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" PROGEDE DE CHAUFFAGE POUR IES FOURS A REVERBERE ET AUTRES
ANALOGUES, ET INSTALLATION DE FOUR POUR LA REALISATION 'DU PROCEDE "
L'invention a pour objet un procédé de chauffage pour les fours à réverbère et autres analogues, tels que par exemple les fours de fusion, les fours à tremper, les fours à recuire, les fours roulants, les fours Siemens-Martin, dans lesquels rè- gne une-flamme formée par la combustion de gaz de chauffage et d'air. L'invention a pour but de pouvoir régler d'une manière extrêmement simple la températue du four', ainsi que la nature de la flamme, qu'elle soit oxydante, neutre ou réductrice, et de réaliser en même temps une utilisation aussi complète que possible de la chaleur du gaz d'échappement.
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L'invention consiste essentiellement à diriger le mélange de gaz de chauffage et d'air arrivant à la combustion avant son entrée dans le laboratoire ou foyer de travail du four, à travers une couche incandescente de combustible soli- de distillé, située directement en avant du laboratoire et dont la chaleur radiée est utilisée dans le laboratoire.
On connait des procédés de chauffage dans lesquels un mélange de gaz de chauffage et d'air arrive à la combus- tion sans flamme dite "de surface"- dans une couche de matière réfractaire ou dans des briques radiantes de conformation spé- ciale ; le chaleur radiée par cette matière réfractaire est utilisée pour le chauffage du laboratoire lequel n'est parcou- ru que par les gaz d'échappement. Comparativement à ces pro- cédés connus, le procédé de la présente invention présente l'avantage essentiel qu'une grande partie de la chaleur néces- saire au chauffage est fournie par la combustion du combusti- ble distillé incandescent même.
Comme les calories sont con- sidérablement plus coûteuses sous la forme de gaz que sous la forme de combustible solide, ainsi qu'on le sait, on réalise ainsi une économie importante pour un dégagement égal de tem- térature.
En outre, par un réglage simple de l'arrivée d'air, on est en mesure de produire, à volonté, une flamme oxydante, neutre ou réductrice; on doit, bien entendu, tenir compte'pour cela de la combustion du combustible solide dis- tillé. Un autre avantage du procédé de l'invention consiste aussi dans le fait que de la chaleur est produite également par la combustion du combustible solide et que, par suite, aussitôt que ce combustible est entré à l'état incandescent, il se produit une radiation de chaleur dans le laboratoire
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du four, tandis que dans les procédés co.nnus, la matière réfractaire accumule constamment de la chaleur jusqu'à ce qu'elle soit devenue incandescente, mais n'engendre pas elle-même de la chaleur. De cette façon, le temps nécessaire à la mise en état de chauffage da four est considérablement diminué.
Un perfectionnement du procédé d'après l'inven- tion consiste à faire passer les gaz d'échappement quittant le laboratoire du four à travers une couche de matière réfrac- taire ou de combustible solide distillé auquel ils cèdent une grande partie de leur chaleur tangible qui est ramenée par radiation dans le laboratoire. On réalise ainsi un chauf- fage extrêmement uniforme du laboratoire ce qui représente un grand avantage plus spécialement pour les fours à tremper.
Les gaz d'échappement de tout foyer contiennent, comme on le sait, une certaine quantité d'eau de combustion qui, jusqu'à présent, était perdue inutilement. Par la dispo- sition d'une couche incandescente de matière réfractaire ou de combustible distilla directement derrière le laboratoire du four, la vapeur d'eau contenue dans les gaz d'échappement est dissociée en majeure partie, et il se forme du gaz à l'eau. Par l'admission d'une quantité appropriée d'air com- burant, ce gaz à l'eau peut être brûlé et la chaleur ainsi dégagée est ramenée également dans le laboratoire par radia- tion.
Il est bien entendu qu'il est possible aussi de réser ver encore une autre utilisation à la chaleur tangible des gaz d'échappement, par exemple,-par la disposition de régé- nérateurs ou récupérateurs pour le chauffage de l'air oombu- rant,
Le dessin annexé représente trois exemples
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d'exécution d'installations de;-fours, servant -à la réalisa- tion du procédé d'après l'invention.
