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Four à coke.
La présente invention est relative à la cokéfaction du charbon et elle présente notamment de l'intérêt pour les usines à gaz de moyenne ou petite importance.
Bien que l'industrie du gaz soit préoccupée de produire un coke plus facilement inflammable et qu'un tel coke puisse être produit dans des fours à température moyenne et dans des fours à basse température, aucun de ces types de four n'est employé excepté dans quelques installations très importantes, un fait qui prouve que ces fours ne sont pa.s encore adaptés aux besoins des usines à gaz d'importance moyenne.
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Les fours à température moyenne, faits en maçonnerie, présentent l'avantage d'être presque complètement à l'abri d'une surchauffe, maisla cokéfaction est trèslente quand on emploie des chambres de four de largeur normale, de sorte qu'il faut un grand nombre de fours. Pour abréger la durée de cokéfaction, on a proposé de faire les fours trèsétroits, mais dans ce cas le coke tend à coller dans les fours en raison de la contraction insuffisante, ce qui a pour effet d'endommager les fours, et étant donné que leur faible largeur exclut la possibilité d'envoyer un homme dans les fours pour les réparer, les fours de ce type ont été abandonnés à nouveau presque complètement.
La cokéfaction à basse température dans des cornues en fer implique l'éventualité que le coke adhère dans les cornues et, par conséquent, la tentation que doit éprouver le préposé à la conduite des fours de surchauffer le fer pour rendre possible le défournement du coke. Pour obvier à ces deux risques, le four à basse température moderne est protégé par un jeu complet d'instruments d'enregistrement pré- cis et de mécanismes de commande automatiques, y compris des ventila.teurs coûteux pour la recirculation de gaz de combus- tion, qui tous créent d'importantes depenses. Pour la conduite d'une telle installation il faut un personnel de techniciens coûteux, qui n'est guère disponible dans les installations de petite ou moyenne importance et qui y coûterait trop cher.
Le coût élevé de ces installations se trouve encore accrû par la trèsfaible production de gaz y obtenue, qui exprimée en calories par tonne de charbon, n'atteint que 40% de celle obtenue en opérant à température élevée. Pour combler ce déficit, une petite usine à gaz, qui à ce jour carbonisait 40 tonnes en vingt-quatre heures, doit cokéfier 100 tonnes si elle passe à la cokéfaction à basse température, ce qui exige notablement plus
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de capital.
Ces difficultés ne sont pas surmontées même par les fours à basse température du type le plus moderne récemment installés dans une grande usine à gaz, qui utilise des pié- droits de fer chauffés intérieurement disposés dans une en- veloppe commune où. sont recueillis les gaz distillés, les piédroits étant déplacés en sens opposés à l'intérieur de l'enveloppe en vue du défournement du coke achevé..Ce type. de four obvi.e au risque que le coke adhère dans les chambres, mais il exige que toutes les chambres à charbon contenues dans l'enveloppe soient manoeuvrées sensiblement en même temps, ce qui exige un appareillage multiple trop coûteux pour une usine à gaz d'importance moyenne.
Il entra.±ne aussi la perte d'une grande quantité de gaz distillés et leur allu- mage au moment où on ouvre l'enveloppe, ainsi que de notables pertes de chaleur dues à l'air froid entrant dans l'enveloppe.
En outre, on a trouvé que pour de petites usines à gaz, où cependant au moins trois ou quatre unités productrices de gaz sont nécessaires pour assurer l'uniformité voulue de la qua- lité du gaz, le four est trop coûteux par suite du grand nom- bre de ses parties constitutives.
La présente invention a pour but de procurer un four à l'aide duquel des usines à gaz de petite et moyenne importance puissent produire économiquement, à volonté, du coke à température moyenne ou du coke à basse température, de préférence le premier.
A cet effet, suivant l'invention, on emploie un four à coke comportant plusieurs chambres de cokéfaction comprises chacune entre des piédroits mobiles chauffés inté- rieurement, caractérisé en ce que chaque chambre est obturée individuellement de manière étanche par rapport à l'atmosphère à l'exception d'une sortie pour les distillats.
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Chaque chambre de cokéfaction peut être pourvue de sa sortie extérieure particulière pour les distillats et chaque piédroit peut comporter sa sortie particulière pour les gaz de chauffe brûlés, et dans ce cas des chambres adja- centes sont complètement séparees l'une de l'autre par le piédroit situé entre elles. Ou bien les chambres de cokéfaction peuvent être raccordées entre elles par groupes ou séries par l'intermédiaire de conduits de communication percés dans cer- tains des piédroits, et dans ce cas il y a une seule sortie de distillats extérieure pour chaque groupe de chambres rac- cordées entre elles.
Enfin, toutes les chambres a charbon peuvent être raccordées entre elles en un seul groupe par des conduits traversant tous les piédroits excepté les deux pié- droits d'extrémité, et dans ce cas il ne faut qu'une seule sortie de distillats extérieure pour la totalité du four.
Ces sorties mènent à une conduite collectrice principale pour le distillat, tandis que les sorties de gaz de chauffe mènent à un carneau de gaz perdus auquel elles sont reliées respec- tivement par des raccords flexibles, de façon qu'on puisse exécuter le mouvement d'écartement des piédroits. Chacune des sorties de gaz comporte aussi sa vanne particulière, de sorte que lorsqu'il n'y a qu'une sortie par chambre ou groupe de chambres, chaque chambre ou groupe de chambres peut être coupé à tour de rôle de la conduite collectrice principale alors qu'on décharge ou qu'on recharge la chambre ou le groupe de chambres.
En outre, de préférence, chaque chambre est comprise entre deux piédroits de maçonnerie chauffes intérieurement dont chacun est maintenu sur ses quatre faces étroites entre des tôles d'encadrement en fer qui peuvent être serrées élas- tiquement contre le piédroit pour assurer l'étanchéité aux gaz
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de la maçonnerie supérieure et pour permettre en même temps au piédroit de subir la dilatation thermique.
Il est à noter qu'avec cette disposition il ne faut aucune enveloppe commune pour les piédroits, étant don- né que chaque chambre constitue un élément autonome parce qu'elle est obturée de manière étanche à ses bords supérieur et inférieur par des portes amovibles et, à ses bords verti- caux, de préférence par une matière de scellement flexible telle que l'argile.
On décrira ci-après une forme d'exécution préférée de l'invention en se référant aux dessins schématiques anne- xés, dans lesquels:
Fig. 1 est une vue en bout, partie en coupe, mon- trant la disposition générale de quatre piédroits de maçon- nerie chauffés intérieurement ,, suspendus de manière qu'on puisse ouvrir à volonté l'une ou l'autre des chambres de cokéfaction pendant que les autres restent fermées et en fonctionnement;
Fig. 2 est une vue en bout plus détaillée de deux piédroits bloqués ensemble dans la position fermée;
Fig. 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la fig.2, montrant l'intérieur d'un piédroit chauffé intérieure- ment;
Fig.
SA montre une variante de la disposition repré- sentée sur la fig.3;
Fig. 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la fig.2;
Fig. 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la fig.2, montrant l'intérieur d'une chambre de cokéfaction;
Figs. 6 et 7 sont respectivement une vue en élé- vation et une vue en plan du dispositif servant à bloquer ensemble les piédroits;
Fig. 8 est une coupe de la sortie de gaz d'une chambre de cokéfaction;
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Figs. 9 et 10 sont respectivement une vue de face et une vue en bout du dispositif servent à écarter et à fermer les piédroits;
Fig.
