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"Batterie de fours à coke à cerneaux verticaux comportant des tuyères de brûleur hautes et basses dans les carneaux".
La présente invention concerne l'agencement et la construction des parois de chauffage d'une batterie de fours à coke à carneaux verticaux, et plus particulièrement la structure des parois de chauffage de batteries de fours à coke à carneaux verticaux à chauffage inférieur.
L'invention vise une batterie de fours à coke ayant des parois de chauffage et des chambres à coke disposées
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alternativement côte à cote, des carneaux de chauffage verticaux datas chaque paroi de chauffage, et des tuyères, de brûleurs:
hauts et bas alternant dans les bases des carneaux de chauffage verticaux de chaque paroi de chauffa- ge, les tuyères de brûleurs hauts, excepté ceux dans les carneaux verticaux du côté coke de la batterie, ayant une hauteur comprise entre 16,5 et 23 centimètres par mètre de longueur de carneau de chauffage, les tuyères de brû0 leur dans lesdits carneaux du côté coke de la batterie diminuant en hauteur dans le sens du cÉté coke de la bat- terie, la réduction de hauteur d'une tuyère de brûleur haut à la suivante étant au moins de 15%, la hauteur de la -tuyère du brûleur haut le plus haut étant comprise entre 1635 et 23 centimètres par mètre de longueur de carneau de chauffage.
Four obtenir un chauffage plus uniforme des parois des; chambres à coke et pour produire ainsi un régime de cokéfaction plus uniforme ayant pour conséquence une amé- lioration de la qualité du coke, il a été proposé de prévoir dans les carneaux verticaux de chaque paroi de chauffage, des tuyères de brûleur bas.alternant avec des tuyères de brûleur haut.
Jusqu'ici, les tuyères de brûleur haut étaient invariablement de la marne hauteur, et ceci indépen- damment de la hauteur des chambres à coke. Ceci provoquait dans certains cas le surchauffage de l'espace collecteur chambre de gaz au sommet de chaque' à coke, ce qui avait pour con- séquence le cracking de sous-produits dans le gaz de fours à coke traversant cet espace pour pénétrer dans le collecteur principal, et il en résultait la perte d'huiles précieuses.
On a également proposé d'employer des tuyères de brûleur ayant des embouts amovibles susceptibles d'être remplacés par un embout d'une hauteur différente, à travers
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le toit de la batterie, de façon à contrôler ainsi la hauteur efficace de la tuyère dans chaque carneau. Tou- tefois, il est difficile et compliqué, tout en demandant beaucoup de tempa, dans la pratique, de retirer et de rem- placer, après la mise en route d'une batterie de fours., un ou plusieurs embouts de brûleur pendant le fonctionnemen pour placer les tuyères de brûleur dans les carneaux à la hauteur désirée pour obtenir le chauffage optimum.
Aux Etats-Unis au moins, toutes les batteries de fours construi tes comportant des tuyères de brûleurs haut et bas dans les carneaux ont des embouts de tuyère reliés en permanence à la maçonnerie de la tuyère de brûleur, étant donné que des tuyères de brûleur comportant des emboutsamovibles et in- terchangeables n'ont pas donné satisfaction pour beaucoup de raisons, y compris qu'ils sont plus coûteux:, qu'ils sont plus sujets à la casse et à la fissuration, et qu'un opéra- teur de fours à coke entreprend rarement,sinon jamais, de remplacer un ou plusieurs embouts de brûleur dans une paroi de chauffage d'une batterie de fours à coke ayant des em- bouts de brûleur de hauteurs différentes, à cause de la difficulté de cette opération après la mise en marche de la batterie de fours .
La présente invention a, entre autres objets, pour bu t la réalisation d'une paroi de chauffage à carneaux verticaux, dans laquelle les tuyères de brûleur sont dis- posées à un niveau assurant un chauffage plus uniforme de la charge et évitant le surchauffage de l'espace collecteur de gaz au sommet de la chambre à coke. D'autres objets et avantages de la présente invention ressortiront de la description détaillée,de celle-ci qui va suivre.
Nous avons trouvé qu'en disposant les tuyères de brûleur de telle façon que, dans les carneaux verticaux
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de chaque paroi de chauffage, une tuyère de brûleur bas suive une tuyère de brûleur hamt, les tuyères de brûleur bas étant situées à la base des carneaux ou ayant une hau- teur au-dessus de la base des carneaux ne dépassant pas 8,2 centimètres par mètre de la longueur du carneau verti- cal, les tuyères, de brûleur haut dans tous les carneaux, excepté le groupe de carneaux du coté coke de la batterie, ayant une hauteur telle qu'elle dépasse la base du carneau, de 16,5 à 23 centimètres par mètre de longueur de carneau,
et la hauteur des tuyères de brûleur haut du groupe de car- neaux du coté coke de la batterie diminuant progressivement dans.le sens du coté coke de la batterie dans la proportion de 15 à 50% par unité, on obtient un chauffage uniforme supprimant des sommets de four exagérément chauffés et évitant le cracking de sous-produits pré c ieux. On a trouvé que cette disposition des tuyères de brûleur tient convena- blement compte des différents facteurs influant sur le chauffage de la charge, tels que la conicité du four et le fait que des pertes par radiation de chaleur plus grande ont lieu aux cotés de la batterie qu'aux parties restantes des parois de chauffage bordant les chambres à coke,
de sorte qu'une plus grande quantité de gaz combustible doit être amenée aux carneaux du cote coke de la batterie.