La fig. 1 est une. coupe transversale verticale par l'installation du four du premier exemple d'exécution.
La fig. 2 est une coupe analogue par l'installa.- tion de four du second exemple d'exécution, et'
La fig. 3 est une coupe analogue par 1'instal- lation de four du troisième-exemple d'exécution.
Le premier exemple d'exécutien est décrit d'a- bord ci-après.
Le corps 1 du four est construit à la manière usuelle, en maçonnerie réfractaire, et il comporte un labo- ratoire ou foyer de travail 2 avec une ouverture 3 pourvue d'une fermeture, pour l'introduction de la matière à chauf- fer. Sur l'un des cotés du laboratoire 2 se trouve une cuve de chauffage 4 dans laquelle on peut introduire d'en haut par un couvercle de fermeture 5 du combustible oolide. D'au- tre part, une bague 6 permet d'introduire d'en haut dans la cuve 4 de l'air comburant, de préférence sous une certaine surpression. A la partie inférieure de la cuve -4 est dispo- une grille 7 au-dessous de laquelle est disposée sée/également une conduite 8 servant à l'arrivée d'air com- burant.' Au-dessous de la grille 7 se trouve un cendrier 9 duquel les cendres peuvent être enlevées à la manière ordi- naire.
A la hauteur environ du laboratoire 2 débouche dans la cuve 4 une conduite 10 par laquelle on peut faire arri- ver également de l'air dans la cuve. Ainsi que le montre le dessin, la cuve 4 est remplie de façon permanente de combus- tible solide. Sur l'autre côté du laboratoire 2 se trouve une cuve d'évacuation 11 pour les gaz d'échappement; cette cuve 11 est pourvue d'un couvercle de fermeture amovible 12
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et elle est remplie complètement ou jusqu'à une certaine hau- teur avec de la matière réfractaire ou avec du combustible so- lide distillé. Une ouverture 13 traversant la maçonnerie 1 vers le bas et pouvant fermer par un couvercle 14 sert à 1'é- vacuation de cette matière de remplissage.
A la cuve d'évacua- tion 11 est raccordé un canal horizontal 15 par lequel les gaz d'échappement se rendent de la cuve 11 dans le récupéra- teur 16 et passent de ce dernier dans la cheminée 17. Dans la cuve 11 débouche, en outre, une conduite d'arrivée d'air 18 qui est disposée de préférence à la hauteur environ du canal
15, Lorsque la cuvé 11 ne doit pas être remplie complètement avec de la matière de remplissage, il est préférable de la remplir seulement jusqu'à une hauteur qui laisse la conduite
18 et le canal 15 au-dessus de la matière de remplissage, comme le montre la fig. 1. Le récupérateur 16 communique par des conduites non montrées, munies d'organes d'arrêt, avec les différentes conduites d'arrivée d'air 6,8,10 et 18.
En outre, la disposition peut être comprise de manière que l'on puisse faire arriver aux conduites 5 et 8, en plus ou au lieu de l'air, du combustible liquide ou gazeux en quantité ré- glable.
Pendant la marche du four, il se forme dans la cuve de chauffage 4 trois zones Z1, Z2 Z3La zone ou périeure Z1 sert à la distillation du combustible si l'on emploie du combustible à composante volatile, sinon elle sert uniquement au chauffage préalable du combustible. Les gaz produits arrivent en commun avec l'air amené par la con- duite 6 dans la zone Z2 qui se trouve en dessous et qui for- me une couche incandescente pouvant céder directement au la- boratoire 2 sa chaleur radiée. La combustion du combustible
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dans cette zone est secondée encore, s'il est nécessaire, par l'admission d'air secondaire arrivant par la conduite 10.
