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Perfectionnements aux fours de distillation du charbon et matiè- resanalogues.
La présente invention concerne les fours à chambres ou à cornues pour la production de gaz et de coke par distillation de combustibles, notamment de houille, et elle a, trait en par - ticulier aux fours destinés à produire du gaz et du coke dans lesquels les chambres de cokéfaction ou cornues recevant le combustible et les installations servant au réchauffage des agents de chauffage, les régénérateurs ou récupérateurs, sont constitués par un ouvrage de maçonnerie en briques réfractaires.
Une condition essentielle que doit remplir l'ouvrage de maçonnerie formant les chambres de cokéfaction et les installa- tions de réchauffage est que les murs ou cloisons de maçonnerie qui séparent les chambres creuses les unes des autres, dans lesquelles se trouvent des agents de diverse nature, soient aussi imperméables que possible. Comme exemple de cloisons de
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ce genre, on peut citer les murs des chambres de cokéfaction, dans la mesure où des canaux de chauffe y sont prévus, ainsi que les cloisons placées entre les régénérateurs et d'autres installations de réchauffage.
Tant que ces cloisons sont construites en maçonnerie en plusieurs couches, l'obtention d'une imperméabilité suffisante aux gaz en utilisant les moyens auxiliaires connus de la tech - nique de la construction ne présente pas de difficultés consi - dérables. Par contre, on n'a pas encore trouvé jusqu'à présent de solution au problème consistant à rendre des cloisons à cou- che unique imperméables aux gaz. A cet égard, il est évident qu'il faut faire abstraction de ce fait qu'on peut naturelle - ment donner aux joints entre les briques de la maçonnerie une certaine imperméabilité aux gaz en choisissant un mortier ap - proprié.
En effet, l'imperméabilité du mortier se révèle inef- ficace des que les diverses briques de la maçonnerie jouent ou se déplacent les unes par rapport aux autres, par exemple lors des dilatations thermiques inévitables qui se produisent dans n'importe quel four à coke.
Le bu de la présente invention est de constituer la ma - connerie à l'aide de cloisons en une seule couche disposées entre des chambres de fours à coke conductrices de gaz et ana - logues, de façon qu'une perméabilité aux gaz pratiquement com - plète subsiste lorsque, pour une raison quelconque, la couche de mortier remplissant les joints de la maçonnerie perd son imperméabilité aux gaz.
Conformément à la présente invention, ce but est atteint en principe du fait que les briques séparées de la cloison com- portent, au milieu de tous les côtés, qui sont tournés vers les briques voisinesde la cloison, desévidements en forme de rainures s'étendant parallèlement à la surface du mur, de telle manière que, dans la cloison terminée, les évidements de briques voisines soient tournés les uns vers les autres pour former à
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l'intérieur de la cloison un réseau de canaux dans lequel dé - bouchent tous les joints formés entre les briques de la maçon - nerie.
Ce réseau de canaux formé dans la cloison communique, en des points appropriés, avec la chambre du massif située de l'un des côtés de la cloison ou avec l'air extérieur ou une autre installation, au moyen de laquelle le gaz qui a pénétré dans le réseau de canaux de la cloison est retiré ou bien on main - tient dans le réseau de canaux prévu dans la cloison une près - sion telle que du gaz ne peut pas pénétrer dans ce réseau.
L'invention présente une importance toute particulière pour la constitution des murs faits en briques séparées des chambres de cokéfaction ou des cornues, qui sont chauffées indirectement à partir de canaux muraux ménagés dans les murs des chambres. Il faut, en effet, que ces cloisons aient une grande perméabilité thermique, ce qui implique qu'elles doivent être aussi minces que possible. C'est pourquoi on ne peut pra tiquement envisager, pour les cloisons disposées entre les ca- naux de chauffe et les chambres de cokéfaction ou cornues qu'u- ne maçonnerie en une seule couche.