Elle tient aussi compte des variations de la hdutenr des chambres à coke de batteries différentes, étant donné que la hauteur des tuyères de brûleur dans la paroi de chauf- fage, suivant l'invention, est déterminée par la longueur des carneaux verticaux qui est déterminée, à son tour, par la hauteur des chambres à coke. Par conséquent, la pré- sente invention permet d'obtenir une amélioration sensible du chauffage des charges des chambres à coke, et ceci aussi bien du point de vue de l'obtention d'une cokéfaction
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uniforme que du point de vue de la suppression du surchauf- fage de l'espace collecteur de gaz au sommet de chaque cham- bre à coke .
Dans le mode de réalisation préféré représenté sur les dessins, l'invention est montrée dans son application à une batterie de fours à coke à chauffage intérieur, et la description qui va suivre sera principalement limitée à ce mode de réalisation représenté de l'invention. Toutefois il est bien entendu, que les nouvelles caractéristiques et nouveaux perfectionnements ne sont pas limités à ce mode de réalisation de l' invention. L'invention englobe, par exemple, les batteries de fours à coke du type à carneaux jumelés et à croisement, dans lequel les carneaux de chauf- fage d'une paroi de chauffage sont reliés aux carneaux de chauffage d'une autre paroi de chauffage . Par conséquent, la portée de la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-après .
Dans les dessins annexés faisant partie de cette description et montrant, à titre d'exemple, un mode de réalisation préféré de l'invention mais sans limiter la portée de l'invention à celui-ci: la figure 1 est une, coupe verticale à travers une paroi de chauffage d'une batterie de fours à coke suivant l' invention ; la figure 2 est une vue de détail composée, en coupe verticale, dans le sens longitudinal de la batterie, la partie de gauche étant en coupe suivant un plan passant par une ouverture de chargement, tandis que la partie droi- te est une coupe dans un plan passant par le toit de la cha chambre à coke, en un endroit situé entre les ouvertures de chargement.
Sur ces dessins, la batterie de fours à coke com- prend un pont ou une sole de four 10 qui s'étend sur toute
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la longueur et toute la largeur de la batterie et supporte la maçonnerie de celle-ci. Le pont 10 est habituellement en béton armé et peut être en une seule longueur, bien qu'il soit préférable qu'il soit subdivisé en une plurali- té de sections longitudinales séparées par des joints d'expansion, ainsi qu'il est bien connu. Ce pont 10 est supporté par une multitude de colonnes 11 qui peuvent être en béton armé. Ces colonnes sont disposées aussi bien dans le sens longitudinal que dans le sens transversal de la batterie. aes. parois en béton 12 et 13 sont disposées aux côtés de la batterie, de façon àformer avec le pont un sous-sol fermé 14.
Les parois terminales habituelles 15 (figure 2) sont prévues aux extrémités de la batterie pour constituer un support complémentaire pour le pont 10 et pour retenir en place la maçonnerie décrite ci-après qui est supportée par le pont 10.
Le pont 10 supporte une pluralité de chambres à coke 16 et une pluralité de parois de chauffage intermédiai res transversales 17. Chaque chambre à coke possède, en coupe horizontale, une forme conique, comme d'habitude, l'extrémité large de la chambre à coke se trouvant du côté coke de la batterie, c'est-à-dire du côté où le coke est déchargé des chambres à coke, tandis que l'extrémité étroite se trouve du côté défourneur. !Le charbon à coké- fier est introduit dans la chambre à coke à travers les ouvertures de chargement habituelles 18 conduisant du som- met de la batterie dans les chambres à coke, ces ouvertures étant équipées des couvercles amovibles habituels.
Dans le mode de réalisation de l'invention repré- senté sur les dessins, chaque paroi de chauffage comporte une rangée de narneaux verticaux comprenant deux groupes extérieurs et deux groupes intérieurs de carneaux, les
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groupes extérieurs fonctionnant concurremment à l'admission, tandis que les groupes intérieurs fonctionnent concurrem- ment à l' échappement. Lors du renversement, les groupes intérieurs de carneaux fonctionnent concurremment à l'ad- mission, tandis que les groupes extérieurs fonctionnent concurremment à l'échappement. Ainsi, un groupe de carreau* 19 à 26 compris, du coté défourneur de la batterie, fonc- tionnant concurremment, est relié par le carneau horizontal 27 au sommet d'un groupe intérieur de carneaux 28 à 35 compris.
Du côté coke de la batterie, un groupe extérieur de .carneaux 36 à 41 compris, est relié par le carneau horizontal 42 au groupe intérieur de carneaux 43 à 49 com- pris.
La circulation à travers chaque carneau peut être réglée par une brique coulissante ou un registre 50, suscep- tible de modifier l'étendue du passage reliant les carneaux verticaux aux carneaux horizontaux par l'intermédiaires horizontaux de carneaux d'accès 51 s'étendant à partir des carneaux / vers le sommet de la batterie. Les sommets des carneaux verticaux se trouvent à un niveau inférieur au sommet du niveau normal de la charge introduite dans la chambre à coke, ce dernier niveau étant indiqué par la référence 52 à la figure 2 et déterminant la base de l'espace collecteur de gaz 53 au sommet de chaque chambre à coke . -Les sommets des carneaux verticaux se trouvent de préférence 38 à 76 centimètres en-dessous du niveau normal 52 de la charge .
