertes de sommet , des diverses cornues 6 ,ce charbon provenant du magasin à charbon 14. Re charbon,qui peut descendre à une vitesse désirée, à tra- vers les cornues effilées 6 , développe la plus grande
EMI17.1
%±Ctéà#¯¯¯àe sa matière volatile dans la portion initiale 1
<Desc/Clms Page number 18>
de son trajet .Les gaz dégagés et les fumées,sont re- cueillis au sommet de la batterie par le tuyau d'ascen- sion et de sortie des gaz 15, d'où ils sont trans- portés au collecteur principal 16 et de là à l'usine de sous-produits ,pour y subir un traitement convenable.
Des gaz additionnels qui sont dégagés à une profondeur plus grande dans les cornues,sont recueillis par la galerie d'écoulement des gaz secondaires 17 avec laquelle correspond chaque cornue et ils sont transe portés dans le collecteur principal secondaire 18 .
Lorsque le charbon atteint la portion inféri- eure de la cornue,il est sous la forme de coke, comme le montre clairement la figure 2 .Le coke est retiré , après extinction convenable, par l'extracteur de coke 23 , qui fonctionne à une vitesse telle que le charbon est complètement transformé en coke, pendant le temps de son passage à travers la cornue . La rotation de l'ex- tracteur de coke 23 ,dans la direction des flèches, reti- re graduellement le coke du fond de la colonne,et il tombe, comme il est indiqué, dans le magasin à coke 24 .
Lorsque la quantité désirée s'est accumulée dans le ma- gasin 24 ,on fait fonctionner la porte 25 à joint hydrau" lique, pour évacuer le contenu du magasin,dans le wagon récepteur de coke 26 ,qui peut être employé pour le transporter à toute place convenable,en vue de son expé- dition ou de son stokage .
.Afin d'éviter le risque de fendre au de frac turer la paroi de fermeture du régénérateur qui sépare de dernier de l'atmosphère ,lorsqu'on chauffe la batterie
<Desc/Clms Page number 19>
initialement ,pour l'amener à la température de fonction- nement ,on a prévu,suivant l'invention,un carneau verti- cal ou by-pass 52 ,placé dans la paroi 4 , correspondant à chaque régénérateur . Les gaz chauds qui sont employés pour chauffer l'intérieur de la batterie, peuvent s'écou- ler par les carneaux de by-pass 52 ,et par suite égali- ser la dilatation de la portion interne de la paroi . Ce fonctionnement empêche tout effort nuisible dans la por- tion intérieure de la paroi,étant donné que les gaz agis- sant sur les deux cotés de cette paroi ont pratiquement la même température .
La portion extérieure qui est ex- posée peut éprouver des efforts d'expansion, mais cet- te condition est plus ou moins sans importance, pourvu que la portion interne reste étanche aux gaz . Après que le four a été amené à la température de fonctionne- ment ,on peut fermer les carneaux de by-pass 52 , par des briques coulissantes 53 ,représentées sur les figu- res 4 et 5 ou en les remplissant de matière réfractai* re ,étant donné que le fonctionnement des carneaux 52 , n'est pas plus longtemps nécessaire ,
La batterie de fours à coke décrite comprend des cornues verticales,avec'parois de chauffage .possé- dant des systèmes de chauffage très efficace) pour accom- plir leur f onction,
et dont la construction et la disposi- tion sont facilement et convenablement contrôlées .Bien que les sections supérieures de carneau et les sections inférieures de carneau soient alimentées indépendamment l'une de l'autre en combustible ,et bien que les pro- duits de la combustion en soient retirés de façon indé- pendante , les sections de carneau correspondantes cons-
<Desc/Clms Page number 20>
tituent un carneau pratiquement continu pour tous les buts pratiques .Le retrait indépendant des produits de la combustion a grandement simplifié le réglage des quantités relatives de gaz et d'air , fournies aux séries respectives de sections , étant donné qu'il est simple- ment nécessaire de.régler la position d'une brique coulissante unique,
lorsque l'écoulement s'effectue dans un sens dans une paire de parois de chauffage ,
L'invention comprend également une construction pour fours verticaux du type à combinai son,dans lequel les fours peuvent être chauffés soit par du gaz riche, soit par du gaz pauvre et la transmission d'un mode de chauffage à l'autre peut être effectuée facilement et ra- pidement ,La disposition sts. d'un unique carneau transver- sal pour chaque paire de parois de chauffage, dans lequel la quantité relativement importante de produits de com- bustion provenant des sections primaires , donne lieu à un mélange unique assure que des quantités pratique- ment égales de gaz à température uniforme,sont fournies aux régénérateurs à écoulement vers l'extérieur ,
de l'- autre paroi de chauffage de la paire , (le résultat est très important ,puisque un déséquilibrage des tempéra- tures des régénérateurs ,produit un fonctionnement inef- ficace de la-batterie
<Desc / Clms Page number 1>
"Improvements in Vertical Chamber Type Coking Retort Furnaces." by the Company known as THE KOPPERS COMPANY.
