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Perfectionnements à la construction des fours à coke.
La présente invention se rapporte à des fours à coke horizontaux et plus généralement au type de fours comportant des chambres de cokéfaction alternant avec des piédroits ou parois de chauffe à carneaux verticaux et des régénérateurs s'é- tendant à peu près parallèlement aux piédroits dans l'infrastruc- ture.
L'invention concerne plus particulièrement les fours à coke du type ci-dessus mentionné dans lesquels la circulation des gaz chauds dans les piédroits de chauffage se fait dans des con- ditions exigeant la subdivision des chambres de régénération établies longitudinalement par rapport aux piédroits en une série de deux ou de plusieurs compartiments par une ou des pa- rois transversales qui séparent les compartiments d'entrée des compartiments de sortie du régénérateur.
Des joints de dilata- tion sont nécessairement ménagés dans ces parois transversales pendant leur construction, pour permettre la dilatation subs- quente à laquelle la maçonnerie est soumise lorsqu'on la. porte aux températures de régime, et plus spécialement lorsqu'il s'agit de fours comportant un tel système de circulation de gaz, il est de la plus haute importance pour des considérations d'é- conomie thermique et pour la conservation de l'intégrité de la structure du four que ces parois transversales du régénérateur soient maintenues dans un état absolument imperméable aux passa- ges des gaz.
La pression des gaz dans les régénérateurs d'entre est relativement plus élevée que celle qui règne dans les régénéra- teurs de sortie et par conséquent pendant les périodes où les fours à coke du type considéré fonctionnent comme "fours à gaz", cst-à-dire lorsqu'on fait circuler des gaz combustibles à faible pouvoir calorifique dans certains des régénérateurs d'entrée en vue de les réchauffer,
il peut arriver au'une certaine quan- tité du gaz combustible soit détournée des carneaux de chauffage pour aller directement dans les régénérateurs des produits de la combustion si les joints de dilatation des parois transversales séparant les régénérateurs d'entrée des régénérateurs de sortie n'ont pas été obturés hermétiquement par leur dilatation pendant la période où on a porté la construction jusqu'aux températures de régime. Il en résulte naturellement une réduction du rendement thermique de @installation et de sérieuses détériorations peuvent même se produire dans les empilages et les parois du régénérateur et donner lieu à des conditions qui vont en s'aggravant avec le temps.
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@Es parois des régénérateurs qui s'étendent longitudinalement par rapport au four sont normalement construites sans joints de dilatation excepté aux endroits situés à proximité de leurs par- ties supérieures oà elles rejoignent la maçonnerie des soles des fours et elles peuvent pour cette raison être exécutées comme des constructions à mortier et sans joints, car lorsqu'on élève la température de la construction finie il existe un espace suffi- sant pour leur permettre de se dilater sans soumettre les autres parties du four à des efforts de rupture.
Toutefois lorsque les parcours des gaz d'un système spécial de chauffage en sous-sle exigent pour établir ces parcours la disposition de parois transversqles étanches au¯gaz a des intervalles déterminés dans le sens transversal par rapport aux chambres de régénération, il est nécessaire de réserver des joints de dilatation secs, c'est- à-dire sans mortier, qui permettent la dilattion des parois trans- versales mêmes aussi bien que la dilatation latérale des parois longitudinales du régénérateur et si ces joints de dilatation sont établis sans mortier leur obturation et leur étanchéité dépen- dent entièrement de la dilatation exacte de la maçonnerie dans les vides des joints et aussi du réglage précis de la dilatation de tous les éléments de la structure de la batterie.
Si les efforts de dilatation autour des joints ne s'exercent pas exactement dans la direction voulue et que l'accroissement du volume de la maçon- nerie n'est pas avec précision celui qu'on a calculé, au cours des périodes d'élévation de la température, ou bien si la maçonne- rie subit à un faible degré des sur-dilatations ou des sous-dilata- tions résultant d'un manque d'homogénéité dans les matériaux em- ployés,il peut subsister ou se produire des crevasses et des fissures à travers lesquelles un détournement de gaz faible d'abord mais pouvant ensuite croître sérieusement peut se faire entre les régénérateurs à gaz combustibles et les régénérateurs à gaz brûlés;
cette situation, par suite de la différence de pres- sion relativement élevée des gaz dans les compartiments d'entrée et de sortie du régénérateur, porte à des températures excessives les produits de la combustion quittant l'installation et peut même provoquer la fusion des maçonneries.
Le but de la présente invention est non seulement de créer un dispositif au moyen duquel tous les inconvénients ci- dessus mentionnés, provenant de la nécessité de réserver des joints de dilatation dans les parois transversales du régénéra- teur, peuvent être évités d'une manière simple et satisfaisante, mais encore d'assurer facilement une étanchéité suffisante de ces parois transversales contre toute fuite transversale éventuelle, tout en permettant un accès aisé à ces parois de l'extérieur du four ou de la batterie de fours, de manière que les mesures qui font l'objet de l'invention puissent être appliquées sans difficul- té.
En conséquence, l'invention a pour objet un four à coke horizontal à régénération du type décrit dans lequel chaque régé- rateur est pourvu d'une paroi étanche aux gaz, comportant un joint de dilatation qui est fermé au moins partiellement, ce joint com- muniquant avec un canal d'étanchéité auxiliaire destiné à recevoir un agent d'étanchéité et étant intercepté à peu près sur toute sa hauteur par ce canal d'étanchéité, auquel l'agent d'étanchéité est amené après que le four a été porté à la température de régime nécessaire, pour obturer le joint de dilatation et empêcher toute fuite de gaz de le traverser.
L'invention consiste en outre en un four à coke à régé- nération, du type décrit, pourvu de chambres de régénération allongées, divisées en une série de compartiments par une paroi transversale qui s'étend transversalement en-dessous de la cham- bre de carbonisation à travers ces espaces de régénération et dans laquelle on ménage un joint de dilatation susceptible de permettre sa dilatation pendant l'élévation de la température, ce joint de dilatation étant pourvu intérieurement d'un canal d'étanchéité ouvert, propre à recevoir un agent d'étanchéité et s'étendant à
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peu près sur toute la hauteur de la paroi transversale, tandis qu'un conduit obstruable peut être mis en communication avec ce canal d'étanchéité,
ce conduit et ce canal étant aecessibles de l'extérieur du four de telle sorte que l'agent d'étanchéité désiré peut être introduit de l'extérieur du four dans le canal d'étan- chéité pour boucher le joint de dilatation.
Les briaues employées pour former les joints de dilatation des parois transversales du régénérateur présentent une configu- ration telle que lorsqu'elles sont assemblées elles forment dans ce but à l'intérieur de l'espace de ce joint, au'elles aient té rendues ou non convenablement jointives pendant la dilatation occasionnée au cours de la période d'élévation de la température, un canal ou une chambre qui s'étend verticalement de la base de la paroi transversale au sommet de celle-ci. Suivant sa disposition préférée,ce canal vertical et son joint de dilatation correspon- dant sont aménagés suivant l'invention directement, en dessous de la sole du four dans la structure du four.
On peut accéder à cette chambre du joint de l'extérieur par une ouverture qui se trouve dans son; prolongement dans la sole du four, cette ouverture étant à son tour dans le prolongement d'un trou de chargement au sommet du four.
En disposant ainsi l'orifice de chargement, l'ouverture prati- quée dans la sole du four et le canal du joint sensiblement suivant une ligne droite, on rend ce canal du joint accessible sur toute sa longueur par le sommet du four d'où on peut le remplir d'une matière réfractaire préférée quelconque qui pénètre alors de ce canal dans toutes les crevasses ou fissures du joint de dilatation qui n'ont pas été obturées convenablement. L'orifice dans la sole du four est pourvu d'un bouchon à l'aide duquel on peut le fermer.
Suivant le mode préféré de réalisation de l'invention, le canal ou la chambre, qui coupe le joint de dilatation, est rempli d'une matière obturatrice appropriée après la période d'élévation de température et après que la dilatation du four de même due les dé- placements et efforts éventuels de la maçonnerie aient té équilibrés et aient pris fin.