Mais il se produit facile - ment une pression gazeuse relativement très élevée dans la chambre de cokéfaction ou à proximité du mur de la chambre lorsqu'on amène du charbon dans la chambre chaude, en raison du fort dégagement subit de gaz, parceque les gaz se dégageant immédiatement après le remplissage de la chambre ne peuvent pas être assez rapidement aspirés. Il s'ensuit que, pendant la première phase de la cokéfaction, le gaz de distillation s'é - chappe en quantités relativement grandes par les joints des murs de la chambre dans les canaux de chauffe des murs et y brûlent. Les pertesde gaz se produisant de ce fait sont dans certains cas très considérables.
Au surplus, il se forme faci - lement dans lescanaux de chauffe desjets de flamme, qui peu - vent donner lieu à de forts endommagements de la maçonnerie en raison de surchauffes locales.
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Or, lorsqu'un réseau de canaux conforme à la présente in- vention est prévu dans le mur de la chambre de cokéfaction et que ce réseau de canaux est mis en communication avec la partie supérieure, généralement appelée espace collecteur de gaz, de la chambre de cokéfaction, on réussit à évacuer par le réseau de canaux muraux dans l'espace collecteur de gaz les gaz se dégageant au commencement de la cokéfaction des parties de la charge de la chambre immédiatement voisines du mur de cette chambre, gaz qui ne peuvent pas être évacués assez rapidement dans l'espace collecteur de gaz par tirage à travers la masse de charbon, et cela sans que ces quantités de gaz pénètrent dans les canaux de chauffe du mur de la chambre.
On obtient des avantages analogues en appliquant l'inven - tion par exemple dans les cas où les cloisons placées entre les régénérateurs pour le gaz et l'air doivent être faites en une seule couche, parce que l'espace se trouvant au-dessous des fours est trop limité pour établir ces cloisons en plu - sieurs couches. En pareils cas, le réseau de canaux muraux est rationnellement rempli d'un gaz inerte, par exemple de gaz résiduaire, de sorte qu'en cas de différences de pression entre les régénérateurs à gaz et à air, le gaz neutre seulement est puise du réseau de canaux muraux dans le régénérateur à pres - sien inférieure, mais non pas l'agent venant de l'autre régéné- rateur.
On empêche de cette manière des passages de gaz dans le régénérateur à air ou inversement, ainsi que la formation de jets de flammes qui accompagne presque régulièfrement ces passages.
Dans le dessin annexé :
La fig.1 est une coupe longitudinale verticale par deux plans différents d'un four à chambres horizontal pour la pro - duction de gaz et de coke, dont les murs des chambres sont établis avec le réseau de canaux muraux conforme à l'invention
12 fig.2 est une coupe verticale suivant la ligne II-II
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de la fig-. 1 passant par une partie de la batterie de chambres de four horizontales.
La fig. 3 est une coupe transversale à plus grande échelle passant par une partie des murs de la chambre comportant les canaux de chauffe.
La fig. 4 est une coupe transversale verticale à plus grande échelle d'une partie des murs de la chambre.
Dans le four à coke représenté dans la fig.1, le charbon est placé dans une chambre horizontale en maçonnerie 1 qui com- porte' sur les deux petits côtés des ouvertures susceptibles d'être fermées et qui servent à refouler au dehors le coke ter.- miné. Des ouvertures de remplissage 3, servant à l'introduction du charbon à cokéfier, sont ménagées dans le plafond 2 des chambres de cokéfaction.
Les chambres d.e cokéfaction sont limitées sur les cotés par des murs ou cloisons 4 en maçonnerie réfractaire, dans lesquelles du gaz et de l'air sont brûlés en vue du réchauffage des chambres de cokéfaction.
Comme on peut le voir par la fig.1, les canaux de chauffe verticaux 5 des murs des chambres sont reliés par paires par des ouvertures 6 et 7 aux extrémités supérieure et inférieure.
Sous les murs des chambres sont disposés les régénérateurs 8 et 9 servant au réchauffage des agents de chauffage, dont les ouvertures latérales 8a et 9a sont reliées aux conduits à gaz de chauffage et à gaz perdus (non représentés) de telle manière qu'alternativement dans chaque régénérateur de l'air ou du gaz puisse être introduit en vue du réchauffage ou des gaz perdus puissent être tirés pour être conduits à la cheminée.