Il est une coupe fragmentaire d'une autre disposition, dans laquelle deux chambres de cokéfaction com- portent une sortie de gaz commune;
Figs. 12 et 13 sont respectivement une coupe transversale et une coupe longitudinale d'un dispositif servant à serrer la tôle de recouvrement supérieure sur une chambre de cokéfaction;
Figs. 14 et 15 sont respectivement une vue en plan et une vue en bout d'un angle d'une chambre de cokéfaction;
Fig. 16 est une coupe suivant la ligne 16-16 de la fig.14;
Fig. 17 est une coupe suivant la ligne 17-17 de la fig.14;
Fig. 18 est une coupe suivant la, ligne 18-18 de la fig.16;
Fig. 19 est une coupe suivant la ligne 19-19 de la fig.15;
Figs. 20 et 21 sont respectivement une vue de face et une vue de côté d'un dispositif servant à enlever les portes inférieures des chambres de cokéfaction;
Figs. 22 et 23 sont respectivement une vue en plan et une vue en elévation d'un détail représenté sur les figs. 20 et 21;
Figs. 24 et 25 sont respectivement une vue en plan et une vue en élévation d'un autre détail représenté sur les figs. 20 et 21;
Fig. 26 montre une variante du dispositif pour ob- turer une chambre de cokéfaction;
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Fig. 27 représente un four comportant quatre cham- bres de cokéfaction manoeuvrables individuellement, ayant -une sortie commune pour les gaz distillés;
Fig. 28 montre un four dont les chambres sont divisées en deux groupes, chaque groupe étant pourvu de sa sortie de gaz particulière et les deux groupes étant séparés l'un de l'autre;
et
Fig. 29 montre un four comportant quatre chambres de cokéfaction dont chacune est séparée des autres et de l'atmosphère, entre ses piédroits, chaque chambre ayant sa sortie de gaz particulière.
La fig. 1 est une vue en bout de quatre piédroits mobiles 31, 32, 33 et 34 chauffés intérieurement, dont cha- cun est suspendu par une paire de tringles de suspension 35 à une superstructure 36 de manière qu'une chambre de cokéfac- tion comprise entre deux piédroits adjacents quelconques puisse être ouverte en faisant osciller les piédroits eh' sens opposés.
En service, les deux piédroits entre lesquels est comprise la chambre sont bloqués ensemble d'une manière dé- crite ci-après, et les quatre bords de la chambre de coké- faction sont obturés de manière étanche par des portes amo- vibles 37 et 38, disposées respectivement au-dessus et en- dessous, et par de l'argile lutant les bords verticaux 39 sur toute leur longueur, tandis que les piédroits sont chauf- fés intérieurement au moyen de tuyaux d'admission d'air et de gaz respectifs 40 et 41 entrant dans chaque piédroit par cha- cune de ses faces verticales étroites.
Le premier et le dernier de ces piédroits'mobiles sont protégés contre des pertes de chaleur vers l'atmosphère par d'épaisses couches,de matière isolante 42 qui sont sup- portées sur des prolongements 43 de tôles d'encadrement in-
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férieures et qui sont maintenues en position contre les piédroits mobiles par des poutrelles 44.
Sur les figs. 2, 3, 4 et 5, qui montrent d'autres détails de construction d'une chambre de cokéfaction, chaque piédroit est construit en maçonnerie réfractaire 45 (fig.3) et est conformé avec un creux intérieur 46 dans lequel on fait circuler des gaz de chauffe. Les deux plus grandes faces opposées des piédroits de maçonnerie présentent aussi des creux 47 (fig.4) tels que lorsqu'on dispose deux piédroits face contre face, les creux constituent ensemble une chambre de cokéfaction 48.
Chaque piédroit de maçonnerie est entouré sur ses faces étroites, et maintenu ensemble, par une charpente com- plète constituée par une tôle d'encadrement inférieure 49 et deux poutres 50, par des tôles d'encadre.ment latérales 51 et des poutres latérales 52, et par une tôle d'encadrement supérieure 53 et des poutres supérieures 54. Les poutres sont reliées entre elles aux quatre angles de manière à permettre la dilatation thermique des piédroits de maçonnerie.
Comme le montre par exemple la fig.3, chaque angle de la ma- çonnerie est surmonté d'une cornière 53A (voir fig.5) qui est fixée respectivement aux tôles d'encadrement supérieure et latérale 53 et 51 par des boulons traversant des boutonnières des tôles.
En se reportant plus spécialement aux figs. 5 et SA, on notera que lorsque le piédroit est chauffé, la dilatation de la maçonnerie enfermée entre les tôles d'encadrement laté- rales peut ne pas être entièrement uniforme et aussi que les poutres latérales 52 peuvent fléchir n'étant retenues qu'à leurs extrémités supérieure et inférieure, dans lequel cas la maçonnerie de la partie médiane du,piédroit serait soumise à une pression moindre que la maçonnerie des extrémités supérieure
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et inférieure du piédroit. Dans les deux cas, un bombement du piédroit peut se produire, et pour y obvier il est avanta- geux d'intercaler entre les tôles d'encadrement latérales 51 et les poutres latérales 52 une série de lames de ressort courbes 51A (fig.3A), par exemple semi-elliptiques.
Pour obvier à toute possibilité que les briques ré- fractaires glissent latéralement hors de l'emprise des tôles d'encadrement latérales supérieure et inférieure encerclantes pendant que les piédroits sont en service, toutes les tôles d'encadrement peuvent être conformées avec des brides 51B relevées à 90 , qui contournent les bords de la maçonnerie et qui les attaquent des côtés. Pour que les faces des pié- droits puissent être amenées en contact les unes avec les au- tres, les bords aux angles de la maçonnerie sont creusés pour recevoir les brides.
Sur la fig.3, l'écartement entre les deux poutres inférieures 50 est suffisant pour permettre de loger entre elles un carneau de sortie 55. Les carneaux de sortie 55 . partant des différents piédroits sont reliés à un carneau commun 56 par des raccords étanches flexibles 57 qui per- mettent d'exécuter le mouvement d'écartement des piédroits.
Les carneaux de sortie 55 des piédroits successifssont de préférence disposés en quinconce, c'est-à-dire alternativement à droite et à gauche, ceux des piédroits 31 et 33 étant dis- posés à gauche du piédroit et ceux des piédroits 32 et 34 étant disposés à droite (voir aussi fig.l), de manière à -laisser suffisamment de place pour donner facilement accès ,aux piédroits et aux racc ords flexibles 57. Les gaz perdus recueillis dans le carneau commun 56 peuvent être envoyés à une chaudière chauffée par la chaleur des gaz perdus ou à A un récupérateur de chaleur( non représentés). Si on le désire,
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les carneaux de sortie 55 peuvent faire saillie sur les côtés des piédroits et être coudés ensuite verticalement de haut en bas.
Chacun des piédroits chauffés intérieurement contient des cloisons horizontales 58 divisant son creux en carneaux 59 dans lesquels on brûle et on fait circuler du gaz et de l'air introduits par les tuyaux d'admission 40 41. Le combustible et l'air entrants sont injectés dans les carneaux à une notable vitesse, créant ainsi une vive recirculation des gaz de combustion déjà contenus dans les carneaux, de sorte que la chaleur de cokéfaction est distri- buée uniformément. Les flèches 60 indiquent la façon dont les gaz brûlés sont recirculés sous l'action des gaz et de l'air frais entrant par les tuyaux d'admission dans le sens des flèches 61 et atteignant finalement le carneau inférieur 59A pour s'en aller par le carneau de sortie 55.
Comme on peut le voir sur la fig. 1, les tuyaux d'admission correspondants 40 et 41 de piédroits successifs sont disposés en quinconce, c'est-à-dire alternativement sur les côtés droit et gauche des piédroits successifs, pour permettre d'accéder facilement aux tuyaux et aux piédroits.
Chaque chambre de cokéfaction est complètement obtu- rée contre un échappement de gaz distillés vers l'atmosphère ou dans une autre chambre; elle est pourvue de portes supé- rieure et inférieure respectives 37 et 38 particulières qui sont toutes deux isolées et cunéiformes, et ses bords verticaux sont scellés en appliquant un lutage d'argile humide 62 en- foncé dans la gorge formée entre des brides 63 des tôles d'en- cadrement latérales 51. Dans le haut et dans le bas des bords verticaux de la chambre, la gorge formée entre les brides 63 est bifurquée (voir fig.15) de manière que le lutage d'argile
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contourne les portes cunéiformes supérieure et inférieure 37 et 38 jusqu'à l'endroit où il vient en contact avec des tôles supérieure et inférieure respectives 64 et 65 des portes.
