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FOUR VERTICAL CONTINU DE DISTILLATION
La présente invention se rapporte aux fours verticaux continus pour la distillation de toutes matières.
Les cornues ou chambres de four sont généralement réa- lisées à l'aide de pièces ou éléments de grandes dimensions en matière réfractaire,chaque cornue étant formée par un seul élé- ment pu pièce de section oblongue ou à 1 laide de deux éléments superposés. La matière à distiller est chargée à l'intérieur de la chambre tubulaire ainsi formée, tandis que les flammes et les gaz de la combustion circulent à l'extérieur de celle-ci.
Ce mode de construction présente plusieurs inconvé - nients; il est très coûteux, la confection de ces grands éléments en matériaux réfractaires présentant de grandes difficultés;ces cornues sont très sensibles aux variations de température; les fêlures de ces grandes pièces, dues à des dilatations inégales, sont très fréquentes ; réparations sont très difficiles; les cornues ainsi construites permettent difficilement, dans le cas de fours continus, de réaliser un chauffage progressif de la matière, avec une température décroissant rapidement du bas vers
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le haut en sens inverse du mouvement de la matière à distiller ;
or ce mode de chauffage est le seul économique, tant au point ds vue du rendement calorifique qu'au point de vue du rendement en sous-produits*
Malgré ces inconvénients graves, la plupart des cons- tructeurs de cornues à gaz de fours verticaux continus n'ont pas adopté un mode de construction à l'aide de briques ou élé- ments de petites dimensions, convenablement assemblées ,parce qu'il n'aurait pas été possible de réaliser par ce moyen une étanchéi- té suffisante de l'appareil de distillation.
La présente invention permet d'atteindre ce résultat en constituant les parois longitudinales d'une cornue ou chambre de four par des éléments tubulaires en matières réfractaire, de forme prismatique, qui sont, d'une part, juxtaposés et emboités horizontalement les uns dans les autres dans le sens de la lon- gueur de la cornue et qui sont, d'autre part, superposés et em- boitéa verticalement de façon à constituer, par la réunion de leurs évidements, des conduits ou carneaux verticaux pour la circulation des flammes et des produits de la combustion dans les piédroits de chauffage de la cornue.
Le nombre d'éléments tubulaires dans un plan horizon- tal,atest à dire suivant la section transversale de la cornue ou chambre de four, dépendra de la longueur de la cornue qu'on désire ainsi réaliser.
Il est déjà connu d'employer de tels éléments ou pièces tubulaires pour la construction de maçonneries de four, mais c'est pour constituer les cornues ou chambres de four, par la superposition de leurs évidemants, c'est à dire les capacités destinées à contenir la matière à distiller ; aucontraire, dans la. disposition suivant l'invention,les conduits ou carneaux, formés par la superposition des évidements de ces éléments ou pièces tubulaires, sont destinée à contenir les flammes et les gaz pour le chauffage de la matière, sans venir en contact avec celle-ci.
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Ces éléments ou pièces en matière réfractaire présen- tant des dimensions réduites, permettant leur confection à un prix très faible. Elles comportent, sur leurs petits côtés , dans le sens de la longueur des piédroits de chauffage, des ner- vures et rainures verticales, assurant 1 'emboîtement de ces briques ou pièces entre elles, pour former un ensemble très soli- de et très stable.
les flammes et gaz circulant ainsi dans des conduits étanohes à l'intérieur des piédroits de chauffage, il ne peut pas se produire de passage des gaz,provenant de la matière en dis- tillation dans les oornues ou chambres de four,à l'intérieur de ces conduits à flammes.Ainsi se trouve résolue la principale difficulté pour la construction des cornues à l'aide d'éléments de petites dimensions.Pour réaliser une étanohéité parfaite avec l'air extérieur, il suffit d'entourer un groupe de chambres de distillation,formant un seul bloc de massif, d'une enveloppe ca- lorifuge suffisamment épaisse revêtue d'une légère couche d'un revêtement imperméable.
Les dessins ci-joints représentent, à titre d'exemple, une forme de réalisation de l'objet de l'invention .