En circulant à l'intérieur et autour des parties du joint de dilatation qui n'ont pas été obturées et ren- dues étanches pendant le processus de la dilatation de même au'en s'écoulant de ces endroits par toutes les crevasses ou fissures qui peuvent s'être produites à proximité pour l'une ou l'autre raison, la matière d'étanchéité obstrue et bouche d'une façon permanente toutes ces ouvertures en assurant ainsi l'étanchéité de la paroi contre les gaz sur toute sa hauteur.
Dans les fours qui sont pourvus d'une semelle de support situéedirectement à la surface du sol, l'accès aux canaux des joints ci-dessus décrits ne peut se faire au dessous du four ou de la structure de la batterie, mais dans le cas ou la structure repose sur des piliers qui m'nagent des passages accessibles en- dessous de la semelle de la batterie, les canaux des joints suivant l'invention peuvent être établis de manière à descendre à travers cette semelle et à s'ouvrir dans ces passages, et la matière obtu- ratrice préférée peut y être chassée de bas en haut à partir de leurs parties inférieures., Lorsoue ces moyens d'accès aux canaux des joints sont utilisables, il est 'vident que la nécessité d'assu- rer l'alignement entre les orifices de chargement,
les ouvertures de la sole du four et les canaux des joints disparaît, et les joints de dilatation des parois transversales du régénrateur peuvent être établis le long de celles-ci à peu près partout où on le désire, puisque les ouvertures pratiquées dans la semelle qui y assurent l'accès, peuvent être disposées dans des conditions optimum par rapport aux carneaux de la sole du régénérateur.
Afin oue l'invention puisse être bien comprise et facile- ment mise en pratique, on va maintenant la décrire avec plus de dé- tails en se référant aux dessins annexas, dans lesquels:
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Figure 1 est une vue en coupe verticale faite transver- sale ent dans une batterie de fours du type ci-dessus mentionna et pourvu des perfectionnements de la présente invention, la. coupe étant faite à travers une chambre de cokéfaction et partiellement à travers un piédroit de chauffage comme c'est indiqué respecti- vement par les lignes IV-IV et III-III de la fig. 2;
Figure 2 est une vue en coupe longitudinale de la batte- rie de fours à coke de la fig. 1 faite suivant la ligne II-II de la fig. 1;
Figure 3 est une vue partielle en coupe verticale suivant la ligne III-III de la figure 2 et représentant la disposition des carneaux dans les piédroits de chauffage d'un four comportant un système de circulation de gaz avec lequel la présente inven- tion est particulièrement propre à être combinée;
Figure 4 est une vue partielle en coupe verticale suivant la ligne IV-IV de la figure 2 et montrant l'alignement des canaux des joints de dilatation avec les orifices de chargement, par où le charbon est introduit dans le four, lequel est établi suivant la présente invention avec des ouvertures dans la sole qui per- mettent d'avoir accès aux joints de dilatation tant du sommet du four que par les conduits de la semelle à travers lesquels ces joints sont accessibles à leur extrémité inférieure dans des batteries pourvues dans leur infrastructure de passagessouter- rains accessibles;
Figure 5 est une coupe horizontale suivant la ligne V-V de la figure 2;
Figure 6 représente à plus grande échelle une partie de la figure 5, montrant en détail la disposition de la maçonnerie tant dans les parois du régénérateur qui s'étendent longitudina- lement par rapport au four que dans les parois transversales du régénérateur auquel les présents perfectionnements sont appli- qués ; et
Figure 7 est une vue prise suivant la ligne VII-VII de la figure 1.
Les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes organes sur les différentes figures des dessins.
Pour les besoins de la description, la présente in- vention est représentée en combinaison avec une batterie de fours à coke combinés du type dit à arrivées par le dessous dans lequel on utilise un gaz combustible riche qui ne nécessite pas un ré- chauffage préalable avant sa combustion proprement dite, et qu'on fait passer dans les carneaux de flammes par un système de distri- bution situé dans des passages souterrains accessibles, en-dessous de la semelle de support de la batterie, au moyen de conduits qui s'élèvent verticalement à la fois dans cette semelle et dans les parois longitudinales des régénérateurs pour se terminer à la partie inférieure des carneaux verticaux.
Dans le mode d'exé- cution représenté sur les dessins, les carneaux de chauffage verticaux de chaque piédroit sont en communication avec deux des chambres de régénérateur qui s'étendent parallèlement aux pié- droits de chauffage. Chacun de ces régénérateurs longitudinaux est divisé par trois parois transversales verticales en quatre compartiments séparés et individuels qui sont pourvus chacun de carneaux de sole individuels allant d'une face à l'autre de la batterie, et les carneaux de chacun des piédroits de chauffage sont également divisés en quatre groupes égaux, tous les car- neaux de chaque groupe communiquant à leurs extrémités infé-
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rieures par des conduits avec deux des compartiments de régéné- rateux correspondants disposas cote à côte directement en-dessous.
Tous les carneaux de chauffage d'une paire de groupes de carneaux situés dans le même piédroit et du même côté d'un plan médian transversa.l par rapport à cette paroi, communiquent entre eux à leurs extrémités supérieures par un carneau horizontal de section transversale variable de telle manière que chaque groupe de car- neaux d'une paire de carneaux en communication peut être employa alternativement comme groupe de carneaux de flammes et comme groupe de carneaux de gaz brûlés tandis oue la paire de compar- timents de régénérateurs correspondant à chaoue groupe de car- ne?ux est égàlement employée alternativement pour réchauffer l'agent de chauffage en sous sole ou pour amener les pro- duits de la combustion dans l'empilage.
Pendant les périodes où la batterie de fours fonctionne comme four à gaz et est par conséquent chauffée sous la sole au moyen de gaz pauvre produit extérieurement par exemple du gaz de gazogène, les paires de compartiments'de régénérateurs de rang pair ou impair placés bout à bout de chaque coté du plan médian longitudinal de la batterie sont susceptibles d'envoyer tout à. tour les gaz combustibles dans les carneaux de chauffage et les produits de combustion dans l'atmosphère pendant que les paires intermédiaires de comparti- ments placés bout à bout longitudinaleent envoient tour à tour l'air comburant et les produits de la combustion dans les car- neaux de chauffage ou les évacuent de ceux-ci.
De la description qui précède du circuit'des gaz dans la batterie de fours représentée sur les dessins, il ressort d'une manière évidente oue les parois transversales dans les chambres de régénération longitudinales servent à, isoler l'un de l'autre les compartiments à courant ascendant et les compar- timents à courant descendant placés bout à bout , et pour autant que les compartiments ascendants soient parcourus par des gaz combustibles et les compartiments descendants par des produits de combustion ce qui donne lieu à une différence de pression relativement élevée entre les compartiments, il est évidemment de la plus haute importance,que lorsque la batterie fonctionne comme four à gaz, ces parois transversales soient absolument étanches au gaz,
afin d'éviter que des gaz de combustion non brûlés ne soient détournés des compartiments ascendants à pression plus élevée dans les compartiments descendants à pres- sion plus faible où, par suite de sa combustion, le gaz des fuites peut élever la température des gaz brûlés, ce qui a pour effet de diminuer le rendement thermique de l'installation et de provoquer éventuellement de graves détériorations dans la ma- çonnerie.
Les perfectionnements nouveaux et utiles apportés par la présente invention à la construction des parois transversales du régénérateur, permettent aux constructeurs de fours à coke de garantir une parfaite étanchéité aux parois des compartiments de régénérateur placés bout à bout entre lesquels existe normale- ment une notable différence de pression de gaz.
Grâce à ces perfectionnements il est actuellement possible d'obturer ou de fermer hermétiquement les joints de dilatation, cui sont néces- sairement établis dans les parois transversales pour leur per- mettre de se dilater pendant la. période où l'on porte la tempé- rature de la maçonnerie d'une nouvelle batterie à la température de régime, après que cette dilatation à eu lieu, de telle sorte que tout effet préjudiciable pouvant résulter d'une fermeture imparfaite des joints peut être entièrement évité.