Les portes supérieure et inférieure respectives 37 et 38 ont la forme de coins faits principalement en matière isolante et elles pénètrent assez profondément dans la chambre de coké- faction afin de maintenir le charbon et les distillats à l'écart des parties plus froides du four. Dans le cas de fours très hauts on peut faciliter l'application du lutage d'argile au moyen d'un ascenseur à commande électrique 66 (fig.3) sur lequel l'ouvrier se déplace pour appliquer le lutage.
Deux piédroits adjacents sont serrés -ensemble au moyen de crochets 67 qui tournent sur des boulons 68 et qu'on peut ancrer sur des broches 69. Les crochets sont représentés plus en détail sur les figs. 6 et 7, et il est à noter que le crochet 67 est conformé avec une came 70 qui, Lorsqu'on pousse le crochet par dessus la broche 69, attire les piédroits l'un vers l'autre. Toutefois, quand on ouvre et on ferme simulta- nément un groupe de chambres, des dispositifs d'attache pour les chambres distinctes deviennent superflus et il suffit de monter des dispositifs d'ancrage pour l'ensemble du groupe de chambres.
Ainsi, par exemple, de longs boulons s'étendant horizontalement sur l'ensemble des chambres d'un groupe con- viennent pour la fin précitée, et dans ce cas les boulons, serrés en position, peuvent servir à rendre.étanche une tôle d'encadrement latérale par rapport à la tôle voisine. On amé- liore encore davantage l'étanchéité en équipant les tôles.d'en- cadrement de rebords métalliques réglables ou en intercalant une garniture d'asbeste entre les bords jointifs de deux tôles d'encadrement.
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Comme le montre la fig.8, chaque chambre à charbon 48 est équipée d'une conduite de sortie particulière 71 pour les distillats gazeux. La conduite de sortie 71 est raccor- dee à une conduite collectrice principale commune 72 par une vanne 73 permettant de couper de la conduite principale l'une ou l'autre des chambres pendant qu'on ouvre cette chambre pour défourner le coke, les autres chambres restant entretemps reliées à la conduite principale et continuant leur operation de cokéfaction. Afin que la conduite de sortie 71 ne gêne pas le travail de lutage des bords verticaux de la chambre, on la fait passer dehors à travers la tôle d'encadrement supérieure 53 entre les poutres supérieures 54. Comme alternative, la conduite de sortie peut être fixée à la tôle de recouvrement supérieure.
Comme les carneaux de sortie de gaz perdus 55, les conduites de sortie de distillat gazeux 71 sont de pré- férence aussi disposées en quinconce, celles des chambres 31 et 33 étant situées à gauche et celles des chambres 32 et 34 étant situées à droite, de manière à rendre plus accessibles les chambres en géneral.
Deux raccords flexibles sont intercalés dans chaque conduite de sortie 71 ; leraccord inférieur 74 est un raccord à rotule sec disposé au niveau du point de pivotement infé- rieur 75 des tringles de suspension 35, tandis que le raccord flexible supérieur 76 a la forme d'un joint hydraulique cons- titué par un manchon 77 plongé dans une cuvette annulaire rem- plie d'eau 78 alimentée par une conduite d'eau principale 79.
Ce joint supérieur 76 est disposé au niveau du point de pivo- tement supérieur 80 des tringles de suspension 35; avec cette disposition, lorsqu'on fait osciller en dehors le piédroit suspendu, les mouvements des tringles de suspension 35 et des
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conduites de sortie 71 sont parallèles et, par conséquent, ne se gênent pas mutuellement. La partie inférieure de chaque tringle de suspension est divisée en deux branches 35C et 35D (voir Fig.l) entre lesquelles passe la conduite de sortie 71.
Les figs. 9 et 10 représentent le dispositif préféré pour écarter et rapprocher les piédroits. Le'dispositif est constitué par deux leviers 81 montés à pivot sur un chariot 82 roulant sur des galets 83 qui sont supportés surla super- structure 36 à laquelle sont aussi suspendues les tringles 35. En actionnant de manière appropriée un piston dans un cy- lindre hydraulique 84, on peut abaisser les leviers 81 pour les introduire dans des gorges 85 comprises entre des brides 86 des poutres supérieures 54 ou les relever pour les retirer de ces gorges.
Lorsque les leviers 81 sont engagés dans les gorges 85, on peut les écarter l'un de l'autre à l'aide d'un système de bielles à genouillère actionné par un moteur 87 qui est supporté sur le chariot 82. Les bielles 88 de la ge- nouillère sont poussées de haut en bas par la rotation d'une vis 89 entraînée par le moteur 87 par l'intermédiaire dun engrenage conique 90 et d'une transmission à chaîne 91.
Le chariot 82 porte aussi de préférence un jeu de racloirs 92 qu'on peut abaisser dans la chambre de cokéfaction pour séparer des piédroits de la chambre tout coke adhérent.
Ces racloirs grattent non seulement les surfaces de cokéfac- tion 93 (fig.4) des chambres de cokéfaction 48, mais encore les brides moulées 63 des tôles d'encadrement verticales la- térales 51 et les surfaces de maçonnerie 94 qui délimitent les conduits verticaux 95 situés entre les brides 63 et la chambre de cokéfaction proprement dite, surfaces sur lesquelles
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tendent à s'accumuler des dépôts de brai et le charbon non cok éfi é.
Soit un four à coke constitue de quatre piédroits; lorsqu'on veut ouvrir une chambre d'extrémité et écarter le piédroit d'extrémité des trois autres piédroits, le piédroit d'extrémité se déplace d'une plus grande distance que les autres en raison de la différence de poids, tandis que lors- qu'on ouvre la chambre de cokéfaction médiane, les deux grou- pes de deux piédroits situés de part et d'autre de la chambre se déplacent de distances égales vu que les deux groupes de piédroits ont le même poids. Le chariot 82 portant l'appareil à écarter les piédroits adapte automatiquement sa position à ces différents mouvements des piédroits en roulant simplement sur ses rails et en prenant une position médiane par rapport aux deux faces de la chambrede cokéfaction ouverte.
Il en résulte que les racloirs 92 grattant le coke sont toujours dans la position propre à leur travail quand le mouvement d'écartement est eff ectué.
On referme les piédroits en renversant la marche du moteur 87, et si on le désire, le mouvement de fermeture peut être aidé en installant des dispositifs à commande méca- nique qui serrent les piédroits l'un contre l'autre avant qu'on pousse les crochets 67 par dessus les broches 69.
Dans le cas d'installations relativement importantes, il est possible d'employer un appareillage capable d'enlever simultanément de toutes les chambres d'un four les portes su- périeures et les portes inférieures. On ouvre alors les cham- bres soit en même temps, soit immédiatement les unes après les autres et on les recharge de charbon simultanément. De cette manière, on peut à chaque manoeuvre enfourner de grandes quantités de charbon et défourner tout le coke.
Lorsqu'il est prévu un appareillage de manoeuvre
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chargeant toutes les chambres simultanément, il devient évi- demment peu important que les chambres soient obturées les unes par rapport aux autres. En fait, toutes les chambres peuvent alors communiquer entre elles, comme le montre la fig.27, et ne comporter qu'un seul ou éventuellement deux tuyaux de sortie 71 pour les di stillats. Toutefois, toutes les chambres doivent être obturées par rapport à l'atmosphère.
Les communications entre les chambres ont alors de préférence la forme de conduits 71A percés dans les parties supérieures des piédroits. Un pareil conduit peut aussi être percé dans un piédroit d'extrémité, de manière à relier les chambres à travers le piédroit d'extrémité à la conduite collectrice de gaz.
Comme alternative, il serait possible (comme le montre la fig.28) de rendre fixe la position d'un piédroit, par exemple 33, situé au milieu du four, et d'écarter de ce piédroit fixe tous les autres piédroits. Dans ce cas il se- rait avantageux d'avoir un appareillage qui écarte d'abord une moitiédes piédroits, puisl'autre moitié.
En outre, avec une telle disposition, il serait utile d'aménager dans les espaces situés au-dessus de la charge deux groupes de con- duits communicants 71A et 71B, un pour chaque demi-groupe de chambres de cokéfaction, le piédroit immobile médian étant le seul piédroit exempt d'un tel conduit et la chambre d'ex- trémité ou extérieure de chaque demi-groupe étant pourvue d'une sortie de gaz 71 ou 71a qui sert pour toutes les cham- bres d'un groupe par l'intermédiaire des conduits de communi- cation.