Le combustible non brûle dans,la zone Z2 descend dans la zone inférieure Z3 où il est distillé totalement au... dessus de la grille 7 à l'aide de l'air arrivant par la con- duite 8. Les gaz produits s'élèvent dans la zone Z2 et pas- sent de celle-ci dans le laboratoire 2. Les gaz produits pendant la distillation et la gazéification du combustible dans la cuve de chauffage 4 sont donc dirigés en totalité en commun avec l'air comburant, à travers la zone Z2 qui est une couche de combustinde distillé incandescent, et ils passent directement de cette zone dans le laboratoire 2.
Ainsi que cela a été mentionné au début, on peut obtenir, par un réglage approprié de la quantité d'air amenée par les conduites 6,8 et 10, une flamme oxydante, neutre ou réductrice, sans que pour cela la combustion du combustible dans la cuve 4 soit rendue incomplète. Il est préférable de ne laisser arriver toujours par la conduite 8 que la quantité d'air qui est nécessaire à la distillation totale du combustible dans la zone Z3 et on peut calculer pour cela avec la quantité d'air approximativement théri- que.
Pour obtenir une flamme oxydante, on laisse arriver par les conduites 6 et 10 une quantité d'air telle qu'il y ait un excèo d'air; inversement, pour l'obtention d'une flamme réductrice, on laisse arriver moinfl d'air qu'il en est nécessaire pour la combustion dans la zone Z3
Les gaz d'échappement qui quittent le labo- ratoire 2 circulent à travers la cuve 11 dans laquelle ils chauffent la matière de remplissage contenue dans cette dernière ;
cette matière rétrocède au laboratoire.3 la ma-
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jeure partie de sa chaleur radiée, La vapeur d'eau, dite "l'eau de combustion", contenue dans les gaz d'échappement subit une dissociation très prononcée et engendre du gaz à l'eau, au contact avec la matière de remplissage incan- descente, surtout lorsque cette matière est du coke incan- descent. Le gaz à l'eau est brûle à l'aide de l'air amené par la conduite 18 et la chaleur produite est utilisée dans le récupérateur 16 pour le chauffage préalable de l'air.
Le four à sole représenté dans la figure 2 est un four à régénération qui travaille aveo alternation ou inversion du sens de la flamme .dano le laboratoire ou sole 2. Dans cette construction, qui est appropriée tout particulièrement pour de petits fours de fusion, fours à tremper et fours à recuire, la maçonnerie 1 est portée par un bâti 20, de façon que le four soit accessible de tous côtés et qu'il puisse être transporté facilement.
Ainsi que le montre la fig. 2, le four comporte, de cha- que coté du laboratoire 2, une cuve de remplissage ou de chargement 11 avec couvercle de fermeture 12 et ouverture inférieure 13 avec couvercle 14. Au-dessus de la charge composée de combustible solide distillé, de préférence du coke de houille, un canal 15, qui est en communication avec un régénérateur 21 est raccordé à chaque cuve de remplissage. Chaque régénérateur 21 communique aveo une c.onduite 22 avec la cheminée 17, et chacune des conduites 22 peut être mise en communication alternati@ement avec la cheminée ou avec l'air extérieur à l'aide d'une soupape d'inversion non montrée.
En plus de la conduite 18 débou- chant dans chaque cuve 11 au-dessus de la charge, on a
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prévu, à peu près à la hauteur du laboratoire 2, des condui- tes 23 qui débouchent directement dans la charge de coke de la cuve 11. De l'air secondaire ou encore du combustible li- quide ou gazeux, ou un mélange de ces corps peuvent être in- troduits par les conduites 18 et 23.
La marche du four est la suivante:
L'air comburant arrive par la conduite 22 dans le régénérateur 21 (situé à droite dans la'figure 2) dans @ leque'l il est chauffé, puis il passe par le canal 15 dans la cuve de chargement 11 et pénètre dans la couche de coke. Par la conduite 23, il arrive également dans la couche de coke du gaz de chauffage qui y brûle avec l'air et chauffe la cou- che de coke, avec combustion simultanée, jusqu'à l'état in- candescent. La chaleur radiée de la couche incandescente est amenée en majeure partie au laboratoire 2.