Si l'on se réfère maintena.nt plus spécialement aux dessins, les chambres de cokéfaction allongées 10 qui sont re-
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présentées connue s'étendant transversalement par rapport à la batterie, sont disposées en ordre alterné avec les piédroits de chauffage 11. Ceux-ci sont divisés en une série de carneaux de chauffe disposés verticalement qui communiouent à leurs extré- mités supérieures par l'intermédiaire d'orifices réglables avec un carneau horizontal. Les gros murs de support ou de pilier 12 oui s'étendent transversalement par rapport à la batterie servent à supporter les piédroits de chauffage qui forment les côtés des chambres de cokéfaction.
Les espaces situés entre les murs de pilier forcent les chambres de régénération longitudinales qui s'étendent sur toute la longueur du four et ils sont remplis de brigues d'empilage d'une face de la batterie à l'autre, chacun des carneaux d'un piédroit communiquant à son extrémité inférieure par des conduits avec les chambres de régénération situées en- dessous des deux côtés d'un même mur pilier.
Chacun des espaces ou chambre de régénération longitudinaux est divisé en quatre compartiments séparés, formant des compartiments extérieurs et des compartiments intérieurs, 14 et 15 respectivement, par trois pa- rois transversales de régénérateur 13 qui s'étendent sur toute la hauteur des chambres de régénération et ferment toute communica- tion entre les compartiments placés bout à bout sauf par les car- neaux de chauffe et les carneaux horizontaux. Les compartiments de régénérateur sont pourvus chacun de carneaux de sole indivi- duels qui se prolongent jusqu'aux faces de la batterie où ils communiquant avec des bottes- de jonction ou de circulation à vannes destinées à régler le courant de fluide combustible dans les régénérateurs.
Les deux rangées externes de compartiments de régénérateurs 14 sont pourvues de carneaux de sole plus courts 17 tandis que les deux rangées internes de compartiments 15 sont pour- vues descarneaux de sole plus longs 18 et tous ces carneaux de sole sont pourvus de conduits 19 pour répartir uniformément le fluide combustible sur les briques d'empilage qui se trouvent au-dessus.
Dans les passages accessibles 20, en-dessous de la semelle 21 qui supporte la batterie, est aménagé le système de distribution du gaz combustible riche qui comprend l'artère dis- tributrice ou conduite mère 22 qui communique avec un réservoir de gaz riche à l'extérieur de la structurede la batterie et d'où les tuyaux élévateurs principaux 23 se branchent sur deux collec- teurs distributeurs 24, 25 établis pour chaque piédroit de chauffa- ge. Le robinet à voie multiple 26 est raccordé un câble de ren- versement 27 au moyen d'une manivelle 28 de telle sorte que le courant de gaz riche peut être dirigé alternativement dans les collecteurs 24 et 25 qui envoient respectivement le gaz combus- tible riche au groupe de carneaux externes et au groupe de car- neaux internes.
Les conduits verticaux 29 des murs de piliers 12 servent à distribuer aux carneaux de chauffe le gaz riche venant individuellement des collecteurs distributeurs.
Le plan médian G-G s'étendant longitudinalement par rap- port à la batterie divise les installations de régénération de celle-ci en deux parties à peu près symétriques dont chacune est capable de fonctionner indépendamment de l'autre. Les carneaux de chauffe de chacun des piédroits qui sont disposés du même coté de ce plan G-G sont divisés en vue de la circulation des gaz en deux groupes qui sont raccordés à leurs extrémités supérieures, par l'intermédiaire d'orifices réglables pourvus de briques coulis- sables 16, à un carneau horizontal 33 qui correspond à un groupe de carneaux internes et à un groupe de'carneaux externes adjacents.
Les carneaux de ces groupes externes et internes, comprenant res- pectivement les carneaux 31, 31a, sont raccordéschacun au moyen de conduits 32 respectivement avec deux des compartiments de régé- nérateur 14,15 disposés d'une manière correspondante par rapport n au plan G-G et de part et d'autre d'un mur de pilier. Dans cette
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construction il ne peut se produire de mélange du fluide combus- tible avec ses produits de combustion entre les côtés opposas de la batterie.
Les boites de circulation destinées à régler les Quantités de gaz qui pénètrent dans les carneaux de sole des compartiments de régénérateurs et les quittent sont toutes susceptibles de faire communiquer ces compartiments et les carneaux de chauffe tant avec l'atmosphère qu'avec les galeries 34 des gaz brûlas, tandis que les bottes de circulation qui communiauent avec les paires inter- médiaires de compartiments de régénérateurs placés bout à bout longitudinalement du même côté du plan G-G sont en outre suscep- tibles d'introduire des gaz combustibles de faible pouvoir calori- fique dans chacune de ces paires ainsi placées bout à bout, indi- viduellement et en alternance,
lorsqu'il est préférable de chauf- fer la batterie à l'aide d'un gaz pauvre réchauffé amené dans les carneaux de sole par les conduites générales de gaz pauvre 35.
Pendant les périodes où la batterie à laauelle la présente invention est appliquée fonctionne comme four à coke, c'est-à- dire lorsque il est chauffé au moyen de gaz qui sont produits au cours de la carbonisation, le gaz riche arrivant de la conduite mère 22 est envoyé dans le collecteur distributeur 24 par un réglage convenable du robinet 26.
Le gaz riche s'élève alors par les conduits 29 dans les murs de pilier 12 du régénérateur et éven- tuellement dans tous les carneaux de chauffe des groupes de car- neaux externes où il est brûlé avec l'air oui a été introduit par les clapets d'air 26 dans les carneaux de sole les plus courts 17, après quoi il s'élève à travers les compartiments de régénérateur 14 en vue du réchauffage et de là dans les carneaux de chauffe 31 par l'intermédiaire des conduits 32. Les gaz chauds s'élèvent à travers les carneaux de flammes 31 et pénètrent dans le carneau horizontal 33 qui présente une section transversale plus grande aux points où il doit permettre le passage de plus grands volumes de produits de combustion.
A mesure que les produits de la combus- tion se dirigent da.ns les carneaux horizontaux 33 vers le plan G-G en s'échappant des sommets des carneaux de flambes, il sont ré- partis dans les extrémités supérieures des carneaux de gaz brûlés 31a, où ils descendent pour arriver dans les compartiments de régé- nérateur 15 et de là dans les carneaux de sole 18 et les galeries de gaz brûlés34 par l'intermédiaire des bottes de circulation 40 et 41 (fig. 5). A des intervalles déterminés on renverse la di- rection du courant de gaz chauds dans les compartiments du rgn- rateur et les carneaux de chauffage et les compartiments de régé- nérateur d'entrée deviennent des compartiments de sortie tandis que les carneaux de flammes deviennent des carneux de gaz brûlas et inversement.
Lorsque la batterie fonctionne cornue four à gaz et qu'elle est par conséquent chauffée par le dessous au moyen de gaz pauvre, qui est réchauffé dans les compartiments du régénéra- teur, le gaz pauvre, tel oue le gaz de gazogène ou le gaz de haut- fourneau, est introduit de la conduite générale de gaz pauvre 35 à tour de rôle dans chaque régénérateur des paires de régénéra- teurs de rang pair ou de rang impair disposés bout à bout du même côté du plan G-G.
'C'est-à-dire, par exemple, oue pendant le passage dns un sens du courant gazeux dans le système de chauffa.- ge en sous-solele gaz pauvre est introduit dans les comparti- ments régénérateurs de rang pair ou de rang impair 14 des rangées externes de régénérateurs par les conduites générales de gaz pauvre 35 par l'intermédiaire des boites de circulation 38, tandis que l'air comburant est introduit simultanément dans les compartiments intermédiaires de rang impair ou de rang pair par les boites de circula.tion 39.