Par sommets des carneaux verticaux, il faut entendre le point 54 où les carneaux verticaux rejoignent les, carneaux horizontaux 27, 42. Ainsi, la longueur de chaque carneau vertical est la distance entre la base du carneau et le point 54, où le carneau rejoint le carneau horizontal.
Il est à noter que la base de chaque carneau verti- cal se trouve au marne niveau que la base des chambres à
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coke 16. En outre, les bases de tous les carneaux verticaux dans chaque paroi de chauffage se trouvent au marne niveau.
Un carneau sur deux des carneaux verticaux de chaque paroi de chauffage comporte à sa base une tuyère de brûleur bas 55. L'embout de cette tuyère de brûleur peut être au ras de la base du carneau vertical ou même un peu en-dessous du niveau de la base du carneau vertical, ou peut s'élever à une hauteur ne dépassant pas 8, 2cm par mètre de la lon- gueur du carneau vertical. De préférence,chaque tuyère de brûleur bas 55 a une hauteur comprise entre 2,9 et 4,2 centimètres par mètre de longueur de carneau.
Les carneaux restants du groupe de carneaux 19 à 26 compris, à savoir les carneaux 20, 22, 24 et 26, sont chacun pourvus d'une tuyère de brûleur haut 56 d'une hau- teur allant de 16,5 à 23 centimètres par mètre de longueur de carneau vertical. Chacun des carneaux 29, 31, 33, 35, 48, 46 et 44 est muni d'une tuyère de brûleur haut de 'la marne hauteur que la tuyère 56. Dans le groupe de carneaux 36 à 41 compris, du coté coke de la batterie, la hauteur des tuyères de brûleur haut diminue progressivement dans le sens du côté coke de la batterie.
Ainsi, la tuyère de brûleur haut 57 dans le carneau 41 a la même hauteur que la tuyère de brûleur haut 56 . La tuyère de brûleur haut 58 dans le carneau 39 a une hauteur comprise entre 13,5 et 10 centimètres par mètre de longueur de carneau, et la tuyère de brûleur haut 59 dans le carneau 37 a une hauteur comprise entre 10 et 15 centimètres par mètre de longueur de carneau, la hauteur des tuyères de brûleur haut dans les carneaux 41,39 et 37 diminue d'une tuyère de brûleur haut à l'autre d'au moins 15% et de préférence dans une propor- tion comprise entre 15 et 50%.
Ainsi par exemple, pour un four à carneaux verticaux ayant des chambres à coke d'une hauteur de 3 mètres 65 et des carneaux verticaux d'une hauteur de 2mètr# 70, les tuyères 56 et 57 peuvent avoir
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une hauteur de 56 centimètres, la tuyère 58 peut avoir une hauteur de 46 centimètres et la tuyère 59 une hauteur de 30,5 centimètres .
Il faut entendre par la hauteur de la tuyère de brûleur la distance sur laquelle la tuyère de brûleur s'élève au-dessus de la base du carneau. Chaque tuyère de brdleur est construite en maçonnerie reliée en perma- nence à la maçonnerie de la paroi de chauffage.
Chaque tuyère de brûleur reçoit un gaz combustible, tel que gaz de fours à coke ou un autre gaz riche combus- tible, à travers un canal montant individuel 60 traversant le pont 10 et relié à son extrémité inférieure à l'un d'une paire de collecteurs distributeurs de gaz transver- saux 61 disposés dans le sous-sob 14 à proximité du sommet de celui-ci. Une telle paire de collecteurs est prévue pour chaque paroi de chauffage. Ces collecteurs trans- versaux 61 sont munis de canaux montants individuels 62; l'un de chaque paire de collecteurs 61 est muni de canaux communiquant uniquement avec les groupes extérieurs de carneaux dans la paroi de chauffage au-dessus, et l'autre collecteur de la paire avec des canaux communiquant seu- lement avec les groupes intérieurs de carneaux dans la paroi de chauffage au-dessus.
Chaque canal montant 62 est muni, au point où il est relié au collecteur 61, d'un régulateur de circulation (non représenté) contrôlant la circulation du gaz admis au carneau. Ce régulateur de circulation est, de préférence, du type décrit et revendi- Qué dans le brevet ETATS-UNIS Ne 2.199.961 du 7 mai 1940.
Ces dispositifs de réglage doivent être surveillés et, à l'occasion, réglés par un opérateur travaillant dans le sous-sol 14.
Chaque collecteur 61 communique avec un collecteur 63 -d'alimentation en gaz riche, par l'intermédiaire d'un
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conduit 64. Le collecteur 63 est calorifugé d'une façon convenable. Le conduit 64 est muni d'une valve à trois voles 65 et d'une valve d'arrêt 66 qui est normalement ouver te . Un conduit 67, qui communique avec un collecteur ment d'air de décarbonisation convenable' supporté dans le Qous- sol 14, aboutit à la valve à trois voies 65.
La commande de la valve à trois voies. 65 par le mécanisme de renver- sement automatique habituel a pour effet de mettre le col- lecteur 68 en communication avec le collecteur 63 servant à alimenter les carneaux; à l'admission, en gaz de fours à coke, et de mettre les collecteurs d'air de décarbonisa- tion 64 en communication avec les collecteurs 61 auxquels le gaz de four à coke n'est pas fourni. Lors, du renverse- ment du fonctionnement, la valve à trois voies est action- née de façon à mettre le collecteur d'air de décarbonisa- tion en communication avec les collecteurs transversaux 61 auxquels le gaz combustible avait été fourni au préala- ble, suivant le procédé habitueld'alimentation en gaz com- bustible -et en air de décarbonisation des systèmes de dis- tribution de gaz de batteries de fours à coke.