La fig. 29 est une représentation schématique d'un montage analogue à celui de la fig.l, dans lequel chaque cham- bre comporte sa sortie particulière 71 et est obturée entre
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ses piédroits par rapport à l'atmosphère et à toutes les autres chambres.
En se reportant à nouveau à la fig.4, on voit que les surfaces intermédiaires 94 des piedroits sont de préfé- rence creusées de conduits verticaux 95 qui servent de car- neaux pour les vapeurs distillees s'infiltrant à travers le joint étroit entre les piédroits de maçonnerie portant l'un contre l'autre. Les gaz entrant dans ces conduits 95 se ren- dent de bas en haut dans la chambre collectrice de distillats 96 (ig.l) et par delà celle-ci, par la sortie 71, dans la conduite principale 72.
Dans les installations importantes, où le temps disponible pour les opérations de détournement et de recharge- ment est court, il serait avantageux de s'arranger pour vider et recharger deux ou plusieurs chambres simultanément. A cette fin, deux chambres de cokéfaction adjacentes peuvent être rac- cordées entre elles comme c'est représenté par exemple sur la fig. Il, une conduite de sortie 71 servant pour deux chambres par l'intermédiaire de conduits 97 et 98, ou comme c'est re- présenté sur les figs. 27 et 28.
On décrira ci-après plus en détail les portes su- périeure et inferieure respectives 37 et 38 et les disposi- tifs pour les ouvrir et fermer, la porte supérieure étant représentée sur les figs. 12 à 18. La porte 37 elle-même est constituée par une tôle de recouvrement métallique 64 dont les bords sont serres de haut en bas sur les bords de la tôle d'encadrement supérieure 53. La pression requise est produite par une série de poids de fer 100 (figs. 12 et 16) disposés sur la surface de la tôle de recouvrement 64 de manière à assurer une pression uniformément répartie même quand les bords de la tôle de recouvrement ne sont pas entièrement
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parallèles à la tôle d'encadrement supérieure 53.
On soulève la tôle de recouvrement 64 en hissant deux crochets 101 (voir aussi fig.9) attaquant des consoles 102 attachées à une pou- trelle 105 qui est montée mobile dans une série de cadres rectangulaires 104 dont ceux d'extrémité comportent des cloi- sons 105. Lorsqu'on hisse les crochets 101., la poutrelle 103 monte jusqu'à ce qu'elle vienne en contact avec les extrémités supérieure des cadres 104, après quoi la plaque de recouvre- ment 64 se soulève.
L'aménagement d'un mouvement perdu entre la poutrelle ion et les cadres rectangulaires 10,4 présente l'avantage que lorsque la tôle de recouvrement 64 est serrée de haut en bas, elle peut s'adapter au contour des surfaces supérieures de la tôle d'encadrement 53 quand bien même celle-ci serait gauchie à la suite d'une dilatation thermique inégale de la maçonnerie.
Les tôles d'encadrement supérieures 5 sont elles- mêmes serrées élastiquement sur le dessus de la maçonnerie par une série de ressorts 106 (fig.12) dont chacun est com- primé entre un collier 107 (fixé aux poutres supérieures 54 par une plaque 108) et une bride 109 d'un manchon 110 vissé sur un boulon 111 qui est fixé à un bossage de la tôle d'en- cadrement supérieure 53. La pression exercée par le ressort 106 peut être réglée en vissant dans l'un ou l'autre sens le manchon à bride 110 sur le boulon 111. Si c'est nécessaire, on peut employer deux rangées de ressorts de ce genre dispo- sés le long de la surface des tôles d'encadrement.
Le lutage d'argile 62 appliqué sur les bords ver- ticaux de chaque chambre de cokéfaction 48 se divise au ni- veau des portes supérieure et inférieure respectives 37 et 38 et se ramifie dans deux gorges 112 et 113 qui, dans le cas de la porte supérieure 37, s'étendent de bas en haut
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autour de la porte et tournent d'un angle droit au-dessus de la porte pour se prolonger horizontalement sous forme de gorges 114 et 115 au-dessus de la tôle de recouvrement 64.
Les gorges sont comprises entre deux brides 116 de la tôle d'encadrement supérieure bô et de courtes brides 117 de la tôle de recouvrement 64.
Le mécanisme servant à actionner la porte inférieure est représenté sur les figs. 20 à 24.
La porte inférieure 38 comporte une tôle de recou- vrement 65 serré de bas en haut de manière que ses bords portent contre la tôle d'encadrement inférieure 49, la porte étant maintenue dans cette position par une série d'organes d'ancrage tournants 118 et étant serrée à force contre la tôle d'encadrement inférieure 49 par la rotation de vis 119 qui portent contre les organes d'ancrage 118 et qui prennent appui contre la tôle de recouvrement 65. De préférence, il est prévu plusieurs de ces organes avis.
Le mécanisme servant à ouvrir la porte inférieure 38 comporte deux consoles 120 fixées à la porte et munies de brides 121. Un chariot 122 portant une soute à coke 125 et roulant sur des rails 124 est équipé de deux poutrelles de guidage 125 sur lesquelles glissent deux mâchoires 126 qu'on peut faire avancer pour attaquer les bridas 121 de la porte 38 en actionnant une transmission à chaîne 127 après que les poutrelles de guidage ont été élevées à un niveau approprié. On élève les poutrelles 125 en faisant tourner une manivelle 128 qui fait tourner une vis sans fin 129, une roue à vis130 et une vis131 dont la rotation sert à élever ou à abaisser les poutrelles 125.
En même temps que les poutrelles de guidage 125 s'élèvent à leur niveau supérieur, un godet-conique 132 de
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section transversale intérieure carrée vient s'emboiter sur un bout carré 133 de section correspondante ' , un ressort 134 (fig.23) étant monté pour le cas où le bout carré 133 n'entrerait pas de manière douce dans le godet 132. Ensuite on fait tourner un volant a main 135 pour provoquer un con- tact convenable entre le godet et le bout carré et pour faire tourner la vis 119 qui appuie sur la porte inférieure 38, de sorte qu'on relâche la pression exercée sur la porte par les organes d'ancrage 118. Puis on fait pivoter chaque organe d'ancrage,118 à l'aide d'un levier 136 dont la partie supé- rieure est bifurquée de façon à pouvoir s'enfourcher sur l'organe d'ancrage 118.
De cette manière, l'organe d'ancrage s'écarte de ses supports 137, si bien que l'organe d'ancrage 118, la vis 119 et la porte 38 peuvent être tous abaissés.
On atteint ce but en faisant tourner la manivelle 128 de ma- nière à abaisser les poutrelles 125, après quoi on amène sous la chambre la soute à coke 123 et on écarte les piédroits.
Une chute prématurée du coke est empêchée par la courbure 47A de la partie inférieure des piédroits de maçonnerie (voir figs.
4 et 21).
Beaucoup de variantes de la forme d'exécution de l'invention, décrite ci-dessus, rentrant toutes dans le cadre de l'invention, se présenteront à l'esprit des gens de métier.
Par exemple, l'invention n'est pas limitée aux piédroits en. maçonnerie ni à la cokéfaction à température moyenne bien qu'elle ait été principalement conçue pour ce procédé. Il est évident que le four peut être employé pour des températures un peu plus élevées que les températures moyennes et qu'il peut aussi être utilisé pour de basses températures;
dans ce dernier cas les piédroits pourraient être faits soit en maçonnerie, soit en acier à faible teneur en carbone, l'acier
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étant protégé contre une surchauffe locale pa.r l'aménagement de chambres de combustion spéciales établies dans chaque piédroit, tandis que la transmission de chaleur et la recir- culation des gaz de chauffedans les piédroits peuvent être intensifiées à l'aide de ventilateurs montés dans chaque piédroit ou à l'aide d'un ventilateur extérieur commun à tous les piédroits. -Les tuyaux d'admission d'air 41 peuvent être omis et l'air peut être aspiré dans les piédroits à l'aide de brûleurs à gaz à haute pression aspirant l'air, ou pa.r un tirage naturel agissant à travers le carneau à gaz perdus 55, ou par les deux.