Lorsque la circulation se fait dans ce sens dans les carneaux de chauffage et l'installation de régénération, les
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deux rangées internes des compartiments régénérateurs 15 se rem- plissent de produits de combustion qui en sont évacués par les carneaux 18 de la sole et les boites de circulation 40 et 41 qui y sont raccordées pour se rendre dans les galeries de gaz brûlés 34.
Lorsaue la circulation se fait en sensinverse, le gaz pauvre est introduit dans les compartiments régénérateurs de rang impair ou de rang pair 15 de chacune des rangées internes et l'air com- burant est introduit dans les compartiments intermédiaires de rang pair ou de rang impair respectivement par les bottes de cir- culation 40 et 41 tandis que les produits de la combustion sont recueillis dans toutes les rangées de compartiments externes et évacués ensuite dans les galeries de gaz brûlés par les cerneaux de sole 17 et les boites de circulation 38 et 39.
En d'autres termes, dans la batterie représentée sur les dessins, parmi les quatre compartiments régénérateurs corprenant une chambre de ré- génération* correspondant à un piédroit, deux compartiments dispo- sés symétriquement par rapport au plan vertical G-G sont envahis pendant une période donnée de produits de la combustion dont la chaleur est en voie d'être récupérée tandis que les deux compar- timents restants sont remplis de gaz pauvre ou d'air comburant en voie de réchauffage.
De la description qui précède du fonctionnement comme four à gaz d'une batterie à laouelle les perfectionnements suivant la présente invention sont appliqués, il ressort clairement que les deux parois transversales externes 13 des trois parois de l'espèce, situées dans une chambre de régénération, complète ont des gaz combustibles et leurs produits de combustion sur leurs côtés opposéspendant les deux périodes de renversement du cycle de chauffage de régénération. La différence entre les pressions du gaz combustible et de ses produits de combustion dans les compartiments respectifs atteint cornue il est bien connu un tel degré que si les parois transversales 13 ne sont pas étanches au gaz,
le gaz combustible sera détourné des carneaux de chauffage pour aller directement dans les compartiments parcourus par les produits de combustion en provoquant de cette façon non seulement des pertes de chaleur mais en créant aussi un danger pour l'in- tégrité des parois transversales et des empilage de briques.
Le danger des fuites transversales à travers les parois longitu- dinales des chambres de régénération a moins de tendance à se produire car ces parois sont généralement de construction plus massive que les parois transversales attendu quelles constituent le support principal du poids de la superstructure de la batterie et il est extrêmement désirable que ces parois transversales ne soient pas plus épaisses qu'il n'est nécessaire pour réserver le plus de place possible aux chambres de régénération pour les em- pilages de briques.
Au moment de leur exécution, on mélange dans les parois transversales 13 des joints de dilatation 44 de telle manière que la dilatation que subit la maçonnerie qui les enveloppe pendant la période où l'on porte la nouvelle construction à la tempéra- ture de régime, peut se faire facilement sans altérer l'aligne- ment de la maçonnerie tant dans les parois longitudinales que dans les parois transversales. L'espace réservé à la dilatation dans les joints établis doit être déterminé d'une manière rela- tivement exacte en tenant compte de la nature des matériaux em- ployés pour leur construction et des températures atteintes par la maçonnerie à différentes hauteurs de la paroi pendant l'opé- ration, sinon on ne pourrait garantir que les joints puissent se dilater en donnant lieu à une paroi continue et étanche aux gaz.
En outre, les efforts qui prennent naissance dans la.batte- rie pendant la période d'élévation de la température doivent être dirigés exactement dans le sens voulu peur que les faces en re- gard des brigues forment le joint glissent l'une sur l'autre
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comme des surfaces parallèles sans se déplacer obliquement, sans quoi il pourrait en résulter une détérioration des surfaces en contact qui empêcherait une juxtaposition convenable pendant le période de dilatation.
La continuité du joint de dilatation 44 des parois trans- versales de régénérateur 13 représenté sur les figures 2, 5 et 6 à titre d'exemple comme ^tant du type à semi-recouvrement, bien que les avantages résultant des présents perfectionnement puissent être obtenus dans des joints de dilatation Etablis suiv?nt des modèles différents est interrompue de manière à former un trou ou un canal vertical 45 de section transversale sensiblement plus grande que le joint proprement dit, les briques adjacentes au joint présentant une configuration appropriée pour former ce canal.
Ce dernier peut avoir une section transversale telle que lorsnue la maçonnerie de la paroi transversale s'est complètement dilatée, le canal présente une section transversale suffisante pour permet- tre l'introduction d'une matière d'tanchité ou obturatrice appropriée et il s'étend aussi de préférence au moins du fond de la rangée inférieure de brinues du joint de bas en haut JUSQU'AU sommet de la paroi transversale.
L'invention assure 'galement l'accessiblité au canal du joint de l'extérieur de la structu- re de la batterie au moyen d'une perforation 46 pratiquée suivant l'axe de ce canal dans la maçonnerie de la sole de la chambre de cokéfaction,ces perforations étant à leur tour situées dans l'axe des ouvertures de chargement 47 à travers lesquelles le charbon est introduit dans la chambre de cokéfaction 10.
Dans le cas où les présents perfectionnements sont appliqués à une batterie de fours à coke pourvue dans son in- frastructure de passages souterrains accessibles en-dessous de sa semelle de support, comme le représente le dessin, le canal 45 du joint descend de préférence à travers cette semelle par un conduit de raccordement de la semelle dans lequel est mont' un tuyau 48 qu'on ferme à son extrémité Inférieure par un chapeau ou bouchon 49. Dans les batteries de fours de ce genre, l'inven- tion assure alors l'accès au canal du joint tant par le sommet que par la partie inférieure de la batterie.
Il est évident nue dans les applications où il est possible d'avoir accès aux ca- naux des joints en-dessous de la semelle de support, la carac- téristique de l'invention qui donne le moyen d'avoir facilement accès à ces canaux du sommet de le batterie, c'est-à-dire, l'ali- gnment dans un plan vertical des ouvertures de chargement et des perforations dans les brinues de sole des fours avec les canaux des joints, peut être supprim'e si on le profère et ou'on peut placer les ouvertures de chargement où on le désire, mais dans les installations où la semelle de support 21 est disposée au niveau du sol, ces caractéristiques donnant toutefois un moyen trèssimple d'atteindre les canaux des joints de l'ext@- rieur de la structure de la batterie.
Les canaux des joints 45 établis suvnt l'invention sont remplis d'une matière réfractaire susceptible d'assurer l'étanchéité qu'on peut y introduire par le sommet ou par la base. Cette matière d'étanchéité présente de préférence un ca- ractère de fluidité non seulement pour faciliter son introduc- tion dans les canaux du joint mais aussi pour lui permettre de fluer et pénétrer dans toutes les crevasses, fentes,fissures, etc qui peuvent rester ouvertes après complète dil?tation de la ma- çonnerie des parois transversales.
Ces canaux de joints ayant de préférence un diamètre de plus de 3 à 4 pouces environ, on peut les remplir d'une grande variété de substances réfractaires propres à empêcher le passage des gaz à travers ces parois trans- versales lorsque la différence entre les pressions de gaz dans les compartiments de régénérateur situas de part et d'autre de ,,ces parois est normale et on ne désire par conséquent pas se
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limiter à l'emploi d'une ratière obturatrice déterminée.
Par exemple, il peut être préférable dans certains cas, d'utiliser du sable fin,des briques réfractaires bien broyées ou autres matières analogues, tandis que dans d'autres cas un ciment ré- fractaire susceptible de se fixer ou de faire prise comme un mortier léger ou son équivalent, peut procurer des avantages im- portants du fait que ces matières peuvent s'écouler des canaux des joints dans les crevasses et les fissures adjacentes et con- solider la maçonnerie en transformant la paroi transversale en un bloc continu ininterrompu.
Une matière visaueuse ou plastique peut être chassée sous pression dans les canaux du joint par le sommet ou la base de ceux-ci et si les canaux sont complètement remplis d'une matière de cette nature et de telle maniere que la colonne exerce une charge hydrostatiaue, cette charge refoule avantageusement la matière obturatrice dans les petits vides adjacents et les bouchent avant que le mortier n'ait fait prise.