L'ensemble régénérateur de -la batterie comprend des parois de support 69 en forme de piliers disposées immédia- tement sous les parois de chauffage 17 et des rangées de régénérateurs 70 s'étendant transversalement et séparés par les parois en piliers, chaque rangée de régénérateurs . comprenant deux régénérateurs extérieurs et un régénéra- teur intérieur. Les régénérateurs extérieurs de chaque rangée de régénérateurs sont reliés par des orifices 71 aux groupes extérieurs de carneaux sur des côtés opposés de la chambre à coke 16 au-dessus.
Les régénérateurs intérieurs de chaque rangée sont reliés, d'une façon similaire, par des orifices 71 aux groupes intérieurs de carneaux sur des cotés
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opposés de la chambre à coke se trouvant directement au- de s sus .
Lorsque la batterie fonctionne comme un four combiné, un régénérateur extérieur sur deux de chaque rangée exté- rieure de régénérateurs, dans le sens de la longueur de la batterie, fonctionne pendant une période de fonctionnement avec une admission.d'air préchauffé, tandis que les régé- nérateurs extérieurs restants de chaque rangée extérieure dans le sens longitudinal de la batterie fonctionnent avec une admission de gaz combustible pauvre, tel que gaz de hauts fourneaux ou gaz de gazogène, aux groupes extérieurs communiquants de carne aux 19 à 26 et 36 à 41, les deux derniers compris, située sur des côtés opposés de la cham- bre à coke au-dessus, tandis que les produits de combustion descendent à travers les groupes de carneaux 28 à 35 et 43 à 49, sur des cotés opposés de chaque chambre à coke,
dans les régénérateurs intérieurs. Lors du renversement, le régénérateur intérieur de chaque rangée transversale de régénérateurs et les carneaux communiquant avec ceux-ci fonctionnent à l'admission, tandis que les produits de combustion descendent à travers les groupes extérieurs de carneaux dans les régénérateurs extérieurs; un régéné- rateur sur deux de la rangée de régénérateurs intérieurs dans le sens longitudinal de la batterie fonctionne pour l'admission d'air et les autres régénérateurs de cette rangée fonctionnent pour l'admission de gaz pauvre. Ainsi, tous les régénérateurs alignés dans le sens longitudinal de la batterie fonctionnent simultanément avec une circulation dans le marne sens.
Lors d'un fonctionnement avec une admission de gaz riche à travers les canaux 60 aux tuyères de brûleur dans les carneaux, tous les régénérateurs d'ad- mission fonctionnent avec une admission d'air pour entre- tenir la combustion du gaz admis aux carneaux.
@
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Un canal à air ou passage 72 disposé du cote défour- neur de la batterie et s'étendant sur toute la longueur de celle-ci peut être alimenté en air à travers l'une de ses extrémités ou les deux extrémités. Si on le désire, un ven tilateur ou une soufflerie (non représenté) peut être dis- posé à une extrémité du canal à air 72, la sortie de ce ventilateur étant agencée pour souffler de l'air à toute pression désirée, par exemple à environ 5 mm de colonne d'eau au-dessus de la pression atmosphérique, dans le canal 72. L'air admis dans le canal peut passer par un tissu filtrant ou un autre filtre, de telle façon que de l'air pur d'une humidité prédéterminée soit admis au canal et passe à travers des ouvertures 73 dans le sous sol 14,
et @ celui-ci dans les régénérateurs . Grâce à ce fonctionne- ment, de l'air, d'une teneur constante en oxygène, est ad- mis aux régénérateurs pendant toute l'année, ce Qui réduit au minimum la nécessité de modifier le réglage des disposi- tifs de réglage suivant les variations saisonnières des conditions atmosphériques . En outre, des conditions con- fortables pour l'opérateur sont maintenues à tout moment dans le sous-sol 14.
Un carneau de cheminée 74 est disposé du côté coke de la batterie et s'étend sur toute la longueur de celle-ci.
Du même côté de la batterie que le carneau de cheminée se trouvent des valves de renversement 75, qui peuvent avoir des formes diverses, et qui assurent dans leur en- semble la décharge des produits de combustion des régéné- rateurs, à travers les canaux de sole 76, 77 (figure 2), dans le carneau de cheminée 74, et l'alimentation des régé- nérateurs en air et en gaz combustible pauvre . L'air est fourni aux régénérateurs à l'admission d'air à travers des passages 78 reliant le sous-sol 14 aux canaux de sole 76, 77. Du gaz pauvre est fourni aux régénérateurs à l'admis-
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sion de gaz à partie d'un collecteur de gaz pauvre (non représenté) communiquant avec ces régénérateurs à travers des passages 78.
Dans la construction représentée à la figure 1, des valves 78' contrôlent la circulation d'air à partir du sous-sol 14 à travers les passages, 78 dans les canaux de sole 76 ou 77 des régénérateurs à l'admission d'air;des valves similaires contrôlent la circulation de gaz pauvre dans les régénérateurs à l'admission de gaz.