Au lieu d'être suspendus à des tringles de sus- pension, les piédroits peuvent être montés de manière à pouvoir se déplacer sur des galets ou à être guidés sur des glissières lubrifiées. Comme alterna.tive, les tringles 35 (fig.l) peuvent être suspendues à des blocs glissant ou roulant sur les poutres 36.
Les carneaux intérieurs des piédroits peuvent être disposés horizontalement ou verticalement, et lorsqu'ils sont verticaux, les brûleurs peuvent être situés dans le haut et en-dessous des piédroits, ou seulement en-dessous des pié- droits; dans les deux derniers cas le carneau à gaz perdus 55 est logé dans les faces latérales verticales entre les poutres 52.
Au lieu d'employer de l'argile lutant des gorges des bords verticaux des piédroits, il est possible d'employer des portes étroites actionnées mécaniquement, munies de rebords métalliques qu'on serre contre les tôles d'encadrement la.té- rales en fer d'une manière analogue aux portes inférieures.
Dans ce cas on peut appliquer des scellements ou lutages en argile dans les quatre angles.
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On peut aussi employer une matière de lutage pour aider l'obturation de la porte supérieure et/ou de la porte inférieure.
Dans le cas d'un charbon fournissant du coke lourd qui tombe facilement de la chambre à coke quand on en écarte les piédroits, il suffit d'un très faible mouvement d'écarte- ment, et dans ce cas les brides latérales verticales 138 (fig.
26) peuvent être reliées entre elles en permanence par un diaphragme flexible 159 dont les extrémités supérieure et inférieure sont de préférence scellées par un lutage d'ar- gile aux portes supérieure et inférieure.
Un grand nombre d'avantages sont inhérents à ces nouveaux fours. -En rendant toutes les chambres à charbon in- dépendantes les unes des autres et. en n'ayant pas d'enve- loppe commune, on simplifie très notablement le four et on rend beaucoup plus accessibles ses piédroits. Ceci présente une importance spéciale dans le cas de piédroits en maçonne- rie, étant donné qu'on peut par exemple atteindre les joints et toutes fissures de la maçonnerie et les asperger de ciment de tous les côtés afin de les conserver étanches aux gaz.
La charpente de fer encadrant la maçonnerie est visible et accessible, et les tuyaux pour l'admission de gaz combustible, ou les carneaux pour l'admission de gaz de chauffe recirculés aux piédroits, entrent en l'occurrence directement dans les piédroits sans traverser d'abord les parois d'une enveloppe.
Les brûleurs à gaz sont courts et accessibles. Les diffé- rents dispositifs pour obturer les piédroits les uns par rapport aux autres sont visibles et accessibles, tandis que le remplacement d'un piédroit devient très simple.
La perte de distillatsde valeur est diminuée, étant donné qu'en ouvrant une porte on ne perd que le faible
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volume de gaz contenu dans une chambre au-dessus du charbon.
Lorsque chaque chambre est vidée séparément, le nombre de charges par jour est élevé, de sorte qu'une petite usine a gaz produit une qualité plus uniforme. En outre, le nouveau four a une capacité de production de coke plus élevée parce que, pendant qu'on recharge une chambre, les autres continuent sans dérangement leur travail de cokéfaction.
Le coût de l'appareillage de manoeuvre du four est peu élevé parce qu'il ne faut monter des dispositifs de defour- nement de coke, d'enfournement de charbon et de réception de coke que pour une seule chambre, bien que dans une installa- tion importante on monte un second groupe de machines ou on peut employer une machine apte à manoeuvrer simultanément deux ou éventuellement trois chambres.
En employant des piédroits de maçonnerie délimitant entre eux des chambres de cokéfaction étroites en maçonnerie, on obtient une capacité de production de gaz très favorable pour une installation moyenne. Les nouveaux piédroits en ma- çonnerie peuvent avoir de très grandes dimensions parce que les tôles et poutres en fer qui les entourent sont en contact avec l'atmosphère et à l'abri d'une surchauffe.
L'épaisseur de la maçonnerie employée pour la construction des nouveaux piédroits peut être moindre que pour des fours à piédroits ri- gides fixes, étant donné que dans le dernier cas on défourne le coke par poussée et de ce fait les piédroits du four sont soumis à une plus forte pression latérale qui, souvent, les déforme, tandis que dansle nouveau four le coke soit tombe des piédroits quand on les écarte, soit est facilement enlevé au moyen d'un racloir. Ceci est important, notamment dans le cas de charbons dilatables qui provoquent souvent la destruc- tion des fours rigides.
L'emploi d'une maçonnerie moins épaisse
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pour les piédroits mobiles rend le four moins couûteux, en aug- mente la vitesse de cokéfaction, et en élargit le champ d'ap- plications, étant donné que la. faculté de former le coke des charbons peu cokéfiables s'en trouve améliorée. L'emploi d'une maçonnerie mince au lieu de fer dans la construction des fours à basse température a aussi pour effet de réduire leur prix de premier établissement et d'entretien, étant donné que la maçonnerie ne s'oxyde pas.
Le nouveau four facilite l'introduction de la coké- faction à température moyenne et basse dans les usines à gaz de moyenne importance parce qu'on peut le faire fonctionner d'abord à des températures de cokéfaction moyennes relative- ment élevées, de manière que sa capacité de production de coke ainsi que sa production de gaz par tonne soient élevées, alors que le capital investi est petit au commencement. On peut ensuite ajouter graduellement d'autres fours et ,abaisser leur température de fonctionnement, de façon à accroître le rendement en goudron et à produire un coke ayant l'inflamma- bilité voulue, et aussi de manière à donner à l'usine à gaz le temps de trouver des débouchés pour sa production de coke croissante.
Il existe aussi la possibilité avantageuse de re- venir aux températures de fonctionnement plus élevées en été, quand il n'y a pas de demande de coke, de façon à produire le volume de gaz requis conjointement avec une quantité minimum de coke.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Coke oven.
The present invention relates to the coking of coal and it is in particular of interest for gas factories of medium or small size.
Although the gas industry is concerned with producing a more easily flammable coke, and such coke can be produced in medium-temperature furnaces and in low-temperature furnaces, none of these types of furnace are employed except in some very large installations, a fact which proves that these furnaces are not yet suitable for the needs of medium-sized gas works.
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Medium temperature ovens, made of masonry, have the advantage of being almost completely immune to overheating, but coking is very slow when using normal width oven chambers, so large number of ovens. To shorten the coking time, it has been proposed to make the ovens very narrow, but in this case the coke tends to stick in the ovens due to insufficient contraction, which has the effect of damaging the ovens, and given that their small width excludes the possibility of sending a man to the ovens to repair them, ovens of this type have been abandoned again almost completely.
Low temperature coking in iron retorts involves the possibility that the coke will adhere in the retorts and, therefore, the temptation for the operator of the kilns to overheat the iron to make possible the discharge of the coke. To obviate both of these risks, the modern low-temperature furnace is protected by a full set of precise recording instruments and automatic control mechanisms, including expensive fans for flue gas recirculation. tion, all of which create significant expenses. For the operation of such an installation an expensive technical staff is required, which is hardly available in small or medium-sized installations and which would be too expensive there.
The high cost of these installations is further increased by the very low production of gas obtained there, which expressed in calories per tonne of coal, is only 40% of that obtained by operating at high temperature. To fill this gap, a small gas plant, which to date carbonized 40 tons in twenty-four hours, must coke 100 tons if it switches to low temperature coking, which requires significantly more
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of capital.
These difficulties are not overcome even by low temperature furnaces of the most modern type recently installed in a large gas plant, which use internally heated iron pedestals arranged in a common enclosure where. The distilled gases are collected, the piers being moved in opposite directions inside the casing for the discharge of the finished coke. This type. oven obvi.e the risk of the coke sticking in the chambers, but it requires that all the carbon chambers contained in the casing be operated substantially at the same time, which requires multiple equipment too expensive for a gas plant in the oven. 'medium importance.
It also involves the loss of a large quantity of distillate gases and their ignition when the casing is opened, as well as significant heat losses due to the cold air entering the casing.