Les gaz d'échappe- ment parcourent la couche de coke également incandescente qui se trouve de l'autre côté du laboratoire 2, et ils se ren- dent par le canal 15 dans le régénérateur 21 situé à gauche, d'où ils passent par la conduite 22 dans la cheminée 17. Après un certain temps, on inverse la marche ; lacirculation de l'air et, par suite, la direction de la flamme dans le labo- ratoire se font dans le sens inverse, c'est-à-dire de gau- che à droite. La conduite 23 qui se trouve du c8té où passent les gaz d'échappement est fermée.
Comme, dans cette constructin il se produit aussi une formation de gaz à l'eau par la dissociation de- la. vapeur d'eau contenue dans les gaz d'échappement, on peut pro-- duire, par l'admission d'air au moyen de la conduite 18 sur le côté de l'échappement du four, une combustion complémen- taire du gaz à l'eau et chauffer ainsi à une température plus
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élevée le régénérateur 21 du côté de l'échappement.
La conduite 18 qui se trouve de l'autre côté du four peut être, soit fermée, soit servir à l'arrivée de combustible liquide ou gazeux pendant cette période de com- bustion
Le trois'ième exemple d'exécution qui est re- présenté dans la fig. 3 ne se distingue essentiellement du second exemple que par une disposition constructive un peu différente des régénérateurs 21. Dans cette construction, qui convient à des fours de grandes dimensions, les régé- nérateurs sont disposés au-dessous du laboratoire ou sole 2, et ils communiquent avec les* cuves de remplissage 11 par des canaux 24 qui débouchent dans ces cuves à leur extrémi- té supérieure. L'évacuation.des cendres du four se fait par des cendriers 25 dans lesquels est disposé un organe trans- porteur non m&ntré.
La marche du four est la même que celle du second exemple d'exécution.
EN RESUME,l'invention a pour objet :
1 - Un procède de chauffage pour les fours à réverbère ou autres analogues, présentant les caractéris- tiques suivantes ; a) Un mélange de gaz de chauffage et d'air est di- rigé à travers une couche incandescente de combustible so- lide distillé, située directement devant le laboratoire ou sole du four. b) Les gaz d'échappement quittant le laboratoire sont dirigés à travers une couche incandescente de combus- tible solide distillé ou de matière réfractaire qui est si- tuée directement derrière le laboratoire et qui rétrocède
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à ce dernier la plus grande partie de sa chaleur radiée.
c) Aux gaz d'échappement circulant à travers la couche incandescente située directement derrière le labo- ratoire est ajoutée une quantité d'air suffisante à la combustion du gaz à l'eau produit.
2 Un four à réverbère servant à la réali- sation du procédé spécifié et comportant un foyer à cuve pour la combustion du combustible solide, ce four présen- tant les caractéristiques suivantes a) Le foyer à cuve est divisé en trois zoneo superposées, le combustible est distillé dans la zone su- périeure et les gaz de la distillation sont dirigés en commun avec de l'air comburant dans la zone médiane qui forme la couche incandescente de combustible solide dia- tillé situé directement devant le laboratoire, tandis que la partie restante du combustible est distillée complète- ment dans la zone inférieure et les gaz engendrés sont dirigés également avec de l'air comburant dans la zone médiane.
Une arrivée d'air spéciale est prévue pour chaque zone.
.} En plus de l'air comburant, d'autres com- bustibles à l'état liquide ou gazeux peuvent aussi être introduits dans une ou plusieurs des zones du foyer. d) 'Le four comporte doux régénérateurs servant alternativement à la réception de la chaleur des gaz d'é- chappement et au chauffage préalable de l'air comburant, air chauffé arrivant de ces régénérateurs dans une cou- che incandescente de combustible solide distillé et pou- vant y être mélangé avec du gaz de chauffage introduit
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également dans la couche incandescente. e) Un combustible liquide.peut être ajouté à l'air comburant avant son entrée dans la couche incan- descente de combustible solide distillé.