Une valve 79 est prévue pour contrôler la circulation des produits de combustion de chaque canal de sole 76, 77 de chaque régénérateur à l'échappement dans le carneau de cheminée 74. Un papillon 80 est placé dans un passage 81 reliant chaque canal de sole 76, 77 au carneau de cheminée 74, ce papillon pouvant être réglé convenablement par l'o- pérateur pour obtenir le tirage désiré assurant l'écoule- ment des produits de combustion dans le carneau de che- minée 74.
Il est entendu que des valves similaires correspon- dant aux valves 78' et 79 sont prévues pour les canaux de sole communiquant avec chacun des régénérateurs de chaque rangée de régénérateurs, ces valves contrôlant l'admission d'air dans les régénérateurs à l'admission d'air à partir du sous-sol 14, l'admission de gaz pauvre dans les régé- nérateurs à l'admission de gaz, et l'écoulement des produit de combustion à partir des régénérateurs à l'échappement dans le carneau de cheminée 74.
-Ainsi, lorsque les valves 78' contrôlant l'admission d'air et de gaz pauvre aux régénérateurs intérieurs, le long de la longueur de la bat- terie sont fermées,les, valves correspondantes contrôlant l'admission d'air et de gaz pauvre aux régénérateurs exté- rieurs sont ouvertes. De même, lorsque les valves 79 contrôlant l'écoulement des produits de combustion à partir
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des régénérateurs intérieurs le long de la longueur de la batterie dans le carneau de cheminée 74, sont ouvertes, les valves correspondantes 79 dans les passages reliant les canaux de sole des régénérateurs extérieurs au carneau de cheminée 74 sont fermées. Chaque passage reliant le sous- sol au canal de sole peut être muni d'un orifice 82 qui peut être étranglé par des barreaux amovibles et inter- changeables.
Il est bien entendu que l'ensemble décrit ci-dessus et comprenant les régénérateurs, le carneau de cheminée et le canal à air, représente une disposition préférée, et qu'onpeut utiliser d'autres dispositions de régénéra- teurs, de moyens d'alimentation en air et en gaz pour ceux- ci, et de carneaux de cheminée.
En plaçant les brûleurs bas, comme exposé ci-dessus, dans un carneau sur deux de la paroi de chauffage, on ob- tient un chauffage efficace de la charge à la base de la chambre à coke. On a trouvé que la disposition de brûleurs hauts, décrite ci-dessus, a pour effet un chauffage uni- forme de la charge et ceci sans écoulement de gaz non brûlés dans les carne-aux de liaison horizontaux, ce qui provoquerait une combustion survenant dans ces carneaux et ayant pour conséquence un surchauffage de l'espace col- lecteur de gaz.
Grâce à la diminution de la hauteur des tuyères de brûleurs hauts dans le groupe de carneaux du coté coke de la batterie, la quantité de gaz obligatoirement accrue, nécessaire pour chauffer la charge plus large à l'extrémité plus large de la chambre à coke disposée du côté coke de la batterie, peut être fournie, et ceci sans provoquer l'écoulement de gaz non brûlés dans les carneaux de liaison horizontaux, comme c'était le cas dans les cons- tructions antérieures de fours à coke comprenant des tuyè- res de brûleurs hauts et bas.
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Les dessins représentent l'application de l'invention à une batterie équipée de parois de chauffage disposées en deux groupes extérieure et deux groupes intérieurs. Il est évident que l'invention englobe des batteries comprenan d'autres dispositions de carneaux verticaux, telles que la disposition à carneaux verticaux jumelés décrite dans le
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brevet ETATS-umS Nui> 2.407.356 du 10- septembre 1946, et les batteries dans lesquelles les carneaux verticaux d'une paroi de chauffage communiquent avec ceux d'une autre paroi de chauff age . L'invention peut être appliquée aux batte- ries de fours combinées à carneaux verticaux, suscepti- bles d'être chauffées par un gaz riche, tel que gaz de fours à coke et/ou un gaz produit à l'extérieur tel que gaz de haut fourneaux,
ainsi qu'à des batteries destinées à être chauffées exclusivement par gaz riche. En outre, comme indiqué ci-dessus,L'invention peut être réalisée dans des batteries ayant des dispositions de régénérateurs et de carneaux de chaleur d'échappement différentes de celles décrites.
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"Vertical kernel coke oven battery with high and low burner nozzles in the flues".
The present invention relates to the arrangement and construction of the heating walls of a bank of vertical flue coke ovens, and more particularly to the structure of the heating walls of bottom heating vertical flue coke furnaces.
The invention relates to a battery of coke ovens having heating walls and coke chambers arranged
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alternately side by side, vertical heating flues data each heating wall, and nozzles, burners:
alternating highs and lows in the bases of the vertical heating flues of each heating wall, the high burner nozzles, except those in the vertical flues on the coke side of the coil, having a height between 16.5 and 23 centimeters per meter of heating flue length, the burner nozzles in said flues on the coke side of the coil decreasing in height in the direction of the coke side of the coil, the height reduction from a high burner nozzle to the next being at least 15%, the height of the highest burner -tube being between 1635 and 23 centimeters per meter of heating flue length.
Oven obtain a more uniform heating of the walls of; coke chambers and thus to produce a more uniform coking regime resulting in an improvement in coke quality, it has been proposed to provide in the vertical flues of each heating wall, low burner nozzles alternating with each other. high burner nozzles.
Heretofore, the top burner nozzles were invariably of marl height, regardless of the height of the coke chambers. This in some cases caused overheating of the gas chamber header space at the top of each coke, which resulted in the cracking of by-products in the coke oven gas passing through this space to enter the coke oven. main collector, and this resulted in the loss of valuable oils.