Further, it has been found that for small gas works, where however at least three or four gas producing units are required to ensure the desired uniformity of gas quality, the furnace is too expensive owing to the large number of its constituent parts.
The object of the present invention is to provide a furnace with the aid of which small and medium-sized gas works can economically produce, at will, medium temperature coke or low temperature coke, preferably the former.
To this end, according to the invention, a coke oven is used comprising several coking chambers each included between movable piers heated internally, characterized in that each chamber is individually sealed with respect to the atmosphere to with the exception of one outlet for distillates.
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Each coking chamber can be provided with its particular external outlet for the distillates and each side room can have its particular outlet for the burnt heating gases, and in this case the adjacent chambers are completely separated from each other by the pedestal located between them. Or the coking chambers can be connected to each other in groups or series by means of communication conduits drilled in some of the piers, and in this case there is only one external distillate outlet for each group of rac chambers. - strung together.
Finally, all the carbon chambers can be connected to one another in a single group by conduits crossing all the piers except the two end piers, and in this case only one external distillate outlet is needed for the entire oven.
These outlets lead to a main collecting line for the distillate, while the heating gas outlets lead to a waste gas flue to which they are respectively connected by flexible couplings, so that the movement can be performed. spacing of the piers. Each of the gas outlets also has its own specific valve, so that when there is only one outlet per chamber or group of chambers, each chamber or group of chambers can be turned off in turn from the main manifold. while unloading or recharging the chamber or group of chambers.
In addition, preferably, each chamber is comprised between two masonry piers heated internally, each of which is held on its four narrow faces between iron framing plates which can be clamped elastically against the podium to ensure water tightness. gas
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of the upper masonry and at the same time to allow the pier to undergo thermal expansion.
It should be noted that with this arrangement there is no need for a common envelope for the piers, given that each chamber constitutes an independent element because it is sealed off at its upper and lower edges by removable doors and , at its vertical edges, preferably by a flexible sealing material such as clay.
A preferred embodiment of the invention will be described below with reference to the attached schematic drawings, in which:
Fig. 1 is an end view, partly in section, showing the general arrangement of four masonry piers heated internally, suspended so that one or the other of the coking chambers can be opened at will during that the others remain closed and in operation;
Fig. 2 is a more detailed end view of two side walls locked together in the closed position;
Fig. 3 is a section taken on line 3-3 of FIG. 2, showing the interior of an internally heated podium;
Fig.
SA shows a variant of the arrangement shown in fig.3;
Fig. 4 is a section taken on line 4-4 of fig.2;
Fig. 5 is a section taken along line 5-5 of Fig.2, showing the interior of a coking chamber;
Figs. 6 and 7 are an elevational view and a plan view respectively of the device for locking the side walls together;
Fig. 8 is a section through the gas outlet of a coking chamber;
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Figs. 9 and 10 are respectively a front view and an end view of the device used to separate and close the piers;
Fig.
There is a fragmentary cross section of another arrangement, in which two coking chambers have a common gas outlet;
Figs. 12 and 13 are respectively a cross section and a longitudinal section of a device for clamping the upper cover plate on a coking chamber;
Figs. 14 and 15 are respectively a plan view and an end view of a corner of a coking chamber;
Fig. 16 is a section taken on line 16-16 of FIG. 14;
Fig. 17 is a section taken on line 17-17 of FIG. 14;
Fig. 18 is a section taken on line 18-18 of FIG. 16;
Fig. 19 is a section taken on line 19-19 of FIG. 15;
Figs. 20 and 21 are respectively a front view and a side view of a device for removing the lower doors of the coking chambers;
Figs. 22 and 23 are respectively a plan view and an elevation view of a detail shown in FIGS. 20 and 21;
Figs. 24 and 25 are respectively a plan view and an elevation view of another detail shown in FIGS. 20 and 21;
Fig. 26 shows a variant of the device for closing off a coking chamber;
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Fig. 27 shows an oven comprising four individually operable coking chambers, having a common outlet for the distillate gases;
Fig. 28 shows a furnace whose chambers are divided into two groups, each group being provided with its particular gas outlet and the two groups being separated from each other;
and
Fig. 29 shows an oven comprising four coking chambers, each of which is separated from the others and from the atmosphere, between its piers, each chamber having its own particular gas outlet.
Fig. 1 is an end view of four internally heated movable piers 31, 32, 33 and 34, each of which is suspended by a pair of suspension rods 35 from a superstructure 36 so that a coking chamber between any two adjacent piers can be opened by oscillating the piers in opposite directions.
In service, the two side walls between which the chamber lies are locked together in the manner described below, and the four edges of the coking chamber are sealed off by removable doors 37 and 38, arranged respectively above and below, and by clay against the vertical edges 39 along their entire length, while the piers are internally heated by means of air and gas intake pipes respective 40 and 41 entering into each side wall through each of its narrow vertical faces.
The first and last of these mobile piers are protected against heat loss to the atmosphere by thick layers of insulating material 42 which are supported on extensions 43 of internal framing sheets.
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and which are held in position against the movable piers by joists 44.
In figs. 2, 3, 4 and 5, which show other construction details of a coking chamber, each side wall is constructed of refractory masonry 45 (fig. 3) and is shaped with an interior hollow 46 in which we circulate heating gas. The two larger opposite sides of the masonry piers also have hollows 47 (fig. 4) such that when two piers are placed face to face, the hollows together constitute a coking chamber 48.
Each masonry pedestal is surrounded on its narrow faces, and held together, by a complete frame consisting of a lower framing plate 49 and two beams 50, by side framing plates 51 and side beams 52 , and by an upper framing plate 53 and upper beams 54. The beams are interconnected at the four angles so as to allow thermal expansion of the masonry piers.
As shown for example in fig. 3, each corner of the masonry is surmounted by an angle 53A (see fig. 5) which is fixed respectively to the upper and side framing plates 53 and 51 by bolts passing through buttonholes for sheets.
Referring more specifically to figs. 5 and SA, it will be noted that when the side wall is heated, the expansion of the masonry enclosed between the side framing sheets may not be entirely uniform and also that the side beams 52 may flex being retained only. their upper and lower ends, in which case the masonry of the middle part of the side wall would be subjected to less pressure than the masonry of the upper ends
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and lower of the pedestal. In both cases, a bulging of the side wall can occur, and to obviate this it is advantageous to insert between the side framing plates 51 and the side beams 52 a series of curved spring leaves 51A (fig. 3A). ), for example semi-elliptical.
To obviate any possibility of the refractory bricks sliding laterally out of the grip of the upper and lower encircling side framing plates while the side walls are in use, all framing plates may be conformed with 51B flanges raised. at 90, which bypass the edges of the masonry and attack them from the sides. So that the faces of the pedestals can be brought into contact with each other, the edges at the angles of the masonry are hollowed out to receive the flanges.
In fig.3, the spacing between the two lower beams 50 is sufficient to allow an outlet flue 55 to be housed between them. The outlet flues 55. starting from the various piers are connected to a common flue 56 by flexible waterproof connectors 57 which allow the movement of the piers to be carried out.
The outlet flues 55 of the successive piers are preferably arranged in staggered rows, that is to say alternately to the right and to the left, those of the piers 31 and 33 being arranged to the left of the piers and those of the piers 32 and 34 being arranged to the right (see also fig.l), so as to leave enough room for easy access, to the piers and flexible connections 57. The waste gases collected in the common flue 56 can be sent to a boiler heated by heat from the waste gases or to a heat recovery unit (not shown). If desired,
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the outlet flues 55 may protrude from the sides of the piers and then be angled vertically from top to bottom.
Each of the internally heated piers contains horizontal partitions 58 dividing its hollow into flues 59 in which gas and air introduced through the intake pipes 40 41 are burned and circulated. The incoming fuel and air are injected. through the flues at a noticeable speed, thus creating a vigorous recirculation of the combustion gases already contained in the flues, so that the heat of coking is distributed evenly. The arrows 60 indicate the way in which the burnt gases are recirculated under the action of the gases and the fresh air entering through the intake pipes in the direction of the arrows 61 and finally reaching the lower flue 59A to go through. the outlet 55.
