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Perfectionnements aux fours, chambres et cornues de carbonisation, et l'équivalent.
Le chauffage des fours métallurgiques et autres, chambres de carbonisation, cornues et analogues est généralement' établi soit sur le principe de la récupération, soit sur celui de la régéné- ration.
De ces deux méthode, celle basée sur le principe de la régénération implique un renversement périodique du chauffage, qui, indépendamment de l'obligation de prévoir des moyens pour l'inversion du trajet des gaz, nécessite également un agencement compliqué et onéreux des carneaux. La méthode usuelle de récupé- ration ne comporte pas de renversement périodique des courants de gaz de chauffage et de produits de combustion, mais nécessite d'ordinaire des carneaux de grande longueur, de construction et
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d'entretien onéreux, à l'effet qu'en les traversant les gaz cèdent la majeure partie de leur chaleur sensible, ces gaz, dans ce système, pénétrant à une extrémité d'un carneau et s'évacuant l'autre extrémité.
En.outre, le récupérateur est normalement établi dans les maçonneries du carneau, et devient le siège d'efforts ou tensions résultant de la dilatation et de la contraction des maçonneries d'empilage ce qui est susceptible de provoquer des fuites.
L'objet de l'invention est de prévoir une disposition cons- tructive évitant ces inconvénients, et dans laquelle on obtient les avantages du chauffage à régénération et récupération sans qu'il soit nécessaire de prévoir une organisation onéreuse et complexe de carneaux ou un dispositif de renversement dispen- dieux.
Conformément à l'invention, on établit des fours, tels que des fours à coke, à parois chauffantes divisées en éléments de carneau par des cloisons transversales, d'une manière géné- ralement connue; dans ces éléments individuels, les gaz de chauffage sont admis aux extrémités inférieures, brûlent en direc- tion ascendante, arrivent à ou vers l'extrémité supérieure, inver- sent leur direction de cheminement et quittent les carneaux de chauffage à la même extrémité que celle par laquelle ils sont introduits.
L'expression "gaz de chauffage" est employée dans le présent mémoire pour désigner les gaz traversant les carneaux de chauffage élémentaires, et englobe les éléments gazeux de combustion péné- trant dans les carneaux ainsi que les produits de combustion quittant ces carneaux.
Les gaz de chauffage sont introduits, de préférence sous pres- sion, aux carneaux de chauffage élémentaires, à travers des récupérateurs constitués par des carneaux ou conduite pour la passage de ceux de ces gaz que l'on désire réchauffer par le passage dans des carneaux ou oonduits voisins des produite perdus de la combustion. @
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Conformément à l'invention, cet ensemble récupérateur de carneaux est généralement entouré par et contenu dans la struc- ture principale supportant le four à coke, four, ou l'équivalent, mais cet ensemble récupérateur n'est pas construit dans ou ensemble avec la structure principale, et par suite n'est pas influencée par la dilatation et la contraction de la structure du four.
Ces tensions dues au chauffage du foui/ne pourraient par conséquent provoquer la déformation de, ou des fuites dans l'ensemble récupé- rateur ou entraver de toute autre manière son bon fonctionnement.
La partie du récupérateur constituée par les carneaux ou conduits dont il a été question peut être établie ou construite de manière à pouvoir être aisément enlevée ou retirée comme un tout, aux fins d'examen, de réparation ou de remplacement de certains organes.
On peut prévoir un ou plusieurs récupérateurs pour chaque carneau élémentaire, ou bien un récupérateur peut servir pour deux ou plus de deux oarneaux de chauffe élémentaires voisins.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, on prévoit des ajutages interchangeables à la sortie du récupérateur, dans le but de modifier le genre et la forme de flamme dans le carneau de chauffage élémentaire.
Si le four ou cellule doit être chauffé à l'aide de gaz riche, comme par exemple du gaz de fours à coke ou du gaz d'huile, le gaz peut être introduit dans le carneau de chauffe élémentaire par un ou des conduits menant approximativement à l'ajutage de l'élément de récupération, ou bien il peut être introduit dans l'un des passages d'air du récupérateur, en un point quelconque de sa longueur, dans des conditions telles qu'il ne se produise pas de combustion prématurée.
Si le four est chauffé au gaz pauvre, comme par exemple à l'aide de gaz de gazogène ou de haut fourneaux,.le récupérateur est établi ou construit de manière à prévoir le chauffage tant du gaz pauvre que de l'air de combustion, ou bien de l'un ou l'au- tre de ceux-ci.