It has also been proposed to use burner nozzles having removable nozzles capable of being replaced by a nozzle of a different height, through
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the roof of the coil, so as to control the effective height of the nozzle in each flue. However, it is difficult and complicated, while requiring a lot of tempa, in practice, to remove and replace, after the start-up of an oven battery., One or more burner tips during operation to place the burner nozzles in the flues at the desired height to obtain optimum heating.
In the United States at least, all battery furnaces built with top and bottom burner nozzles in the flues have nozzle tips permanently attached to the burner nozzle masonry, as burner nozzles with Removable and interchangeable end caps have not worked for many reasons, including that they are more expensive :, they are more prone to breakage and cracking, and than a kiln operator coke oven seldom, if ever, undertakes to replace one or more burner tips in a heating wall of a coke oven battery having burner tips of different heights, due to the difficulty of this operation after switching on the oven battery.
The present invention has, among other objects, for the realization of a heating wall with vertical flues, in which the burner nozzles are arranged at a level ensuring a more uniform heating of the load and avoiding the overheating of the load. the gas collecting space at the top of the coke chamber. Other objects and advantages of the present invention will emerge from the detailed description thereof which follows.
We have found that by arranging the burner nozzles in such a way that in the vertical flues
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from each heating wall, a low burner nozzle follows a hamt burner nozzle, the low burner nozzles being located at the base of the flues or having a height above the base of the flues not exceeding 8.2 centimeters per meter of the length of the vertical flue, the burner nozzles, high in all the flues, except the group of flues on the coke side of the battery, having a height such that it exceeds the base of the flue, by 16 , 5 to 23 centimeters per meter of flue length,
and the height of the top burner nozzles of the group of flares on the coke side of the coil gradually decreasing in the direction of the coke side of the coil in the proportion of 15 to 50% per unit, a uniform heating is obtained eliminating overheated oven tops avoiding the cracking of precious by-products. It has been found that this arrangement of the burner nozzles adequately takes into account the various factors influencing the heating of the load, such as the conicity of the furnace and the fact that greater radiative heat losses occur alongside the load. battery than the remaining parts of the heating walls bordering the coke chambers,
so that more fuel gas must be supplied to the flues on the coke side of the battery.
It also takes into account the variations of the hdutenr of the coke chambers of different batteries, since the height of the burner nozzles in the heating wall, according to the invention, is determined by the length of the vertical flues which is determined. , in turn, by the height of the coke chambers. Consequently, the present invention makes it possible to obtain a substantial improvement in the heating of the charges of the coke chambers, and this also from the point of view of obtaining coking.
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uniform than in terms of suppressing overheating of the gas collecting space at the top of each coke chamber.
In the preferred embodiment shown in the drawings, the invention is shown in its application to an internally heated coke oven battery, and the following description will be primarily limited to this illustrated embodiment of the invention. However, it is understood that the new characteristics and new improvements are not limited to this embodiment of the invention. The invention encompasses, for example, coke oven batteries of the twin flue and crossover type, in which the heating flues of one heating wall are connected to the heating flues of another heating wall. . Therefore, the scope of the present invention is not limited to the embodiment described below.
In the accompanying drawings forming part of this description and showing, by way of example, a preferred embodiment of the invention but without limiting the scope of the invention thereto: FIG. 1 is a vertical section through through a heating wall of a coke oven battery according to the invention; FIG. 2 is a detailed view composed, in vertical section, in the longitudinal direction of the battery, the left part being in section along a plane passing through a loading opening, while the right part is a section in a plane passing through the roof of the coke chamber, at a location between the loading openings.
In these drawings, the coke oven bank comprises a deck or furnace hearth 10 which extends over the entire length.
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the length and the entire width of the battery and supports the masonry thereof. Bridge 10 is usually of reinforced concrete and can be a single length, although it is preferred that it be subdivided into a plurality of longitudinal sections separated by expansion joints, as is well known. . This bridge 10 is supported by a multitude of columns 11 which can be made of reinforced concrete. These columns are arranged both in the longitudinal direction and in the transverse direction of the battery. aes. concrete walls 12 and 13 are arranged alongside the battery, so as to form with the bridge a closed basement 14.
The usual end walls 15 (FIG. 2) are provided at the ends of the battery to constitute a complementary support for the bridge 10 and to hold in place the masonry described below which is supported by the bridge 10.
Bridge 10 supports a plurality of coke chambers 16 and a plurality of transverse intermediate heating walls 17. Each coke chamber has, in horizontal section, a conical shape, as usual, with the wide end of the chamber. coke being on the coke side of the battery, i.e. the side where the coke is discharged from the coke chambers, while the narrow end is on the discharge side. The coking charcoal is introduced into the coke chamber through the usual charging openings 18 leading from the top of the battery into the coking chambers, these openings being fitted with the usual removable covers.
In the embodiment of the invention shown in the drawings, each heating wall comprises a row of vertical ducts comprising two external groups and two internal groups of flues, the
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exterior groups operating concurrently on the intake, while the interior units operate concurrently on the exhaust. During reversal, the internal flue units operate concurrently on the intake, while the exterior units operate concurrently on the exhaust. Thus, a group of tiles * 19 to 26 inclusive, on the feeder side of the battery, operating concurrently, is connected by the horizontal flue 27 to the top of an interior group of flues 28 to 35 inclusive.