As can be seen in fig. 1, the corresponding intake pipes 40 and 41 of successive piers are staggered, that is to say alternately on the right and left sides of successive piers, to allow easy access to the pipes and to the piers.
Each coking chamber is completely sealed against an escape of distilled gases to the atmosphere or to another chamber; it is provided with respective upper and lower doors 37 and 38 which are both insulated and wedge-shaped, and its vertical edges are sealed by applying a wet clay luting 62 embedded in the groove formed between flanges 63 of the side frame plates 51. In the top and bottom of the vertical edges of the chamber, the groove formed between the flanges 63 is bifurcated (see fig.15) so that the clay leaching
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bypasses the upper and lower wedge-shaped doors 37 and 38 to the point where it comes into contact with respective upper and lower plates 64 and 65 of the doors.
The respective upper and lower doors 37 and 38 are wedge-shaped made primarily of insulating material and penetrate deep enough into the coking chamber to keep the coal and distillates away from the cooler parts of the furnace. In the case of very high ovens, it is possible to facilitate the application of the clay luting by means of an electrically controlled elevator 66 (fig.3) on which the worker moves to apply the luting.
Two adjacent pillars are clamped together by means of hooks 67 which rotate on bolts 68 and which can be anchored on pins 69. The hooks are shown in more detail in Figs. 6 and 7, and it should be noted that the hook 67 is formed with a cam 70 which, when the hook is pushed over the pin 69, attracts the piers towards each other. However, when opening and closing a group of chambers simultaneously, fasteners for the separate chambers become superfluous and it suffices to mount anchors for the whole group of chambers.
Thus, for example, long bolts extending horizontally across all of the chambers of a group are suitable for the above purpose, and in this case the bolts, tightened in position, may serve to seal a sheet metal. 'lateral frame with respect to the neighboring sheet. The tightness is further improved by equipping the framing sheets with adjustable metal edges or by interposing an asbestos gasket between the adjoining edges of two framing sheets.
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As shown in FIG. 8, each carbon chamber 48 is equipped with a particular outlet pipe 71 for the gaseous distillates. The outlet pipe 71 is connected to a common main collecting pipe 72 by a valve 73 making it possible to cut off one or the other of the chambers from the main pipe while this chamber is opened to discharge the coke, the others. chambers remaining meanwhile connected to the main pipe and continuing their coking operation. In order that the outlet duct 71 does not interfere with the work of wrenching the vertical edges of the chamber, it is passed out through the upper framing plate 53 between the upper beams 54. As an alternative, the outlet duct can be. attached to the upper cover plate.
Like the waste gas outlet pipes 55, the gaseous distillate outlet pipes 71 are preferably also staggered, those of chambers 31 and 33 being located to the left and those of chambers 32 and 34 being located to the right, in order to make the rooms more accessible in general.
Two flexible connectors are interposed in each outlet pipe 71; the lower coupling 74 is a dry ball joint disposed at the lower pivot point 75 of the suspension rods 35, while the upper flexible coupling 76 is in the form of a hydraulic joint formed by a sleeve 77 immersed in an annular bowl filled with water 78 supplied by a main water pipe 79.
This upper seal 76 is disposed at the level of the upper pivot point 80 of the suspension rods 35; with this arrangement, when the suspended pedestal is made to oscillate outside, the movements of the suspension rods 35 and of the
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outlet pipes 71 are parallel and therefore do not interfere with each other. The lower part of each suspension rod is divided into two branches 35C and 35D (see Fig.l) between which the outlet pipe 71 passes.
Figs. 9 and 10 represent the preferred device for moving apart and bringing together the piers. The device consists of two levers 81 pivotally mounted on a carriage 82 running on rollers 83 which are supported on the superstructure 36 from which are also suspended the rods 35. By suitably actuating a piston in a cylinder hydraulic 84, we can lower the levers 81 to introduce them into grooves 85 between flanges 86 of the upper beams 54 or raise them to remove them from these grooves.
When the levers 81 are engaged in the grooves 85, they can be moved apart by means of a system of toggle connecting rods actuated by a motor 87 which is supported on the carriage 82. The connecting rods 88 of the toggle are pushed up and down by the rotation of a screw 89 driven by the motor 87 through a bevel gear 90 and a chain transmission 91.
The carriage 82 also preferably carries a set of scrapers 92 which can be lowered into the coking chamber to separate any adhering coke from the side walls of the chamber.
These scrapers not only scrape the coking surfaces 93 (fig. 4) of the coking chambers 48, but also the molded flanges 63 of the lateral vertical framing plates 51 and the masonry surfaces 94 which delimit the vertical ducts. 95 located between the flanges 63 and the actual coking chamber, surfaces on which
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tend to accumulate deposits of pitch and uncooked coal.
Either a coke oven consists of four piers; when you want to open an end chamber and move the end wall away from the other three walls, the end wall moves a greater distance than the others due to the difference in weight, while when when the middle coking chamber is opened, the two groups of two side walls located on either side of the chamber move at equal distances since the two groups of side walls have the same weight. The carriage 82 carrying the device for spreading the piers automatically adapts its position to these different movements of the piers by simply rolling on its rails and taking a median position with respect to the two faces of the open coking chamber.
As a result, the scrapers 92 scraping the coke are always in the proper position for their work when the spreading movement is performed.
The piers are closed by reversing the running of motor 87, and if desired, the closing movement can be assisted by installing mechanically controlled devices which clamp the piers together before pushing. the hooks 67 over the pins 69.
In the case of relatively large installations, it is possible to employ an apparatus capable of simultaneously removing from all the chambers of an oven the upper doors and the lower doors. The chambers are then opened either at the same time or immediately one after the other and they are recharged with charcoal simultaneously. In this way, you can put large quantities of coal in the oven at each maneuver and remove all the coke.
When a switchgear is provided
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loading all the chambers simultaneously, it obviously becomes unimportant that the chambers are sealed off with respect to one another. In fact, all the chambers can then communicate with each other, as shown in fig. 27, and have only one or possibly two outlet pipes 71 for the di stillats. However, all chambers must be sealed off from the atmosphere.
The communications between the chambers then preferably have the form of conduits 71A pierced in the upper parts of the piers. Such a pipe can also be drilled in an end wall, so as to connect the chambers through the end wall to the gas collecting pipe.
As an alternative, it would be possible (as shown in fig. 28) to fix the position of a sideboard, for example 33, located in the middle of the oven, and to move away from this fixed sideboard all the other side walls. In this case it would be advantageous to have an apparatus which separates first half of the piers, then the other half.
In addition, with such an arrangement, it would be useful to arrange in the spaces located above the load two groups of communicating conduits 71A and 71B, one for each half-group of coking chambers, the immobile median pediment being the only side wall without such a duct and the end or outer chamber of each half-group being provided with a gas outlet 71 or 71a which serves for all the chambers of a group by l 'intermediary of the communication conduits.
Fig. 29 is a schematic representation of an assembly similar to that of FIG. 1, in which each chamber has its particular outlet 71 and is closed between
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its piers in relation to the atmosphere and all the other rooms.
Referring again to fig. 4, it can be seen that the intermediate surfaces 94 of the right legs are preferably hollowed out with vertical ducts 95 which serve as flues for the distilled vapors infiltrating through the narrow joint between the legs. masonry pedestals bearing one against the other. The gases entering these conduits 95 flow from the bottom upwards into the distillate collecting chamber 96 (fig.l) and beyond this, through the outlet 71, into the main conduit 72.
In large installations, where the time available for diversion and recharging operations is short, it would be advantageous to arrange to empty and recharge two or more chambers simultaneously. To this end, two adjacent coking chambers can be connected together as shown for example in FIG. II, an outlet pipe 71 serving for two chambers via pipes 97 and 98, or as shown in FIGS. 27 and 28.
The respective upper and lower doors 37 and 38 and the devices for opening and closing them will be described in more detail below, the upper door being shown in FIGS. 12-18. The door 37 itself is made up of a metal cover sheet 64, the edges of which are clamped up and down on the edges of the upper framing sheet 53. The required pressure is produced by a series of weights. of iron 100 (figs. 12 and 16) arranged on the surface of the cover plate 64 so as to ensure a uniformly distributed pressure even when the edges of the cover plate are not fully
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parallel to the upper frame plate 53.