Les régénérateurs 8 et 9 sont séparés l'un de l'autre par une cloison 10 placée au milieu. Chacun d'eux communique avec un canal distributeur 11 ou 12 placé au-dessus du régéné- rateur se trouvant en face, ces canaux 11 et 12 se croisant en oiseaux au milieu du four,. comme indiqué en 13, saazs toutefois communiquer entre eux.
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L'un des carneaux de chauffe (dans la fig.l, celui de droite de chaque paire de carneaux de chauffe) estrelié par des canaux 14 aux régénéranteurs 8 ou au canal distributeur 12 correspondant, tandis que l'autre carneau de chauffe de chaque paire communique par des canaux 15 avec le régénéraeur 9 ou le canal distributeur correspondant.
La communication des régénérateurs et des canaux de chauffe donc établie de façon qu'au cas où de l'air de combustion serait introduit dans les régénérateurs 8 de la fig. 1, cet air de combustion se réchaufferait tout d'abord sur la grille ré - fractaire 16 du régénérateur 8, puisse distribuerait par des canaux 14 dans les canaux de chauffe alternants 5. Du gaz de chauffage (par exemple du gaz de gazcgène ) est réchauffépar un régénérateur adjacent 8 au cours de la même période de fonction-- nement. Le gaz se répartit aussi sur les carneaux de chauffe 5, auxquels de l'air de combustion est également amené. Comme on peut le voir par la fig.2, chaque canal de chauffe 5 est relié à cet effet par des canaux 15 à deux régénérateurs 8.
Les agents de combustion (gaz et air) introduits d'en bas dans les canaux de chauffe 5 y brûlent. Les gaz de fumée s'élè- vent et passent par l'ouverture de communication supérieure 6 dans le canal de chauffe voisin 5, dans lequel ils descendent ensuite, pour être finalement tirés au fond du canal de chauffe par les canaux 15 dans le régénérateur à gaz perdus 9 ou le canal horizontal correspondant 11. Dans le régénérateur 9, les gaz de fumée chauds cèdent une partie de leur chaleur à la grille réfractaire usuelle 16 du régénérateur.
Dès que la température de la maçonnerie de la grille placée dans les régénérateurs 8 a baissé dans une mesure telle qu'un réchauffage suffisant des agents n'est plus obtenu, on change la direction de passage du courant des agents. Par exem - ple les régénérateurs qui étaient auparavant parcourus par les gaz de fumée reçoivent maintenant de l'air ou du gaz combustible
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et, d'autre part, desgaz d'échappement chaudssont introduits dans les régénérateurs placés en face de ceux-ci.
Il est prévu ici dans les murs 4 des chambres de cokéfac - tion 1 une série de canaux horizontaux 17 et de canaux verticaux 18. Ces murs sont faits en une maçonnerie en une seule couche en briques réfractaires. Les canaux 17 et 18 sont formés dans le mur de chauffage en ménageant sur toutes les briques de ces murs des évidements en forme de rainures, qui s'étendent sur les côtés des briques parallèlement à la surface du mur et qui sont placés à l'intérieur de la maçonnerie. Ces évidements en forme de rainures sont disposés de façon que les évidements de briques voisines soient tournés les uns vers les autres dans le mur terminé.
Les canaux horizontaux 17 des murs des chambres sont donc constitués pour moitié par les évidements de dessus de l'une des rangées ou couches de briques et pour l'autre moitié par les évidements de dessous de la rangée ou couche de briques placée dessus.
Comme les cloisons sont faites en général dans l'appareil de maçonnerie, il est nécessaire de prévoir des trous médians 19 dans les briques séparées pour établir les canaux muraux verticaux 18. Ces trous sont rationnellement percés dans celles des briques qui ont les plus grandes dimensions, afin d'éviter autant que possible des points faible's dans la maçonnerie.