Dans d'autres cas encore lorsqu'on emploie certains ciments ré- fractaires, on peut trouver avantageux d'établir le joint d'tan- chéité réfractaire par petites fractions à pied d'oeuvre, par exemple en coulant par intermittence de faibles quantités d'une matière susceptible de cimentation, à sec dans les canaux des joints et en la mélangeant sur place au moyen d'un jet d'eau de manière à remplir graduellement la colonne de la matière préférée.
Il est Evident que les canaux des joints peuvent être remplis seulement aprèsdilatation de la maçonnerie des parois transver- sales, lorsqu'on emploie une matière d'étanchéité qui consolide la maçonnerie et fait masse avec celle-ci, de manière à ne pas produire dans le joint une obstruction susceptible de faire obstacle à la dilatation de la maçonnerie. A titre d'exemple, dans les fours pourvus de régénérateurs exécutes entièrement en brioues de silice, il est prfrable d'employer un ciment renfermant environ 92 à 94% de SiO2 et 4 à 5% A1203, le restant comprenant des matières basiques, telles que la chaux, les mé- taux alcalins et autres substances analogues.
De préférence, les joints de dilatation 44 ne s'étendent pas directerient des canaux de joints aux chambres de régénéra- tion mais ils forment un redent comme c'est représenté sur la figure 6. Comme les plus grandes variations de dimensions des parois transversales pendant leur dilatation se font dans le sens de la longueur, les parties du joint de dilatation qui s'étendent transversalement par rapport à cette paroi doivent présenter une plus grande largeur pour permettre cette dilatation, tandis que les sections du joint qui sont parallèle aux c8tés de la paroi peuvent être relativement étroites puisqu'il suffit de ménager un espace beaucoup plus faible pour permettre le mouvement dans le sens du cisaillement entre les briques situées des deux côtés de ces sections du joint.
Cette disposition à une importance spé- ciale dans les types de construction où il est désirable d'em- ployer un agent obturateur ou d'étanchéité qui reste fluide et souple à toutes les températures des régénérateurs car ces inter- stices plus étroits contribuent à retenir l'agent obturateur ou matière d'étanchéité dans les canaux des joints en l'empêchant de s'en écouler même lorsque les parois sont froides et non dila- tées, de telle sorte qu'il est possible de remplir ces canaux même pendant la période d'exécution si l'on emploie une matière obturatrice souple dont les caractéristiques ne s'altèrent pas notablement aux températures normales de régime du régénérateur.
Bien oue dans sa forme préférée, l'invention dispose les joints de dilatation et les canaux des joints à proximité du plan médian vertical des parois transversales du régénérateur où ils sont facilement accessibles de l'extérieur des fours par les ou- vertures de chargement au moyen des orifices pratiaués dans l'axe de celles-ci dans les soles des fours, on ne désiré pas se limiter
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à cet emplacement particulier des joints,
attendu qu'on peut les placer en beaucoup d'autres endroits et notamment près du point de jonction ou au point de jonction des parois transversales avec les murs de pilier longitudinaux où ils sont accessibles de l'espace situé en-dessous de la semelle de support du four par un conduit ménagé dans celle-ci à proximité du conduit qui met en communication les conduits de gaz riche avec le système de distribution du gaz riche le long des piédroits de chauffe, tandis qu'à leurs extrémités supérieures ils sont accessibles par des ouvertures dans la maçonnerie à la base des carneux de chauffe, ces ouvertures étant de préférence dans l'axe des trous 50 pra- tiquésdans le sommet de la batterie pour l'examen de la combus- tion dans les carneaux et le réglage des briques glissantes aux extrémités supérieures de ces carneaux.
REVENDICATIONS ---------------------------
1) Four à coke à régénération du type décrit, caractérisa en ce que chaque régénérateur est pourvu d'une paroi étanche au gaz comprenant un joint de dilatation qui est fermé au moins par- tiellement, ce joint communiquant, avec un canal auxiliaire d'étanchéité et étant coupé à peu près sur toute sa hauteur par ce canal auxiliaire, lequel est destin à recevoir un agent obturateur ou matière d'étanchéité qui y est introduit après que le four à été porté à la température nécessaire, pour rendre étanche le joint de dilatation et en empêcher toute fuite de gaz.
2) Four à coke à régénération, du type décrit, comportant des chambres de régénération allongées, divisées en une série de compartiments par une paroi transversale s'étendant transversale- ment en-dessous de la chambre de carbonisation à travers ces cham- bres de régénération, caractérisé en ce qu'un joint de dilatation est établi dans cette paroi transversale pour permettre sa dilat- tion pendant l'élévation de la température, ce joint de dilatation étant pourvu intérieurement d'un canal d'étanchéité ouvert, destin à recevoir un agent obturateur et s'étendant à peu prés sur toute la hauteur de la paroi transversale, ainsi oue d'un conduit qu'on peut fermer par un bouchon et qui communique avec le canal d'étan- chéité,
ce conduit et ce canal étant accessibles de l'extérieur du four de telle façon que l'agent obturateur désiré peut être introduit de l'extérieur de ce four dans ce canal d'étanchéité pour rendre étanche ce joint de dilatation.
3) Four à coke à régénération suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le canal d'étanchéité se trouve dans l'axe des passages pratioués dans la structure du four et d'un passage accessible dans la partie supérieure du four.
4) Four à coke à régénération suivant les revendications 2 et 3,caractérisa en ce qu'une ouverture de chargement pour l'introduction des matières cokéfiables dans la chambre de carbo- nisation est disposée à peu près dans l'axe du conduit pratiqué dans la sole de cette dernière et susceptible d'être fermé par un bouchon ainsi que sensiblement dans l'axe du canal d'étanchéité, l'ouverture de chargement constituant le passage accessible à la partie supérieure du four.
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Improvements in the construction of coke ovens.
The present invention relates to horizontal coke ovens and more generally to the type of ovens comprising coking chambers alternating with vertical flue heating piers or walls and regenerators extending approximately parallel to the piers in the piers. 'infrastruc- ture.
The invention relates more particularly to coke ovens of the above-mentioned type in which the circulation of hot gases in the heating pits takes place under conditions requiring the subdivision of the regeneration chambers established longitudinally with respect to the piers into one. series of two or more compartments by one or more transverse walls which separate the inlet compartments from the outlet compartments of the regenerator.
Expansion joints are necessarily provided in these transverse walls during their construction, to allow the subsequent expansion to which the masonry is subjected when it is exposed. at operating temperatures, and more especially in the case of furnaces incorporating such a gas circulation system, it is of the utmost importance for considerations of thermal economy and for the preservation of the integrity of the structure of the furnace that these transverse walls of the regenerator are kept in a state absolutely impermeable to the passage of gases.
The gas pressure in the inlet regenerators is relatively higher than that prevailing in the outlet regenerators and therefore during the periods when coke ovens of the type under consideration operate as "gas ovens", ie. - say when low calorific fuel gases are circulated in some of the inlet regenerators in order to heat them,
it can happen that a certain quantity of the fuel gas is diverted from the heating flues to go directly to the regenerators of the combustion products if the expansion joints of the transverse walls separating the inlet regenerators from the outlet regenerators do not have not been hermetically sealed by their expansion during the period when the construction was brought up to operating temperatures. This naturally results in a reduction in the thermal efficiency of the installation and serious deterioration can even occur in the stacks and walls of the regenerator and give rise to conditions which worsen over time.
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@The walls of the regenerators which extend longitudinally with respect to the furnace are normally constructed without expansion joints except in the places located near their upper parts where they meet the masonry of the furnace floors and they can therefore be executed like mortar and jointless constructions, because when the temperature of the finished construction is raised there is sufficient space for them to expand without subjecting the other parts of the furnace to breaking forces.