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Que l'on utilise pour le chauffage du gaz riche ou du gaz pauvre, les produits de combustion, après avoir traversés les carneaux ou conduits du récupérateur et avoir réchauffés les courants de l'air,et, ou de gaz combustibles allant à la combus- tion et traversant des carneaux ou passages voisins, sont évacués par des carneaux ou passages appropriés et conduits à la cheminée ou un dispositif d'évacuation équivalent, comme par exemple un ventilateur.
L'invention a été représentée aux dessins annexés dans son application à un four à coke, et.ces dessins montrent une construc- tion appropriée de récupérateur pour semblables appareils, mais il doit être entendu que cette construction peut être modifiée de plusieurs manières suivant le type et la disposition de l'ap- pareil auqqel l'invention est appliquée.
Dans ces dessins:
Fig 1 représente une coupe verticale par un four à coke constituant l'une des cellules d'une batterie de fours, la moitié de gauche de la section étant obtenue suivant la ligne 1-1, et la moitié de droite suivant la ligne la-la de la fig 2;
Fig 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la fig 1 ; Fig 3 est une coupe à plus grande échelle, d'un seul élément de récupération, la coupe étant obtenue suivant la ligne 2-2 de la fig 1;
Fig 4 est une vue en élévation, à plus grande échelle, parti- ellement en coupe, de l'élément de récupération représenté à la fig 1;
Fig 5 est une coupe verticale montrant certaines modifications de la disposition constructive du carneau de-chauffe élémentaire;
Fig 6 est un plan en coupe de ce dernier.
Ainsi qu'il est représenté dans les dessins, les carneaux des parois chauffantes du four à coke A sont divisée en carneaux élémentaires individuels, par les cloisons transversales B. Chacun de ces carneaux élémentaires est @ .: pourvu de moyens pour introduire les éléments gazeux' de combustion, généralement sous'
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pression, à l'extrémité inférieure du carneau élémentaire, de manière que la flamme soit dirigée vers le haut dans le carneau, et les gaz de chauffage, inversant leurs direction à, ,ou au voisinage de l'extrémité supérieure du carneau de chauffe élémen- taire, sortent à son extrémité inférieure et traversent le récupé- rateur et de là, par des passages pourvus de registres, 0, passent aux carneaux D menant à la cheminée.
Les produits perdus de la combustion, à leur sortie, et les gaz de chauffage à leur entrée, traversent, dans des directions opposées, les conduits ou passages d'un récupérateur désigné dans l'ensemble par E et dont est équipé à son extrémité inférieure chaque carneau élémentaire.
Comme représenté, ce récupérateur est de construction tubulaire et, pour la facilité, il est constitué de sections de tubes E', E2, en toute matière réfractaire appropriée (métallique ou autre) montées sur une base creuse F supportées par des plaques G fixées à la structure du four. Un bourrage H assure un joint étanche autour de la base F. On remarquera qu'en démontant les plaques G est les raccords des circuits de gaz de chauffage, l'ensemble du récupérateur E peut facilement être enlevé.
Les conduits tubulaires du récupérateur mènent à un ajutage I, qui peut être détaché de l'élément récupérateur en vue de son remplacement dans le but de modifier le genre ou la forme de la flamme. Les ajutages I peuvent se prolonger vers le haut dans les carneaux élémentaires, plus avant qu'il n'est représenté dans les dessins et ils peuvent recevoir toute conformation désirée, comme par exemple celle ordinairement désignée sous le nom de forme en Venturi, afin de communiquer au jet émis une conformation cylin- drique, ou bien une conformation divergente ou convergente à et au delà du point de sortie.
Comme il est représenté aux fige 1 et 4, l'élément récupé- rateur E est un élément double, c'est à dire qu'il sert à deux carneaux de chauffe élémentaires, voisins, ce double élément étant supporté par une seule base creuse et pouvant s'enlever comme un tout avec cette dernière. Toutefois cette disposition n'est qu'un
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agencement particulier d'élément récupérateur, et peut être modifiée de plusieurs façons, comme par exemple en prévoyant un ou plus d'un élément récupérateur distinct pour chaque carneau de chauffe élémentaire, ou bien encore un élément multiple peut servir pour plus de deux carneaux de chauffe élémentaires, voisins.
Si le four doit être chauffé au gaz pauvre, comme par exemple du gaz de gazogène ou de hauts fourneaux, l'élément récupérateur est doublé ou subdivisé comme il est par exemple représenté à la fig 4, la partie E' étant utilisée pour réchauffer l'air de com- bustion fourni à la chambre à air F' par le conduit d'air principal J et un embranchement J', et la partie E2 servant à réchauffer le gaz pauvre, fourni à la chambre à gaz F2 par un conduit de gaz principal K et un embranchement K'. L'air et le gaz pauvre se combinent dans l'ajutage I qui dirige la flamme vers le haut dans le carneau élémentaire.