Comme indiqué dans les figs. 2 et 1, les canaux verticaux 18, dans lesquels tous les canaux horizontaux 17 des murs des chambres débouchent, communiquent à l'extrémité supérieure par des canaux circulaires 20 du plafond des chambres avec l'espace collecteur de gaz de la chambre. Cette communication permet d'é- vacuer dans l'espace collecteur de gaz les gaz de distillation pénétrant par exemple dans la partie inférieure de la chambre dans les murs de celle-ci ou dans les canaux 17,18, sans que les gaz aient à traverser la charge de la chambre.
L'invention présente une importance particulière pour les
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fours chambres horizontales ou analogues, qui servent à la cokéfaction à température moyenne de combustibles en vue de produire du gaz et du coke pour chauffage ménager. Dans ces fours à coke, la température des murs de la chambre est aonsi - dérablement plus basse que dans les fours qui sont utilisés pour la production de coke normal de haut-fourneau. On sait aussi qu'il se produit toujours dans les murs des chambres des fours à coke usuels une décomposition des hydrocarbures pénétrant dans les joints de maçonnerie. Au cours de cette décomposition, il se forme des hydrocarbures élémentaires, qui se déposent sous forme de graphite dans les joints de maçonnerie et qui remplissent plus ou moins ces joints.
De cette façon, on peut dans certaines circonstances, avec un four à coke normal à haute température, obtenir une imperméabilité aux gaz relative- ment élevée des murs de la chambre sans action extérieure.
Mais, aux températures considérablement plus basses aux - quelles les murs des chambres sont chauffés dans la cokéfaction à température moyenne, cette décomposition de l'hydrocarbure avec séparation d'hydrocarbure élémentaire ne se produit pas ou ne se produit que dans une si faible mesure qu'on ne peut en aucun cas observer un auto-étanchéiage des joints de la maçon - nerie. C'est pourquoi il faut attacher une importance toute particulière à obtenir une construction de mur aussi imperméable que possible dans des fours à, température moyenne.
L'imperméabilité aux gaz des murs de la chambre obtenue par le réseau de canaux muraux peut encore être accrue, notam - ment pour des fours à coke à température moyenne, conformément à l'invention, en augmentant l'épaisseur des briques des murs.
Pour la cokéfaction à haute température, on choisit normalement pour les murs des chambres-une épaisseur de brique d'environ 100 à 110 mm. Dans des fours à température moyenne comportant un réseau de canaux muraux ou même en l'absence d'un pareil réseau, on augmente rationnellement l'épaisseur des briques jusqu'à
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environ 130 à 150 mm. Afin de compenser la plus grande chute de température dans le mur de la'chambre impliquée par cet accrois- sement de l'épaisseur des briques, il faut ensuite élever les températures dans les canaux de chauffe du mur. Ceci implique aussi une élévation de la température de la maçonnerie dans les parties des murs des chambres voisines des canaux de chauffe.
Cette élévation de température suffit pour permettre d'atteindre l'ordre de température auquel la décomposition avantageuse men - tionnée ci-dessus d'hydrocarbures avec séparation d'hydrocarbure élémentaire se produit, de sorte qu'un auto-étanchéiage plus ou moins étendu des joints de la maçonnerie se fait dans les par - ties voisines des canaux de chauffe par dépôt d'hydrocarbure ou de graphite.
REVENDICATIONS.
1. Batterie de fours à coke avec parois en briques sépa - rées, caractérisée en ce que, dans les parois en une seule cou- che de briques, qui forment les chambres de réaction ou cornues, et (ou) le cas échéant dans d'autres cloisons séparatrices en une seule couche de la maçonnerie, sont prévus des canaux hori- zontaux et verticaux formés par des évidements en forme de rainures s'étendant parallèlement à la surface du mur et prati - qués au milieu des côtés de chacune des briques tournés vers l'intérieur du mur, cesévidements ou renfoncementsétant dis - posés de telle sorte que dans la cloison terminée les évidements des briques voisines soient tournés les uns vers les autres.