La fig. I est une vue en coupe verticale,partie en vue extérieure, suivant la ligne brisée 1-1-1 de la fig. 2, la moitié de droite correspondant à une coupe verticale axiale suivant une chambre de four, et la moitié de gauche correspon- dans à une coupe verticale axiale suivant un piédroit de chauf- fage* lies figs. 2 et 3 sont des vues en coupe transversale horizontale suivant la ligne 2-2 et la ligne 3-3 de la fig. I, respectivement, à échelle agrandie.
La fig. 4 est une vue en coupe vertioale, à angle droit par rapport à celle de la fig. I, c'est à dire suivant la ligne brisée 4-4-4 de la fig. 3. les figs.5 et 6, 7 et 8, 9 et 10,11 et 12 sont, res- pectivement une vue en plan et une vue en coupe 'longitudinale
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axiale d'éléments de différents types utilisés dans la construc- tion du four.
Comme représenté sur les figs. I et 2, les chambres de four a sont délimitées, sur leurs longs eûtes,par des éléments ou pièces réfractaires b de dimensions relativement réduites ; ceséléments b de section rectangulaire (fig. 5 et 6 et fig. 7 et 8) comportent un évidement tubulaire central b1, de forme oblongue;
il existe deux types de ces éléments b, les uns (fig. 5 et 6)avec une nervure latérale b2 et les autres (fig. 7 et 8) avec des rai- nures latérales b3 de façon à permettre l'emboîtement des élé- ments juxtaposés dans le sens de la longueur des chambres de four (fig.2). -En vue de permettre l'emboîtement des éléments superpo- sés, chacun d'eux comporte à une extrémité (supérieure ou infé- rieure), une partie en retrait ou feuillure annulaire b4 et,à son autre extrémité, une partie en saillie ou rebord annulaire correspondant b5, dans la paroi autour de l'évidement tubulaire central b1.
Les évidements tubulaires bl des éléments réfractaires superposés forment, par leur réunion, des conduits ou carneaux servant au passage des flammes et des gaz de la combustion pour le chauffage des chambres de four a suivant leurs longs cotés.
Dans l'exemple représenté, il est représenté trois éléments b suivant chacun des longs cotés d'une chambre de four (fig. 1 et
2), mais il est bien entendu que ce nombre peut varier suivant la longueur de la chambre et les dimensions données aux éléments b utilisés pour la construction des piédroits de chauffage.
Les fours continus exigeant une température allant en décroissant rapidement du bas vers le haut.,chacun des éléments b des piédroits de chauffage (fig. 9 et 10) comporte intérieurement de part et d'autre du grand axe de son évidement tubulaire b1, des encoches verticales axiales b6, dans lesquelles sont engagées les extrémités d'une brique réfractaire b7; celle-ci constitue ainsi une cloison axiale,disposée parallèlement aux parois longitudina- les de la chambre de four, dans l'évidement central b1 de chaque
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élément b.
Les flammes et les gaz de la combustion viennent ainsi buter contre ces briques b, qui ne laissent qu'un faible espace libre entre elles et les parois des éléments b; il se for- me donc un brassage énergique des molécules gazeuses, ce qui acti- ve la combustion dans une forte mesure; en outre, il en résulte un contact très intime des gaz chauds avec les parois à chauffer ce qui augmente très sensiblement le coefficient de transmission de la chaleur. Celle-ci est donc cédée très activement aux pa- rois et la température décroît très rapidement en sens inverse du mouvement de descente de la matière dans la chambre de four a, réalisant ainsi les conditions les plus favorables pour un chauf- fage économique et le meilleur rendement en sous-produits.
Le gaz de chauffage est admis à la partie inférieure des carneaux formés par la superposition des évidements tubulair# b1 des éléments b. Les éléments b, à la base du four, compor- tent ohaeundans leur évidement tubulaire, une brique ± (fig.ll et 12), s'étendant sur toute la hauteur de l'élément; cette brique c est percée d'un canal axial c1, qui est destiné au passage du gaz de chauffage, tandis que l'air nécessaire pour la combus- tion de ce gaz passe par les canaux latéraux ±2.formés de part et d'autre de cette brique dans l'évidement tubulaire b1 de l'élément b.
Les éléments à la base du four constituent ainsi.par leur superposition, des canaux c1 et c2 pour le passage du gaz et de l'air de combustion,respectivement (voir la moitié de gauche de la fig.l); l'air est admis librement à la base des canaux c2, tandis que le gaz de chauffage est admis par des tubulures d1, munies de robinets, branchées sur la conduite d d'amenée du gaz.