However, when the gas paths of a special under-sleeved heating system require in order to establish these paths the arrangement of gas-tight transverse walls at determined intervals in the transverse direction with respect to the regeneration chambers, it is necessary to reserve dry expansion joints, that is to say without mortar, which allow the expansion of the transverse walls themselves as well as the lateral expansion of the longitudinal walls of the regenerator and if these expansion joints are established without mortar their sealing and their tightness depends entirely on the exact expansion of the masonry in the voids of the joints and also on the precise adjustment of the expansion of all elements of the battery structure.
If the expansion forces around the joints are not exerted exactly in the desired direction and the increase in the volume of the masonry is not precisely that which has been calculated, during periods of elevation temperature, or if the masonry undergoes a small degree of over-expansion or under-expansion resulting from a lack of homogeneity in the materials used, there may remain or occur cracks and cracks through which initially weak gas diversion but which can then grow seriously can occur between fuel gas regenerators and flue gas regenerators;
this situation, as a result of the relatively high pressure difference of the gases in the inlet and outlet compartments of the regenerator, brings the products of combustion leaving the installation to excessive temperatures and can even cause the melting of the masonry. .
The object of the present invention is not only to provide a device by means of which all the above-mentioned drawbacks, arising from the need to reserve expansion joints in the transverse walls of the regenerator, can be avoided in a manner. simple and satisfactory, but also to easily ensure sufficient sealing of these transverse walls against any possible transverse leakage, while allowing easy access to these walls from the outside of the furnace or the furnace battery, so that the measurements which are the subject of the invention can be applied without difficulty.
Consequently, the object of the invention is a horizontal regenerating coke oven of the type described in which each regenerator is provided with a gas-tight wall, comprising an expansion joint which is at least partially closed, this joint being closed at least partially. - provided with an auxiliary sealing channel intended to receive a sealing agent and being intercepted almost over its entire height by this sealing channel, to which the sealing agent is supplied after the oven has been brought at the operating temperature required, to close the expansion joint and prevent any gas leakage from passing through it.
The invention further consists of a regenerating coke oven of the type described provided with elongated regeneration chambers divided into a series of compartments by a transverse wall which extends transversely below the chamber. carbonization through these regeneration spaces and in which an expansion joint is provided capable of allowing its expansion during the rise in temperature, this expansion joint being provided internally with an open sealing channel, suitable for receiving a sealant and extending to
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almost over the entire height of the transverse wall, while an obstructable duct can be placed in communication with this sealing channel,
this duct and this channel being accessible from the outside of the oven so that the desired sealing agent can be introduced from the outside of the oven into the sealing channel to plug the expansion joint.
The bricks used to form the expansion joints of the transverse walls of the regenerator have a configuration such that when assembled they form for this purpose within the space of this joint, whether they have been made or not properly contiguous during the expansion occasioned during the period of temperature rise, a channel or chamber which extends vertically from the base of the transverse wall to the top thereof. According to its preferred arrangement, this vertical channel and its corresponding expansion joint are arranged according to the invention directly, below the bottom of the oven in the structure of the oven.
This seal chamber can be accessed from the outside through an opening in its; extension into the bottom of the oven, this opening being in turn in the extension of a loading hole at the top of the oven.
By thus arranging the loading orifice, the opening made in the bottom of the oven and the seal channel substantially along a straight line, this seal channel is made accessible over its entire length through the top of the oven from where it can be filled with any preferred refractory material which then penetrates from this channel into any crevices or cracks in the expansion joint which have not been properly sealed. The opening in the bottom of the oven is provided with a plug with which it can be closed.
According to the preferred embodiment of the invention, the channel or chamber, which intersects the expansion joint, is filled with a suitable obturating material after the period of temperature rise and after the expansion of the furnace of the same due. the movements and possible efforts of the masonry were balanced and ended.
By circulating in and around the parts of the expansion joint which have not been sealed and sealed during the expansion process as well as by draining from these places through any crevices or cracks which may have occurred nearby for one or the other reason, the sealing material permanently obstructs and closes all of these openings thereby sealing the wall against gases over its entire height.
In the ovens which are provided with a support plate located directly on the ground surface, access to the channels of the joints described above cannot be made below the oven or the battery structure, but in the case of or the structure rests on pillars which swim in accessible passages below the sole of the battery, the channels of the joints according to the invention can be established so as to descend through this sole and to open into these passages, and the preferred obturating material can be driven therein from the bottom upwards from their lower parts. When such means of access to the channels of the seals are in use, it is obvious that the need to ensure the alignment between the loading holes,
openings in the furnace floor and joint channels disappear, and expansion joints of the transverse regenerator walls can be established along these almost anywhere desired, since the openings in the sole that provide access, can be placed in optimum conditions with respect to the flues of the regenerator floor.
In order that the invention may be well understood and easily put into practice, it will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:
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Figure 1 is a vertical sectional view taken transversely through an oven battery of the above-mentioned type and provided with the improvements of the present invention, 1a. section being made through a coking chamber and partially through a heating stand as indicated by lines IV-IV and III-III respectively of FIG. 2;
Figure 2 is a longitudinal sectional view of the coke oven battery of fig. 1 made along line II-II of FIG. 1;
Figure 3 is a partial view in vertical section along the line III-III of Figure 2 and showing the arrangement of the flues in the heating piers of a furnace comprising a gas circulation system with which the present invention is particularly suitable for combining;
Figure 4 is a partial vertical sectional view along the line IV-IV of Figure 2 and showing the alignment of the channels of the expansion joints with the loading holes, through which the coal is introduced into the furnace, which is established according to the present invention with openings in the sole which allow access to the expansion joints both from the top of the furnace and through the conduits of the sole through which these joints are accessible at their lower end in batteries provided in their accessible subway infrastructure;
Figure 5 is a horizontal section taken on the line V-V of Figure 2;
Figure 6 shows on a larger scale part of Figure 5, showing in detail the arrangement of the masonry both in the walls of the regenerator which extend longitudinally with respect to the furnace and in the transverse walls of the regenerator to which the present improvements are applied; and
Figure 7 is a view taken along the line VII-VII of Figure 1.
The same reference numerals designate the same members in the different figures of the drawings.
For the purposes of description, the present invention is shown in combination with a battery of combined coke ovens of the so-called bottom inlet type in which a rich fuel gas is used which does not require prior heating beforehand. its actual combustion, and which is passed through the flame flues through a distribution system located in accessible underground passages, below the battery support flange, by means of conduits which rise vertically both in this sole and in the longitudinal walls of the regenerators to end at the lower part of the vertical flues.
In the embodiment shown in the drawings, the vertical heating flues of each side wall are in communication with two of the regenerator chambers which extend parallel to the heating legs. Each of these longitudinal regenerators is divided by three vertical transverse walls into four separate and individual compartments which are each provided with individual sole flues running from one side of the coil to the other, and the flues of each of the heating piers are also divided into four equal groups, all the car- nels of each group communicating at their lower ends.
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rieures by conduits with two of the corresponding regenerator compartments arranged side by side directly below.
All the heating flues of a pair of groups of flues situated in the same side wall and on the same side of a median plane transversa.l to this wall, communicate with each other at their upper ends by a horizontal flue of transverse section variable in such a way that each group of flues of a pair of communicating flues can be used alternately as a group of flame flues and as a group of burnt gas flues while the pair of regenerator compartments corresponding to each The group of flue gases is also used alternately to heat the sub-hearth heating medium or to bring the products of combustion into the stack.
During periods when the battery of ovens operates as a gas oven and is therefore heated under the hearth by means of lean gas produced externally, for example gasifier gas, the pairs of compartments of even or odd row regenerators placed end to end. end of each side of the longitudinal median plane of the battery are likely to send everything to. the combustible gases in the heating flues and the combustion products in the atmosphere, while the intermediate pairs of compartments placed end to end longitudinally send the combustion air and the products of combustion in turn into the cores. heating pipes or remove them therefrom.