The present invention relates to vertical horns or retort furnaces of the vertical chamber type and more particularly to the combination of vertical chamber furnaces, comprising heating walls, in which there are vertical flues. of heating.
The main object of the invention is a heating system capable of efficiently and uniformly heating the elongated coke chambers.
<Desc / Clms Page number 2>
yours and which is at the same time susceptible of precise adjustment.
To achieve uniform heating of elongated chambers, it has been proposed to use heating walls with primary and secondary heating zones, but so far these zones have consisted either of a fully heated and inefficient heating surface or in long continuous ducts, in which the products of combustion of the primary zone are transported in
EMI2.1
1 ne of secondary combustion, where they mix with the gases [and produce if combustible !, of secondary combustion and are removed with the latter, from this secondary combustion zone,
The present invention consists in providing each heating wall with several grouges of continuous heating flues, preferably vertical,
each of these flues consisting of a section of flame flue, or provided * with a burner in series with a section serving to transport hot air, these greupes of flues being arranged in the heating wall with their Burner sections located in different areas of the wall and the entire surface of the heating wall is made up of zones, containing burner sections of these continuous flues.
This results in the removal of any appreciable inefficient zone in the heating wall and the mixing of combustion products from the zone.
<Desc / Clms Page number 3>
reversal of the flow, This arrangement ensures equality of the quantities of gas lost, passing through the respective regenerators with flow towards the outside, as well as the equality of their temperatures.
A coke oven battery constructed according to the present invention may also be provided with devices by which, during the initial heating of the battery, to bring it to operating temperature, an intermediate portion of the closure wall of the batteries. regenerators can be conveniently heated.
at the same temperature as the inner side of the wall, whereby unequal expansion between the intermediate portion and the inner surface is avoided. Any possibility of rupture of this portion of the wall , and any resulting air leaks are therefore avoided. Outer wall fractures, when they occur, are readily accessible for repair and are unimportant if an integral unit portion separates them inside the battery.
The invention will be understood better with reference to the example shown in the accompanying drawings, in which reference numbers are used to designate parts thereof.
On these drawings:
Figure 1 is a vertical cross-sectional view of a battery of vertical coke ovens constructed in accordance with the present invention
Figure 2 is, on a larger scale, a section of a portion of the structure shown in
EMI3.1
1 fi 3., the cut being made along line II; II
<Desc / Clms Page number 4>
primary with combustible gases from the secondary zone.
The invention also consists in general, in that each combustion zone, in a heating wall has its own independent outlet, to transport the products of the combustion from the heating wall.
The invention further consists of a single flow control device placed in the outlet of the secondary combustion zone, whereby the relative distribution of the fuel supply between the zones is achieved very simply. and effectively,
Another important feature of the present invention is that although the combustion products from the primary combustion zone and the secondary combustion zone are
EMI4.1
transported independently of each other, from these zones, and are brought together in a transverse flue reigning around, before being transported into a neighboring heating wall, to flow upwards and to the ,
through outflow regenerators This union of the products of combustion ensures equalization of the flow and temperatures of these products, and it also ensures that waste gases of uniform flow and temperature , are also distributed through the heating flues and the regenerators of the associated heating wall in a cooperating manner. Since the connection system
EMI4.2
is symmetrical, the same results are obtained, when
<Desc / Clms Page number 5>
of this figure.