The cover plate 64 is lifted by hoisting two hooks 101 (see also fig. 9) attacking consoles 102 attached to a waste bin 105 which is movably mounted in a series of rectangular frames 104 of which those at the end have partitions. sounds 105. As the hooks 101 are raised, the joist 103 rises until it contacts the upper ends of the frames 104, after which the cover plate 64 rises.
The arrangement of a lost movement between the joist ion and the rectangular frames 10.4 has the advantage that when the cover plate 64 is clamped from top to bottom, it can conform to the contour of the upper surfaces of the plate. frame 53 even though it would be warped as a result of unequal thermal expansion of the masonry.
The upper framing plates 5 are themselves resiliently clamped to the top of the masonry by a series of springs 106 (fig. 12) each of which is compressed between a collar 107 (fixed to the upper beams 54 by a plate 108 ) and a flange 109 of a sleeve 110 screwed onto a bolt 111 which is fixed to a boss of the upper frame plate 53. The pressure exerted by the spring 106 can be adjusted by screwing in one or the other. The flanged sleeve 110 reverses to bolt 111. If necessary, two rows of such springs can be employed arranged along the surface of the frame plates.
The clay luting 62 applied to the vertical edges of each coking chamber 48 divides at the respective upper and lower doors 37 and 38 and branches into two grooves 112 and 113 which, in the case of the upper door 37, extend from bottom to top
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around the door and rotate at a right angle above the door to extend horizontally in the form of grooves 114 and 115 above the cover plate 64.
The grooves are included between two flanges 116 of the upper frame plate b6 and short flanges 117 of the cover plate 64.
The mechanism for operating the lower door is shown in figs. 20 to 24.
The lower door 38 has a cover plate 65 clamped from bottom to top so that its edges bear against the lower frame plate 49, the door being held in this position by a series of rotating anchors 118. and being force-tightened against the lower frame plate 49 by the rotation of screws 119 which bear against the anchoring members 118 and which bear against the cover plate 65. Preferably, several of these notice members are provided. .
The mechanism used to open the lower door 38 comprises two consoles 120 fixed to the door and provided with flanges 121. A carriage 122 carrying a coke compartment 125 and rolling on rails 124 is equipped with two guide beams 125 on which two slide. jaws 126 which can be advanced to engage the bridles 121 of the door 38 by operating a chain drive 127 after the guide beams have been raised to a suitable level. The joists 125 are raised by rotating a crank 128 which turns a worm 129, a worm wheel 130 and a screw 131 whose rotation serves to raise or lower the joists 125.
At the same time as the guide beams 125 rise to their upper level, a conical bucket 132 of
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square internal cross section fits over a square end 133 of corresponding section ', a spring 134 (fig.23) being mounted in the event that the square end 133 does not enter smoothly into the cup 132. Then we turns a handwheel 135 to cause proper contact between the bucket and the square end and to turn the screw 119 which presses the lower door 38 so that the pressure exerted on the door by the anchoring members 118. Then each anchoring member 118 is pivoted using a lever 136, the upper part of which is bifurcated so as to be able to straddle the anchoring member 118.
In this way, the anchoring member moves away from its supports 137, so that the anchoring member 118, the screw 119 and the door 38 can all be lowered.
This is achieved by rotating the crank 128 so as to lower the joists 125, after which the coke compartment 123 is brought under the chamber and the piers are pushed aside.
Premature coke dropping is prevented by the curvature 47A of the lower part of the masonry piers (see figs.
4 and 21).
Many variants of the embodiment of the invention, described above, all coming within the scope of the invention, will occur to those skilled in the art.
For example, the invention is not limited to the piers in. masonry or medium temperature coking although it was primarily designed for this process. It is obvious that the oven can be used for temperatures a little higher than the average temperatures and that it can also be used for low temperatures;
in the latter case the piers could be made either of masonry or of low carbon steel, the steel
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being protected against local overheating by the arrangement of special combustion chambers established in each side room, while the heat transmission and the recirculation of heating gases in the side areas can be intensified by means of fans mounted in the side walls. each podium or using an outdoor fan common to all piers. -The air intake pipes 41 can be omitted and the air can be sucked into the piers by using high pressure gas burners drawing in air, or by a natural draft acting through the waste gas flue 55, or both.
Instead of being suspended from hanger rods, the side rails can be mounted so that they can move on rollers or be guided on lubricated slides. As an alterna.tive, the rods 35 (fig.l) can be suspended from blocks sliding or rolling on the beams 36.
The interior flues of the piers can be arranged horizontally or vertically, and when they are vertical, the burners can be located above and below the piers, or only below the piers; in the last two cases the waste gas flue 55 is housed in the vertical side faces between the beams 52.
Instead of using clay wrenching into the grooves of the vertical edges of the piers, it is possible to use narrow, mechanically operated doors fitted with metal edges which are clamped against the lateral framing sheets. iron in a manner analogous to the lower doors.
In this case you can apply clay seals or lutages in the four angles.
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A luting material can also be used to aid in sealing the upper door and / or the lower door.
In the case of a coal providing heavy coke which falls easily from the coke chamber when the side walls are pushed aside, a very slight spreading movement is sufficient, and in this case the vertical side flanges 138 ( fig.
26) can be permanently connected to each other by a flexible diaphragm 159, the upper and lower ends of which are preferably sealed by a thread of clay to the upper and lower doors.
There are a number of advantages inherent in these new ovens. -By making all the charcoal chambers independent of each other and. by not having a common casing, the oven is considerably simplified and its piers are made much more accessible. This is of special importance in the case of masonry piers, since for example joints and cracks in masonry can be reached and cemented on all sides in order to keep them gas-tight.
The iron frame surrounding the masonry is visible and accessible, and the pipes for the admission of combustible gas, or the flues for the admission of recirculated heating gas at the piers, in this case enter directly into the piers without crossing any first the walls of an envelope.
Gas burners are short and accessible. The various devices for closing off the side walls are visible and accessible, while the replacement of a side wall becomes very simple.
The loss of valuable distillates is reduced, since opening a door only loses the weak
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volume of gas contained in a chamber above the coal.
When each chamber is emptied separately, the number of charges per day is high, so that a small gas plant produces a more uniform quality. In addition, the new furnace has a higher coke production capacity because, while one chamber is being recharged, the others continue their coking work without disturbance.
The cost of the operating equipment of the furnace is low because it is only necessary to fit coke discharge, coal charging and coke receiving devices for a single chamber, although in one installation. - Significant tion a second group of machines is mounted or a machine capable of simultaneously operating two or possibly three chambers can be used.
By using masonry piers delimiting between them narrow masonry coking chambers, a very favorable gas production capacity is obtained for an average installation. New masonry piers can have very large dimensions because the surrounding iron sheets and beams are in contact with the atmosphere and protected from overheating.
The thickness of the masonry used for the construction of the new piers may be less than for furnaces with fixed rigid piers, since in the latter case the coke is pushed out and therefore the piers of the furnace are subjected. to greater lateral pressure which often deforms them, while in the new furnace the coke either falls from the piers when pushed aside or is easily removed by means of a scraper. This is important, especially in the case of expandable coals which often cause destruction in rigid furnaces.
The use of less thick masonry
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for mobile pedestals makes the oven less expensive, increases the speed of coking, and widens the field of applications, since the. ability to form the coke of low coking coals is improved. The use of thin masonry instead of iron in the construction of low temperature furnaces also reduces their cost of initial establishment and maintenance, since the masonry does not oxidize.
The new furnace facilitates the introduction of medium and low temperature coking into medium sized gas works because it can be operated first at relatively high medium coking temperatures, so that its coke production capacity as well as its gas production per tonne are high, while the capital invested is small initially. Further furnaces can then be gradually added and their operating temperature lowered, so as to increase the tar yield and produce coke having the desired ignitability, and also so as to give the gas plant time to find outlets for its growing coke production.
There is also the advantageous possibility of reverting to the higher operating temperatures in the summer, when there is no demand for coke, so as to produce the required volume of gas together with a minimum amount of coke.
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