On the coke side of the battery, an outer group of flues 36 to 41 inclusive is connected by horizontal flue 42 to the inner group of flues 43 to 49 inclusive.
The circulation through each flue can be regulated by a sliding brick or a register 50, capable of modifying the extent of the passage connecting the vertical flues to the horizontal flues by the horizontal intermediaries of access flues 51 extending to from the flues / to the top of the battery. The tops of the vertical flues are at a level lower than the top of the normal level of the charge introduced into the coke chamber, the latter level being indicated by the reference 52 in figure 2 and determining the base of the gas collecting space 53 at the top of each coke chamber. -The tops of the vertical flues are preferably 38 to 76 centimeters below the normal level 52 of the load.
By vertices of the vertical flues is meant the point 54 where the vertical flues meet the horizontal flues 27, 42. Thus, the length of each vertical flue is the distance between the base of the flue and the point 54, where the flue joins the horizontal flue.
It should be noted that the base of each vertical flue is at the level marl that the base of the chambers at
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coke 16. In addition, the bases of all vertical flues in each heater wall are at level marl.
Every two of the vertical flues of each heating wall has a low burner nozzle 55 at its base. The end piece of this burner nozzle may be flush with the base of the vertical flue or even a little below the level. from the base of the vertical flue, or may rise to a height of not more than 8.2cm per meter of the length of the vertical flue. Preferably, each low burner nozzle 55 has a height of between 2.9 and 4.2 centimeters per meter of flue length.
The remaining flues of the flue group 19 to 26 inclusive, namely flues 20, 22, 24 and 26, are each provided with a high burner nozzle 56 with a height ranging from 16.5 to 23 centimeters per meter length of vertical flue. Each of the flues 29, 31, 33, 35, 48, 46 and 44 is provided with a burner nozzle higher than the height of the nozzle 56. In the group of flues 36 to 41 inclusive, on the coke side of the coil, the height of the top burner nozzles gradually decreases in the direction of the coke side of the coil.
Thus, the top burner nozzle 57 in the flue 41 has the same height as the top burner nozzle 56. The high burner nozzle 58 in the flue 39 has a height of 13.5 to 10 centimeters per meter of flue length, and the high burner nozzle 59 in the flue 37 has a height of 10 to 15 centimeters per meter of flue length, the height of the high burner nozzles in the flues 41, 39 and 37 decreases from one high burner nozzle to the other by at least 15% and preferably in a proportion of between 15 and 50%.
So for example, for a vertical flue furnace having coke chambers with a height of 3 meters 65 and vertical flues with a height of 2 meters # 70, the nozzles 56 and 57 may have
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a height of 56 centimeters, the nozzle 58 may have a height of 46 centimeters and the nozzle 59 a height of 30.5 centimeters.
The height of the burner nozzle is the distance the burner nozzle rises above the base of the flue. Each burner nozzle is constructed of masonry permanently connected to the masonry of the heating wall.
Each burner nozzle receives a combustible gas, such as coke oven gas or other rich combustible gas, through an individual riser channel 60 passing through bridge 10 and connected at its lower end to one of a pair. transverse gas distributors 61 arranged in the sub-sob 14 near the top of the latter. Such a pair of collectors is provided for each heating wall. These transverse collectors 61 are provided with individual rising channels 62; one of each pair of manifolds 61 is provided with channels communicating only with the outer groups of flues in the heating wall above, and the other manifold of the pair with channels communicating only with the indoor groups of flues. flues in the heating wall above.
Each rising channel 62 is provided, at the point where it is connected to the manifold 61, with a circulation regulator (not shown) controlling the circulation of the gas admitted to the flue. This circulation regulator is preferably of the type described and claimed in US Patent No. 2,199,961 of May 7, 1940.
These adjustment devices should be monitored and occasionally adjusted by an operator working in the basement 14.
Each manifold 61 communicates with a manifold 63 - rich gas supply, via a
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conduit 64. The collector 63 is suitably insulated. The conduit 64 is provided with a three-flight valve 65 and a shut-off valve 66 which is normally open. A conduit 67, which communicates with a suitable decarbonizing air manifold supported in the basement 14, terminates at the three-way valve 65.
The three-way valve control. 65 by the usual automatic reversal mechanism has the effect of putting the collector 68 in communication with the collector 63 serving to supply the flues; to the inlet, in coke oven gas, and to put the decarbonization air collectors 64 in communication with the collectors 61 to which the coke oven gas is not supplied. When the operation is reversed, the three-way valve is actuated so as to put the decarbonization air manifold in communication with the transverse manifolds 61 to which the fuel gas had been supplied beforehand, according to the usual method of supplying fuel gas and decarbonization air to gas distribution systems for coke oven batteries.
The battery regenerator assembly comprises pillar-shaped support walls 69 disposed immediately below heater walls 17 and rows of regenerators 70 extending transversely and separated by the pillar walls, each row of regenerators. . comprising two exterior regenerators and one interior regenerator. The outer regenerators of each row of regenerators are connected by ports 71 to the outer groups of flues on opposite sides of the coke chamber 16 above.
The interior regenerators of each row are connected, in a similar way, by orifices 71 to the interior groups of flues on the sides.
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opposites of the coke chamber located directly above.