Figure 3 is a sectional view of a portion of a coke oven battery, taken along the line III-III of Figure 5,
Figure 4 is a sectional view perpendicular to that of Figure 3, along the line IV-IV of Figure 5
Figure 5 is a horizontal sectional view, taken along the line V-V of Figure 3,
Ka figure 6 is a similar view, taken along the line VI-VI of figure 3.
FIG. $ Is a sectional view, in perspective, of central portions of the stack of bricks, intermediate of adjacent heating walls, at the confluent ends of the upper and lower flue sections.
Figure 8 is a conventional flow diagram for the vertical flues of two adjacent heating walls and for the means of supplying air and gases therein and for transporting the products of combustion out of these walls.
Referring particularly to Figure 1, there is seen a battery of retort furnaces, continuous type, comprising a frame 1, a foundation 2, and a furnace structure comprising outer walls 3 and 4 and an inner wall 5 . Between the walls 3 and 5, extend a number of coking retorts 6, through one of which is made the view
EMI5.1
-1-21, Oupe, as well as the associated heating walls 7,
<Desc / Clms Page number 6>
one of which is shown in this view Regenerators 8, having channels 9 forming the sole, are placed between the walls 4 and 5,
A superstructure 11, which is supported by a frame 12, constitutes a support for a loading vehicle I3, intended to supply a good tank magazine 14, placed above the tops of the various retorts,
A primary gas outlet 15 is located at the top of each retort of the battery, and it is connected to a main primary manifold 16.
EMI6.1
secondary gas 17, ipi located below the top of each of the retorts, in order to evacuate the gas which is released to a lower level, is connected to a secondary main manifold 18. Gasifier gas or other poor gas is fed through the channels 9 of a neck ** .lecteur gas 19, provided with regulating valves 20. A collector 22 leads the gases lost in the chimney.
Below the battery is placed a power driven coke extractor 23 for each of the retorts, the enlarged details of the extraction mechanism appearing more clearly in Figure 2, Below the extractor. Coke is located in a coke store 24, provided with a door 25, with water seal, controlling the distribution of coke, in a coke receiving car 26.
We will now refer to figures 3, 4,
5 and 6, in which the construction details of the coke oven battery are shown.
<Desc / Clms Page number 7>
of coke ovens may include any suitable number of retorts 8, alternating with their associated heating walls 7. A battery of suitable dimensions, may contain 5 of these retorts, with their six adjoining heating walls, house shown only some of these orornues and heating walls, as their construction details are almost identical.
Each of the retorts 6 comprises a relatively narrow vertical passage, of elongated cross section, tapering slightly between neighboring heating walls 7, the greatest width being at the bottom, in order to facilitate the flow of coal and duicoke, down through said retorts
Each heating wall 7 has vertical heating ducts, divided into upper sections 28 and lower sections 29, these sections being in vertical alignment and sufficiently close to each other, so that each group of upper and lower sections, thus aligned, constitutes a practically continuous heating flue, The number of heating flues depends on the length of the wall and in the construction shown here, six heating flues have been shown, by way of example,
As seen in Figure 5, each of the heater flues has a substantially rectangular cross section, the ends being slightly wider than the
<Desc / Clms Page number 8>
intermediate portion of the flue. The very close ends of the upper and lower sections are formed by an intermediate or horizontal brick stack, the construction details of which are given below.
The flue system of each of the heating walls 7 is connected by means of horizontal flues
31 and 33, with two regenerators 8, of the usual checkered type, which are situated in the extension of the corresponding heating wall. When gasifier gas is used as fuel, one of the horizontal flues carries gases preheated and the other from preheated air, both in the upper and lower sections of the various heating flues of each wall, in which the gas is burned As will be noted by inspection of Figures 3 and 4, each of the horizontal flues 31 and 32 is directly connected by suitable lights, to each of the lower sections 28. The horizontal flues 31 and 32, are connected to the lower sections 29, by means of flues
33,
extending between the upper sections 28 and exactly parallel to these sections. Alternating conduits 33 are connected to the horizontal tile 31 and the other flues 33 are connected to the horizontal flue 32. As seen in Figure 4, each of the ducts 33 except the end duct has branches 34, connected to two of the lower sections 29, the branches 34 being located in the horizontal brick stack 30. Au means of this device, each
<Desc / Clms Page number 9>
lower sections can be supplied with fuel and heated air, using a minimum number of ducts 33.