Les deux fluides (gaz et air),destinés à la combustion,admis et circulant séparément dans les canaux verticaux c1 et c2 à la ba- se des piédroits du four, s'échauffent pendant leur passage dans ces piédroits et récupèrent ainsi une partie de la chaleur con- tenue dans le résidu de la distillation de la matière, à la par- tie inférieure des chambres de four; la combustion de ces fluides
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(gaz et air de combustion) commence à uue hauteur convenable. Les flammes et les gaz continuent ensuite, après la combinaison de l'air et du gaz de chauffage, leur mouvement vertical dans les carneaux de chauffage bl des piédroits.
Dans la partie supérieure des piédroits de chauffage, la température des gaz étant suffisamment basse; les éléments ré- fractaires b peuvent être remplacés par des pièces en fonte e, qui réalisent le même mode de circulation et s'emboîtent de la même manière dans les éléments réfractaires b situés par dessous (fig.4).Ces pièces de fonte supérieures sont réunies par des collecteurs e1, au dessus desquels est disposé le canal des fumées f pour l'écoulement des gaz brûlés vers la cheminée f.
Les gaz de distillation de la matière s'échappent des chambres de four a par de nombreuses ouvertures a1 ménagées d'une façon convenable, sur toute la hauteur de chauffage du four, dans le plan axial de chacune des chambres a, dans les petits cô- tés non chauffés de ces chambres; ces ouvertures al débouchent, dans des canaux collecteurs verticaux ± et s'écoulent dans un barillet commun gravée interposition d'une vanne g2, disposée à la partie supérieure de ce collecteur vertical ± et permettant d'isoler chaque chambre de four.
Pour assurer une récupération totale de la chaleur con- tenue dans le résidu de la distillation de la matière, à la base des chambres de four !..on réalise, -en outre de la récupération par les fluides (gaz et air de combustion) circulant à la base des piédroits de chauffage dans les canaux c1 et 02,,suivant les longs côtés des chambres de four, comme indiqué ci-dessus - , une récupération de chaleur par un autre fluide, gaz ou vapeur d'eau, qui est insufflé dans les chambres de four a par les petits cotés de ces chambres,(figs. 1, 3 et 4).
Du gaz de gazogène, ou de la vapeur d'eau, d.estiné à être insufflé dans les chambres .!,est admis, extérieurement au four, dans des canaux verticaux, constitués par des caissons métalliques h,disposés dans le sens transversal des chambres de four a, entre
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celles-ci, dans la maçonnerie à la base du four. Le gaz ou la va- peur pénètre ensuite dans les chambres de four a par des ouvertu- res h1, h2, pratiquées à la partie supérieure de ces caissons, à différentes hauteurs et débouchant dans les chambres a par les petits côtés de celles-ci. -Lorsqu'on utilise de la vapeur d'eau pour cette récupération de chaleur,on peut fabriquer cette va- peur au moyen d'eau occupant la base des canaux verticaux h.
Chacune des chambres de four a pourrait comporter deux canaux verticaux distincts h pour cette insufflation de gaz ou de vapeur d'eau, mais il est préférable, lorsque plusieurs chambras de four sont réunies en batterie, comme représenté, de réunir les différents canaux verticaux,correspondant à une petite face des différentes chambres, en un seul canal s'étendant transversalement sur toute la longueur de la batterie (fig. 3 et 4).
Lorsque les chambres de four sont disposées en série parallèle, on peut prévoir une seule série de canaux verticaux disposés dans le mur de séparation des deux séries de chambres parallèles entre les petits côtés de ces chambres.
Par le contact direct du fluide (gaz ou vapeur d'eau) insufflé à la base de la chambre de four, on réalise,en combinai- son avec la récupération extérieure par les fluides de chauffage, un refroidissement suffisamment complet du résidu avant sa sor- tie du four . La récupération de chaleur réalisée par cette dispo- sition est extrêmement énergique et rapide et l'économie réali- sée est portée à un maximum. Danâ le cas d'un résidu pulvérulent, par exemple avec du lignite, l'insufflation du gaz ou de la vapeur d'eau dans les chambres de four se fait à une hauteur suffisante. au dessus du registre de retenue à la base du four pour empêcher une fuite extérieure du fluide par le bas, morne pendant l'ouver- ture du registre.