From the foregoing description of the gas circuit in the battery of ovens shown in the drawings, it is evident that the transverse walls in the longitudinal regeneration chambers serve to isolate the compartments from each other. with rising current and the downdraft compartments placed end to end, and provided that the rising compartments are traversed by combustible gases and the descending compartments by combustion products, which gives rise to a relatively high pressure difference between the compartments, it is obviously of the utmost importance that when the battery operates as a gas oven, these transverse walls are absolutely gas-tight,
in order to prevent unburned combustion gases from being diverted from rising compartments at higher pressure into falling compartments at lower pressure where, as a result of combustion, the leaking gas may raise the temperature of the flue gases , which has the effect of reducing the thermal efficiency of the installation and possibly causing serious damage to the masonry.
The new and useful improvements brought by the present invention to the construction of the transverse walls of the regenerator, allow the manufacturers of coke ovens to guarantee a perfect seal to the walls of the regenerator compartments placed end to end between which there is normally a notable difference. gas pressure.
Thanks to these improvements it is currently possible to seal or hermetically close the expansion joints, which are necessarily established in the transverse walls to allow them to expand during the. period when the temperature of the masonry of a new battery is brought up to the operating temperature, after this expansion has taken place, so that any detrimental effect which may result from an imperfect closing of the joints can be entirely avoided.
Referring now more specifically to the drawings, the elongated coking chambers 10 which are referred to as
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presented known extending transversely to the battery, are arranged in alternating order with the heating piers 11. These are divided into a series of heating flues arranged vertically which communicate at their upper ends through the intermediary. adjustable holes with a horizontal flue. The large support or pillar walls 12 yes extending transversely to the battery serve to support the heating piers which form the sides of the coking chambers.
The spaces between the pillar walls force the longitudinal regeneration chambers which run the entire length of the furnace and they are filled with stacking brigues from one side of the battery to the other, each of the flues of a pedestal communicating at its lower end by conduits with the regeneration chambers located below on both sides of the same pillar wall.
Each of the longitudinal regeneration spaces or chambers is divided into four separate compartments, forming outer and inner compartments, 14 and 15 respectively, by three transverse regenerator walls 13 which extend the full height of the regeneration chambers. and close all communication between the compartments placed end to end except through the heating flues and the horizontal flues. The regenerator compartments are each provided with individual bottom flues which extend to the faces of the coil where they communicate with junction or circulation boots with valves intended to regulate the flow of combustible fluid in the regenerators.
The two outer rows of regenerator compartments 14 are provided with shorter sole flues 17 while the two inner rows of compartments 15 are provided with longer sole flues 18 and all of these sole flues are provided with conduits 19 for distributing. the combustible fluid evenly over the stacking bricks above.
In the accessible passages 20, below the sole 21 which supports the battery, is arranged the distribution system for the rich fuel gas which comprises the distribution artery or mother pipe 22 which communicates with a rich gas reservoir at the end. The exterior of the coil structure and from where the main riser pipes 23 connect to two distribution manifolds 24, 25 established for each heating stand. The multi-way valve 26 is connected to a reversing cable 27 by means of a crank 28 so that the rich gas stream can be directed alternately into the manifolds 24 and 25 which respectively send the rich fuel gas. to the external flue group and to the internal flue group.
The vertical ducts 29 of the pillar walls 12 serve to distribute the rich gas individually from the distributor manifolds to the heating flues.
The median plane G-G extending longitudinally with respect to the battery divides the regeneration installations of the latter into two more or less symmetrical parts, each of which is capable of functioning independently of the other. The heating flues of each of the piers which are arranged on the same side of this plane GG are divided for the circulation of the gases into two groups which are connected at their upper ends, via adjustable orifices provided with grout bricks. - Sands 16, to a horizontal flue 33 which corresponds to a group of internal flues and to a group of adjacent external flues.
The flues of these external and internal groups, comprising respectively the flues 31, 31a, are each connected by means of conduits 32 respectively with two of the regenerator compartments 14,15 arranged correspondingly with respect to the plane GG and on either side of a pillar wall. In this
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construction There can be no mixing of the combustible fluid with its combustion products between the opposite sides of the battery.
The circulation boxes intended to regulate the Quantities of gas which enter the floor flues of the regenerator compartments and leave them are all capable of making these compartments and the heating flues communicate with both the atmosphere and the galleries 34 of the burnt gas, while the circulation boots which communicate with the intermediate pairs of regenerator compartments placed end to end longitudinally on the same side of the plane GG are moreover liable to introduce combustible gases of low calorific value in each of these pairs thus placed end to end, individually and alternately,
when it is preferable to heat the coil with the aid of a heated lean gas supplied to the sole flues via the general lean gas lines 35.
During the periods when the battery to the auelle the present invention is applied operates as a coke oven, that is to say when it is heated by means of gases which are produced during the carbonization, the rich gas coming from the pipe. mother 22 is sent to the distributor manifold 24 by a suitable adjustment of the valve 26.
The rich gas then rises through the ducts 29 in the pillar walls 12 of the regenerator and possibly in all the heating flues of the external flue groups where it is burned with the air which has been introduced by the air valves 26 in the shorter sole flues 17, after which it rises through the regenerator compartments 14 for reheating and from there into the heating flues 31 via the ducts 32. The Hot gases rise through the flame flues 31 and enter the horizontal flue 33 which has a larger cross section at the points where it must allow the passage of larger volumes of combustion products.
As the products of combustion move through the horizontal flues 33 towards the plane GG, escaping from the tops of the flames of flames, they are distributed in the upper ends of the flues of burnt gas 31a, where they descend to arrive in the regenerator compartments 15 and from there in the sole flues 18 and the burnt gas galleries 34 via the circulation boots 40 and 41 (fig. 5). At predetermined intervals the direction of the hot gas stream in the regenerator compartments is reversed and the heating flues and the inlet regenerator compartments become outlet compartments while the flame flues become carnous gas burned and vice versa.
When the battery is operating in the gas oven and is therefore heated from below by means of lean gas, which is heated in the compartments of the regenerator, the lean gas, such as gasifier gas or blast furnace, is introduced from the general lean gas line 35 in turn into each regenerator pairs of even or odd row regenerators arranged end to end on the same side of the plane GG.
'That is to say, for example, during the passage in one direction of the gas stream in the basement heating system - the lean gas is introduced into the regenerating compartments of even or odd number 14 of the external rows of regenerators via the general lean gas pipes 35 through the circulation boxes 38, while the combustion air is introduced simultaneously into the intermediate compartments of odd or even rank by the circulation boxes .tion 39.
When circulation is in this direction through the heating flues and the regeneration system, the
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two internal rows of regenerator compartments 15 are filled with combustion products which are evacuated therefrom through the flues 18 of the floor and the circulation boxes 40 and 41 which are connected to them to reach the burnt gas galleries 34.
When circulation is in the reverse direction, the lean gas is introduced into the regenerator compartments of odd or even row 15 of each of the internal rows and the combustion air is introduced into the intermediate compartments of even or odd row respectively by the circulation boots 40 and 41 while the combustion products are collected in all the rows of external compartments and then discharged into the burnt gas galleries by the hearth kernels 17 and the circulation boxes 38 and 39 .
In other words, in the battery shown in the drawings, among the four regenerative compartments comprising a regeneration chamber * corresponding to a side wall, two compartments arranged symmetrically with respect to the vertical plane GG are invaded during a given period. combustion products, the heat of which is in the process of being recovered while the two remaining compartments are filled with lean gas or combustion air being reheated.
From the foregoing description of the operation as a gas oven of a battery or the improvements according to the present invention are applied, it is clear that the two external transverse walls 13 of the three walls of the species, located in a regeneration chamber , complete have combustible gases and their combustion products on their opposite sides during both reversal periods of the regenerative heating cycle. The difference between the pressures of the fuel gas and its combustion products in the respective compartments reaches such a degree that it is well known that if the transverse walls 13 are not gas-tight,
the combustible gas will be diverted from the heating flues to go directly into the compartments traversed by the combustion products, causing in this way not only heat losses but also creating a danger for the integrity of the transverse walls and the pilings of bricks.
The danger of transverse leaks through the longitudinal walls of the regeneration chambers is less likely to occur because these walls are generally of more massive construction than the transverse walls as they are the main support for the weight of the battery superstructure. and it is extremely desirable that these transverse walls not be thicker than necessary to reserve as much space as possible for the regeneration chambers for the brick piles.