Each of the openings from the horizontal carnels to the upper sections 28 and the conduits 33 is controlled by a sliding brick 35, and in Figures 3 and 5 some of these sliding bricks can be seen. The positions of the sliding bricks 35 can be adjusted through the openings 36 in the top of the corresponding wall 7.
In the case where coke oven gas or rich gas is used as fuel, this fuel is supplied, without prior heating, to each of the series of flue sections, by means of a gas duct 37 of con - usual structure, connected to the upper portion of each flue section. The gas conduit 37, intended to supply the lower flue sections, extends through the horizontal brickwork 30. The gas conduit 37 intended to supply the upper meat sections which is indicated in Figure 8, is connected to the vertical ducts 38, in the tops of the walls 7.
The products of combustion coming from the upper flue sections 28 are extracted from the bottom of each section, by means of two rectangular ducts 40 and 41, which are very close to the sides of the heating wall and which are all first inclined to the right, as seen in figure 4. The conduits 40 and 41 then rotate in opposite directions
EMI9.1
at an angle of 90, because 6; M - extend downwards and meet in a vertical duct 42, extending between the lower flue sections 29, being exactly parallel to these sections and this duct
<Desc / Clms Page number 10>
is connected / a horizontal bottom flue 43.
The combustion products coming from the lower flue sections 29 are extracted directly through the ducts in the bottom of the latter to arrive in a second horizontal bottom flue 44 which is parallel to the horizontal bottom flue 43. horizontal bottoms 43 and 44, reigning substantially over the entire length of the heating walls 7, extend in a portion of the wall 3, where they emerge in a flue 45 reigning all around, which passes around it. the end of a retort 6, and is connected to similar horizontal bottom flues 43 and 44, of an adjacent heating wall 7.
As best seen in Figure 6, each of the bottom horizontal flues 44 has. a sliding brick 46, intended to regulate the relative quantities of gas flowing through these flues, openings 47, made in the wall 3, forming an access for this purpose,
Reference will now be made to FIG. 7, showing, on a larger scale, the relations existing between the flue sections and the ducts, in the junction brick work, intermediate 30.
The view shows a portion of each of two adjacent heating walls, spaced apart from one of the putre, to form between them a retort 6,
It should be noted that the upper sections of flue 28 are relatively adjoining the-
<Desc / Clms Page number 11>
one from the other, their intermediate portions being intended to form between them the space required for the conduits 33, intended to bring the air and the gas of the gas to the lower sections of the flue 29. Each flue section 28 has conduits 40 and 41, which are the continuation of the outer sides of the flue sections extending downwardly and longitudinally of the wall and, as previously noted,
these conduits then rotate in opposite directions, at an angle of 90, to emerge in the vertical conduit 42, with a view to trance carrying the products of combustion coming from sections 28 with primary combustion,
Note that the bottom portion of each flue section 28 slopes toward conduits 40 and 41 and the top of conduit 42 likewise slants downward from. conduits 40 and 41, with a view to facilitating the flow of gases through the various channels,
It will be observed that the lower ends of the conduits 33 are inclined towards one of their sides and are connected to branch conduits 34, which extend in each direction, to bring the air or the gasifier gas, to the lower flue sections. neighbors 29.
The arrangement of flue and duct sections! described above, forms a continuous horizontal section, through the inter-
EMI11.1
medial 30, which is crossed by a gas conduit 37,
<Desc / Clms Page number 12>
which is connected by a nozzle 40, to each of the lower flue sections 29,
The lower and upper flue sections 28 and 29, aligned vertically, have their inner ends closely adjacent, and in addition, the conduits 40 and 41 extend in the vicinity of the side walls of the heating parpi, and, therefore, connect the relatively small gap existing between the upper and lower flue sections, with the result that only,
a relatively negligible portion of the surface of the heater wall is not directly heated from the inside by either of the flue sections of ducts 40 and 41. In addition ,. the flue sections with flames are made parallel, continuously, and close together, by their intermediate ducts 33, carrying highly heated air-, or air and combustible gas, and by their ducts 42, conveying the hot products of combustion, such that such an interweaving of ducts and flame flue sections form a unified heating wall, formed of vertical, substantially contiguous heating flues.