Cornme la matière est chauffée plus rapidement la long des parois de la chambre de four qu'au centre de celle-ci, on utilise de préférence, à la base de chaque chambre de four, un registre de retenue oscillant; celui-ci est constitué par
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une pièce 1 en forme d'arc de cercle à sa partie supérieure, ob- turant l'extrémité inférieure de la chambre de four, et monté sur un axe horizontal il de manière à pouvoir osciller; lors de ce mouvement d'oscillation, dans un sens ou dans l'autre,écar- tant le registre d'une des parois de la chambre de four, le résidu de la distillation dans la région voisine de eette paroi descend plus rapidement que la matière dans la zone centrale de la chambra;
lors du mouvement d'oscillation du registre i dans l'autre sens, c'est la matière dans la zone voisine de l'autre paroi de la chambre qui desoend en premier lieu,. Des manivelles i2 calées sur les axes il permettent la manoeuvre de ces regis- tres i.
L'alimentation des fours continus à l'aide de matières pulvérulentes présente certaines difficultés pour maintenir la chambre de four constamment remplie jusqu'à sa partie supérieure,, sans présenter des vides à l'endroit d'alimentation. Ces derniers seraient en effet nuisibles à un bon rendement en sous-produits, par suite de la décomposition de ceux-ci pendant leur séjour plus ou moins prolongé dans ces vides.
Or, la disposition, au dessus du four, d'une simple trémie d'une .assez grande hauteur et d'une capacité suffisante pour assurer une alimentation continue,sans aucun registre,présente plu. sieurs inconvénients: I /dans le cas de matières pulvérulentes légèrement timides, il se forme fréquemment des voûtes à la base de la trémie,ce qui produit des accrochages et par suite une alimentation irrégulière; 2 /dans le cas d'un arrêt de l'appareil élévateur déversant des matières dans la trémie, le niveau de ces matières peut descendre trop bas et ne plus obstruer convenable- ment la partie supérieure du four, de façon à empocher toute sor- tie de gaz ou toute rentrée d'air.
Pour obvier à ces inconvénients, on utilise,comme repré. senté, en combinaison avec la trémie d'alimentation ± un registre très simple,constitué par un papillon 1 pouvant tourner autour d'un axe horizontal 11; ce registre n'est pas suffisamment étan- ohe pour obturer parfaitement à lui seul la chambre de four a à @
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aa partie supérieure, mais, en combinaison avec la trémie d'ali- mentation k, remplie de matières pulvérulentes,disposée au dessus de ce registre, on obtient une obturation absolument parfaite, même si la trémie n'est que partiellement remplie.
Pendant le fonctionnement normal de l'appareil d'ali- mentation du four, lorsque la trémie est convenablement remplie de matières pulvérulentes, le registre peut rester dans la position verticale d'ouverture (fig.l) et il suffira de le remuer à des intervalles suffisamment rapprochés pour empêcher tout accrochage à cet endroit.
En cas d'arrêt de l'appareil d'alimentation, on place le registre 1 dans la position horizontale, ce registre, empêchant ainsi la matière de descendre et constituant, en combi- naison avec la matière contenue dans la trémie, une obturation parfaite pendant toute la durée de l'arrêt de cet appareil d'a- limentation. Pour éviter tout mouvement du registre en dehors des quelques courts instants de manoeuvre, on l'immobilise dans sa position normale d'ouverture en enclenchant son levier de ma- noeuvre 12 par un dispositif de verrouillage approprié quelconque.
REVENDICATIONS.
I - Un four vertical continu de distillation, caractéri- sé en ce que les parois longitudinales de chacune des cornues ou chambres de four sont constituées par des éléments tubulaires en matière réfractaire, de forme prismatique,qui sont, d'une part juxtaposés et emboités horizontalement les uns dans les autres dans le sens de la longueur de la oornue et qui sont, d'autre part, su- perposés et emboîtés verticalement de façon à constituer,par la réunion de leurs évidements, des conduits ou carneaux verticaux pour la circulation des flammes et des produits de la combustion dans les piédroits de chauffage de la cornue.