When the coil is operating as a combination oven, every second outdoor regenerator in each outer row of regenerators, running lengthwise of the coil, operates for a period of operation with an inlet of preheated air, while the remaining external regenerators of each external row in the longitudinal direction of the battery operate with an admission of lean fuel gas, such as blast furnace gas or gasifier gas, to the external units communicating from the hull to 19 to 26 and 36 to 41, the last two included, located on opposite sides of the coke chamber above, as the products of combustion descend through the groups of flues 28-35 and 43-49, on opposite sides of each coke chamber,
in indoor regenerators. During reversal, the interior regenerator of each transverse row of regenerators and the flues communicating with them operate on the inlet, while the combustion products descend through the exterior groups of flues into the exterior regenerators; every second regenerator in the row of interior regenerators in the longitudinal direction of the coil operates for the air intake and the other regenerators in this row operate for the lean gas intake. Thus, all the regenerators aligned in the longitudinal direction of the battery operate simultaneously with a circulation in the direction marl.
When operating with a rich gas intake through channels 60 to the burner nozzles in the flues, all intake regenerators operate with an air intake to support combustion of the flue gas. .
@
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An air duct or passage 72 disposed on the discharge side of the battery and extending over the entire length of the latter may be supplied with air through one of its ends or both ends. If desired, a fan or blower (not shown) can be arranged at one end of the air duct 72, the outlet of this fan being arranged to blow air at any desired pressure, for example at. about 5 mm of water column above atmospheric pressure, in channel 72. The air admitted into the channel can pass through a filter cloth or other filter, so that clean air from a predetermined humidity is admitted to the channel and passes through openings 73 in the basement 14,
and @ this one in the regenerators. Thanks to this operation, air, with a constant oxygen content, is admitted to the regenerators throughout the year, which minimizes the need to change the setting of the following control devices seasonal variations in atmospheric conditions. In addition, comfortable conditions for the operator are maintained at all times in the basement 14.
A chimney flue 74 is arranged on the coke side of the battery and extends over the entire length thereof.
On the same side of the coil as the chimney flue are reversing valves 75, which may have various shapes, and which as a whole ensure the discharge of the products of combustion from the regenerators, through the ducts. sole 76, 77 (figure 2), in the chimney flue 74, and the supply of the regenerators with air and lean fuel gas. Air is supplied to the regenerators at the air inlet through passages 78 connecting the basement 14 to the hearth channels 76, 77. Lean gas is supplied to the regenerators at the inlet.
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Gas flow from a lean gas manifold (not shown) communicating with these regenerators through passages 78.
In the construction shown in Figure 1, valves 78 'control the flow of air from the basement 14 through the passages, 78 into the hearth channels 76 or 77 of the regenerators to the air intake; similar valves control the circulation of lean gas in the regenerators at the gas inlet.
A valve 79 is provided to control the circulation of combustion products from each hearth channel 76, 77 of each regenerator to the exhaust in the chimney flue 74. A butterfly 80 is placed in a passage 81 connecting each hearth channel 76. , 77 to the chimney flue 74, this butterfly valve being able to be suitably adjusted by the operator to obtain the desired draft ensuring the flow of combustion products in the chimney flue 74.
It is understood that similar valves corresponding to valves 78 'and 79 are provided for the sole channels communicating with each of the regenerators of each row of regenerators, these valves controlling the admission of air into the regenerators at the intake. air from the basement 14, the lean gas inlet in the regenerators to the gas inlet, and the flow of combustion products from the regenerators to the exhaust into the chimney flue 74.
-Therefore, when the valves 78 'controlling the admission of air and lean gas to the interior regenerators, along the length of the battery are closed, the corresponding valves controlling the admission of air and gas poor to the external regenerators are open. Likewise, when the valves 79 controlling the flow of combustion products from
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interior regenerators along the length of the coil in the chimney flue 74 are open, the corresponding valves 79 in the passages connecting the hearth channels of the exterior regenerators to the chimney flue 74 are closed. Each passage connecting the basement to the sole channel can be provided with an orifice 82 which can be constricted by removable and interchangeable bars.
It is understood that the assembly described above and comprising the regenerators, the chimney flue and the air duct, represents a preferred arrangement, and that other arrangements of regenerators, means of air and gas supply therefor, and flue pipes.
By placing the low burners, as discussed above, in every other flue of the heater wall, efficient heating of the charge at the base of the coke chamber is achieved. It has been found that the arrangement of high burners, described above, results in uniform heating of the load and this without flowing unburnt gases in the horizontal connecting plates, which would cause combustion to occur in the horizontal. these flues and resulting in overheating of the gas collection space.
Thanks to the decrease in the height of the high burner nozzles in the flue group on the coke side of the coil, the necessarily increased quantity of gas required to heat the larger load at the wider end of the coke chamber placed on the coke side of the battery, can be supplied, and this without causing the flow of unburnt gases in the horizontal connecting flues, as was the case in the previous constructions of coke ovens comprising nozzles high and low burners.
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The drawings show the application of the invention to a battery equipped with heating walls arranged in two exterior groups and two interior groups. It is obvious that the invention encompasses batteries comprising other vertical flue arrangements, such as the vertical twin flue arrangement described in
EMI15.1
ETATS-umS Nui> 2,407,356 patent dated September 10, 1946, and batteries in which the vertical flues of one heating wall communicate with those of another heating wall. The invention can be applied to the coils of combined ovens with vertical flues, capable of being heated by a rich gas, such as coke oven gas and / or a gas produced outside such as gas from a coke oven. blast furnaces,
as well as batteries intended to be heated exclusively by rich gas. Further, as indicated above, the invention can be carried out in batteries having different regenerator and exhaust heat duct arrangements from those described.