The heating system of a pair of heating walls 7, associated in operation, is shown schematically in the conventional flow diagram of Figure 8. It should be understood that from the point of view of clarity,
<Desc / Clms Page number 13>
the exact positions of some of the parts are not exactly as shown. In the operation of the heating system for a pair of adjacent heating walls, it can be assumed, for example, that the connections are arranged to burn fuel. gas or flow downward into the flue sections of the nearest wall, as seen in Figure 8. It can also be assumed that, as indicated by arrows,
the combustion gases from the above-mentioned wall flow upwards through the ducts and flues of the associated wall. The fuel and air paths, as well as the resulting products , will now be indicated on the entire heating system of the associated walls,
Air and gasifier gas are admitted to the bottoms of the respective regenerators of the foremost heating wall in the drawing, and they are heated as they rise through the 'open brick structure, or stack of bricks, the regenerators having been previously heated by the waste gases flowing in the opposite direction.
The heated air enters the horizontal flue 32, from which it is distributed to the upper flue sections 28, where the primary combustion occurs. The air and the gas generator gas are also conveyed by alternating vertical conduits 33 to the
<Desc / Clms Page number 14>
lower flue sections 29, in which the secondary combustion is precooked.
The products of combustion coming from the upper flue sections 28, descend through the vertical ducts 42, to arrive in the lower horizontal flue 43, while the products of combustion coming from the lower flue sections
29 pass through openings in the bottoms of these sections to reach the lower horizontal flue 44.
The burnt gases flow in the direction of the respective arrows to arrive in the transverse flue 45, in which the burnt gases, from the respective series of flue sections, are mixed, their flow and their temperature equalizing in order to constitute a mixture flowing uniformly at a practically uniform temperature. The burnt gases which are at a high temperature then pass through the horizontal bottom flues 43 and 44, of the associated heating wall and are distributed by the cohducts 42 and the desired connections, to the lower flue sections 29, from where they are carried by the vertical conduits 33;
the flue gases are evenly distributed in the upper flue sections, and whatever flues they come from, the flue gases go to the horizontal flues 31 and 32
The flue gases are transported by the horizontal burners S1 and 32, in almost equal quantities to the pair of regenerators 8 of the larger one; wall and they then descend through these regenerators
<Desc / Clms Page number 15>
to store heat.
The burnt gases, after leaving the regenerators, are sent, by any suitable means, to the chimney. At the end of a suitable period, the connections are reversed; air and gas are then supplied to the far wall and combustion occurs in these various flue sections with the products of combustion moving in directions opposite to the arrows and being fed to the flue sections of the flue. nearest wall from which they descend through the corresponding regenerator. 5, from there to the chimney, as previously described.
When coke oven gas, or a rich gas, is used as fuel, it is supplied directly, without prior heating, to the respective outlets of flue sections of a wall, through gas conduits 37. In this case, the two regenerator chambers 8 of the wall in which the combustion takes place are crossed by air, which consequently is supplied both by the usual air ducts and by the ducts employed. for transporting gas generator gas when the latter is used as a fuel gas In all other respects, the flow system is identical to that which has just been described with respect to
EMI15.1
the use of gasifier gas.
that ion will appreciate / a greater quantity of gas
EMI15.2
may be required in air-fired sections compared to that required in air-fired sections.
<Desc / Clms Page number 16>
secondary combustion, for the reason that the fuel is relatively cold, when it is supplied to the upper portion of the battery while it has been brought to a relatively high temperature, before reaching the portions of the walls heated by the sections lower 29. Also, the vertical ducts 42, which carry the combustion gases, at very high temperature, from the upper flue sections, pass through the lower portion of the wall and contribute greatly to its heating.
Although more fuel can be consumed in the upper sections of the flues, and more heat units are supplied to the upper portion of the heating wall, the lower portion of the retort is , preferably maintained at a higher temperature than the upper portion, so that water gas can be produced in the lower portion by injection of suitable amounts of water.
The gas yield is thus considerably increased, without significantly affecting the quintity or the quality of the coke,
Although the total amount of gas supplied to the wall can be controlled by the gas regulating valves placed outside the coil, the distribution in the series of flue sections of the wall can be done at the start. using sliding bricks 35. However, given the number of openings, this method is not always suitable.