At the time of their execution, expansion joints 44 are mixed in the transverse walls 13 in such a way that the expansion to which the masonry which surrounds them undergoes during the period when the new construction is brought up to the working temperature, can be done easily without altering the alignment of the masonry both in the longitudinal walls and in the transverse walls. The space reserved for expansion in established joints must be determined in a relatively exact manner, taking into account the nature of the materials used in their construction and the temperatures reached by the masonry at different heights of the wall during operation, otherwise it would not be possible to guarantee that the joints could expand, giving rise to a continuous and gas-tight wall.
In addition, the forces which arise in the battery during the period of temperature rise must be directed exactly in the desired direction lest the faces facing the brigues form the seal slide on one another. 'other
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as parallel surfaces without moving obliquely, otherwise it could result in deterioration of the contacting surfaces which would prevent proper juxtaposition during the expansion period.
The continuity of the expansion joint 44 of the regenerator crosswalls 13 shown in Figures 2, 5 and 6 by way of example as the semi-lap type, although the advantages resulting from the present improvements can be achieved. in expansion joints established following different patterns is interrupted so as to form a vertical hole or channel 45 of cross-section substantially larger than the joint itself, the bricks adjacent to the joint having an appropriate configuration to form this channel .
The latter may have a cross-section such that when the masonry of the cross-wall has fully expanded, the channel has a sufficient cross-section to allow the introduction of a suitable sealant or sealant and it is formed. also preferably extends at least from the bottom of the bottom row of joint strands from the bottom up to the top of the cross wall.
The invention also ensures accessibility to the seal channel from outside the structure of the battery by means of a perforation 46 made along the axis of this channel in the masonry of the bottom of the chamber. coking, these perforations being in turn located in the axis of the loading openings 47 through which the coal is introduced into the coking chamber 10.
In the case where the present improvements are applied to a battery of coke ovens provided in its infrastructure with underground passages accessible below its support flange, as shown in the drawing, the channel 45 of the seal preferably descends to through this sole by a connecting duct of the sole in which is mounted a pipe 48 which is closed at its lower end by a cap or plug 49. In batteries of ovens of this type, the invention then ensures access to the seal channel both from the top and the bottom of the battery.
It is evident in applications where it is possible to have access to the channels of the joints below the support flange, the feature of the invention which provides the means of having easy access to these channels. the top of the coil, that is to say, the alignment in a vertical plane of the loading openings and the perforations in the bottom strands of the furnaces with the channels of the seals, can be eliminated if one profuse it and where the loading openings can be placed where desired, but in installations where the support sole 21 is disposed at ground level, these characteristics however giving a very simple means of reaching the channels of the joints of the outside of the battery structure.
The channels of the joints 45 established according to the invention are filled with a refractory material capable of ensuring the seal which can be introduced therein through the top or the base. This sealing material preferably has a fluidity character not only to facilitate its introduction into the seal channels but also to allow it to flow and penetrate into any crevices, cracks, cracks, etc. which may remain open. after complete expansion of the masonry of the transverse walls.
Since these seal channels preferably have a diameter of more than about 3 to 4 inches, they can be filled with a wide variety of refractory substances suitable for preventing the passage of gases through these transverse walls when the difference between the pressures. of gas in the regenerator compartments located on either side of these walls is normal and it is therefore not desired to
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limit to the use of a specific obturating dobby.
For example, it may be preferable in some cases to use fine sand, well-ground refractory bricks or the like, while in other cases a refractory cement capable of setting or setting as a solid. Lightweight mortar, or its equivalent, can provide significant advantages in that these materials can flow from joint channels into adjacent crevices and cracks and consolidate the masonry by forming the cross wall into an unbroken continuous block.
A viscous or plastic material can be forced under pressure into the seal channels through the top or bottom thereof and if the channels are completely filled with such material and in such a way that the column exerts a hydrostatic load. , this charge advantageously forces the obturating material into the small adjacent voids and plugs them before the mortar has set.
In still other cases when certain refractory cements are employed, it may be found advantageous to establish the seal of refractory tightness in small working portions, for example by intermittently pouring small amounts of water. 'a material capable of cementing, dry in the joint channels and mixing it in place by means of a water jet so as to gradually fill the column with the preferred material.
It is obvious that the channels of the joints can be filled only after expansion of the masonry of the transverse walls, when a sealing material is employed which consolidates the masonry and forms a mass therewith, so as not to produce in the joint an obstruction likely to obstruct the expansion of the masonry. For example, in furnaces provided with regenerators executed entirely in silica briou, it is preferable to use a cement containing approximately 92 to 94% of SiO2 and 4 to 5% Al2O3, the remainder comprising basic materials, such as than lime, alkali metals and the like.
Preferably, the expansion joints 44 do not extend directly from the joint channels to the regeneration chambers but form a cusp as shown in Figure 6. As the greater variations in dimension of the transverse walls during their expansion is done in the direction of the length, the parts of the expansion joint which extend transversely with respect to this wall must have a greater width to allow this expansion, while the sections of the joint which are parallel to the sides of the wall can be relatively narrow since it suffices to leave a much smaller space to allow movement in the direction of shear between the bricks located on both sides of these sections of the joint.
This arrangement is of special importance in types of construction where it is desirable to employ a plugging or sealing agent which remains fluid and flexible at all regenerator temperatures because these narrower inter- stices help to retain the sealing agent or sealant in the channels of the seals preventing it from flowing out even when the walls are cold and not expanded, so that it is possible to fill these channels even during run time if a flexible sealant material is used, the characteristics of which do not significantly alter at normal regenerator operating temperatures.
Of course, in its preferred form, the invention places the expansion joints and the joint channels near the vertical median plane of the transverse walls of the regenerator where they are easily accessible from the outside of the ovens through the loading openings at the top. through the orifices made in the axis of these in the hearths of the ovens, we do not want to limit ourselves
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at this particular location of the joints,
whereas they can be placed in many other places and in particular near the junction point or at the junction point of the transverse walls with the longitudinal pillar walls where they are accessible from the space below the footing of the support of the furnace by a duct formed therein near the duct which puts the rich gas ducts in communication with the rich gas distribution system along the heating piers, while at their upper ends they are accessible by openings in the masonry at the base of the heating flues, these openings preferably being in the axis of the holes 50 made in the top of the coil for examining the combustion in the flues and for adjusting the bricks slippery at the upper ends of these flues.
CLAIMS ---------------------------
1) Coke oven with regeneration of the type described, characterized in that each regenerator is provided with a gas-tight wall comprising an expansion joint which is at least partially closed, this joint communicating with an auxiliary channel of sealing and being cut almost over its entire height by this auxiliary channel, which is intended to receive a sealing agent or sealing material which is introduced there after the oven has been brought to the necessary temperature, to make the seal leaktight expansion and prevent any gas leakage.
2) Regeneration coke oven of the type described having elongated regeneration chambers divided into a series of compartments by a transverse wall extending transversely below the charring chamber through these chambers. regeneration, characterized in that an expansion joint is established in this transverse wall to allow its expansion during the rise in temperature, this expansion joint being provided internally with an open sealing channel, intended to receive an obturating agent and extending approximately over the entire height of the transverse wall, as well as a duct which can be closed by a plug and which communicates with the sealing channel,
this duct and this channel being accessible from the outside of the oven in such a way that the desired sealing agent can be introduced from the outside of this oven into this sealing channel in order to seal this expansion joint.
3) regeneration coke oven according to claims 1 or 2, characterized in that the sealing channel is located in the axis of the passages pratioués in the structure of the oven and an accessible passage in the upper part of the oven.
4) Regenerative coke oven according to claims 2 and 3, characterized in that a loading opening for the introduction of coking materials into the carbonization chamber is arranged approximately in the axis of the duct made in the bottom of the latter and capable of being closed by a plug as well as substantially in the axis of the sealing channel, the loading opening constituting the passage accessible to the upper part of the oven.
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