Si,le four doit être chauffé au gaz riche, comme par exemple du gaz de houille, ce dernier peut être introduit dans un élément tubulaire du récupérateur par un conduit L alimenté par un conduit principal M.
Ainsi qu'il est représenté à la fig 3, la conduite de gaz L pénètre dans le tube d'air central d'un élément récupérateur à trois tubes, la proportion du gaz par rapport à l'air passant dans le tube récupérateur étant réglée de manière à empêcher la combustion prématurée.
Les deux tubes externes ne sont alimentés qu'en air de la chambre à air F1, cet air se mélangeant dans l'ajutage I au mélange d'air et de gaz pour former la flamme ascendante.
Comme il a été indiqué précédemment, les gaz chauds de la combustion inversent leur direction à ou au voisinage du sommet du carneau de chauffe élémentaire, et suivent ses parois en direction descendante,vers l'élément récupérateur E,en léchant les faces externes des parois tubulaires de ce dernier et, après avoir cédé leur chaleur, passent, par les carneaux D, aux carneaux principaux D1 menant à la cheminée. Des moyens, tels des registres
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C et D peuvent être prévus dans les passages 0 et les carneaux
D pour contrôler le tirage.
Il doit être entendu que le gaz de houille, le gaz de gazogène, l'huile vaporisée, et d'autres formes de combustibles gazeux peuvent suivant l'invention être utilisés au chauffage et sont compris dans l'expression "gaz", et on notera en outre qu'en utilisant des pressions d'alimentation convenables de gaz et d'air et des ajutages de type appropriés, on pourra modifier la forme du courant de gaz débité par l'ajutage et lui donner une vitesse telle que l'on obtienne une quasi rigidité du courant de gaz ascendant et, par suite, lorsque la direction de cheminement des gaz est inversée, le courant gazeux de retour enveloppera plus ou moins le courant de gaz d'aller. Cet effet peut être modifié de plusieurs façons, en modifiant le type ou conformation des ajutages.
Par exemple, on pourra utiliser une paire d'ajutages ou dtorifices d'ajutages inclinés entre-eux pour transformer en nappe les courants de gaz émis.
De plus, on pourra régler la forme et la vitesse de la flamme, de manière à entrainer une certaine portion des produits de combustion descendants et les ramener en circulation dans le circuit de chauffage.
En outre, l'organisation des parois des carneaux de chauffe élémentaires peut être modifiée de manière à guider ou controler l'écoulement et le retour des gaz de chauffage. Par exemple, on peut utiliser l'agencement représenté aux figs 5 et 6. Dans cette disposition, les gaz de chauffage sont dirigés vers le haut le long de parois opposées B des carneaux élémentaires, par des ajutages qui ne sont pas représentés mais qmi occuperaient les positions indiquées en I -I dans la base de la structure.
Les deux courants ou nappes de gaz de chauffage se rencon- trent au sommet du carneau, qui peut être conformé ainsi qu'il est indiqué à la fig 5 afin de ramener les courants de gaz vers l'intérieur, inverser leur direction et déterminer leur écoulement vers le bas dans la partie centrale du carneau pour traverser le ,récupérateur à l'entrée et la sortie communes du carneau.
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pour guider ou controler les courants ascendants et descen- dants des gaz de chauffage, les- parois du carneau élémentaire peuvent être établies de façon à former des canaux verticaux plus ou moins marqués pour les divers courants de gaz. Par exemple, ainsi qu'il est représenté dans les dessins, des parois opposées des carneaux élémentaires.peuvent comporter des nervures B -B faisant plus ou moins saillie dans le carneau. Ces nervures peuvent être continues ou interrompues, et, si elles sont conti- nues, elles peuvent se prolonger sur toute la hauteur du carneau élémentaire comme il est représenté à la fig 6, ou sur une portion quelconque de cette hauteur.
Bien qu'il soit préférable de disposer verticalement les récupérateurs comme li est représenté dans les dessins, il doit être entendu que les éléments de récupérateur peuvent être orien- tés latéralement ou horizontalement, en prévoyant des modifica- tions appropriées des ajutages de débit pour diriger les gaz de chauffage dans les carneaux élémentaires.
Revendications
1.- Une méthode pour assurer le chauffage d'un four à gaz, chambre de carbonisation, cornue ou l'équivalent, dans laquelle me les gaz de chauffage pénètrent et quittent le ou les carneaux de chauffage à la même extrémité, avec échange de chaleur entre la totalité ou une partie seulement des gaz pénétrant dans et sortant de l'appareil.