<Desc / Clms Page number 17>
According to the present invention, the relative quantities of gas supplied respectively to the upper and lower flue sections of the heating wall can be regulated by a single sliding brick, placed in the horizontal bottom flue. 44, which carries the flue gases from the secondary corner-bust sections. The variation in the degree of opening of this flue will determine the relative amounts of air and gas which are respectively supplied to the upper and lower flue sections. When reversing the directions of fuel and gas flow, a sliding brick 46 is used as adjustment means placed in the horizontal bottom flue 44 of the associated wall.
The operation of the heating systems has been described for a pair of heating walls. In a five retort battery, the six heating walls employed are connected in three pairs, each of which is similar and functions in the same manner as the coil. pair described below.
It can be assumed that the battery is in operation and that the heating systems of the various wall pairs operate in the manner described above, to heat the various walls of the battery.
It can further be assumed that charcoal is fed into the open top ports of the various retorts 6, this charcoal coming from the charcoal store 14. Re charcoal, which can descend at a desired speed, through the tapered retorts 6 , develops the largest
EMI17.1
% ± Ctéà # ¯¯¯àe its volatile matter in the initial portion 1
<Desc / Clms Page number 18>
The evolved gases and fumes are collected at the top of the battery by the ascent and gas outlet pipe 15, from where they are transported to the main manifold 16 and from there at the by-product plant, to undergo suitable treatment.
Additional gases, which are given off at a greater depth in the retorts, are collected by the secondary gas flow gallery 17 with which each retort corresponds and they are trance carried in the main secondary manifold 18.
When the charcoal reaches the lower portion of the retort it is in the form of coke, as clearly shown in Figure 2. The coke is removed, after suitable quenching, by the coke extractor 23, which operates at a speed such that the coal is completely transformed into coke, during the time of its passage through the retort. The rotation of the coke extractor 23, in the direction of the arrows, gradually removes the coke from the bottom of the column, and it falls, as shown, into the coke magazine 24.
When the desired amount has accumulated in store 24, the water-sealed door 25 is operated, to drain the contents of the store, into the coke receiving car 26, which can be used to transport it to. any suitable place, with a view to shipping or storing it.
In order to avoid the risk of cracking or fracturing the closing wall of the regenerator which separates last from the atmosphere, when the battery is heated
<Desc / Clms Page number 19>
initially, to bring it to the operating temperature, according to the invention, a vertical flue or bypass 52, placed in the wall 4, corresponding to each regenerator is provided. The hot gases which are used to heat the interior of the coil, can flow through the bypass flues 52, and thereby equalize the expansion of the internal portion of the wall. This operation prevents any harmful force in the interior portion of the wall, since the gases acting on both sides of this wall have practically the same temperature.
The outer portion which is exposed may experience expansion forces, but this condition is more or less unimportant, provided the inner portion remains gas-tight. After the furnace has been brought up to operating temperature, the bypass flues 52 can be closed by sliding bricks 53, shown in figures 4 and 5, or by filling them with refractory material. , given that the operation of the flues 52, is not necessary any longer,
The coke oven battery described comprises vertical retorts, with heating walls (having highly efficient heating systems) to accomplish their function.
and the construction and arrangement of which are easily and suitably controlled. Although the upper flue sections and the lower flue sections are supplied independently of each other with fuel, and although the products of the combustion are removed from it independently, the corresponding flue sections
<Desc / Clms Page number 20>
provide a virtually continuous flue for all practical purposes. The independent removal of combustion products has greatly simplified the control of the relative amounts of gas and air supplied to the respective series of sections, since it is simply necessary to adjust the position of a single sliding brick,
when the flow is in one direction in a pair of heating walls,
The invention also includes a construction for vertical furnaces of the combination type, in which the furnaces can be heated either by rich gas or by lean gas and the transmission from one heating mode to another can be effected. easily and quickly, The sts. of a single transverse flue for each pair of heating walls, in which the relatively large amount of combustion products from the primary sections, results in a single mixing ensures that substantially equal amounts of gas at uniform temperature, are supplied to regenerators with outward flow,
of the- other heating wall of the pair, (the result is very important, since an imbalance of the temperatures of the regenerators, produces inefficient operation of the-coil