<Desc/Clms Page number 1>
FOUR A RECUPERATION DE CHALEUR POUR LA PRODUCTION DE GAZ ET DE COKE,
NOTAMMENT A CHAMBRES DE COKEFACTION HORIZONTALES
Dans les fours à récupération de chaleur, pour la production de gaz et de coke, les agents de chauffage (gaz de chauffage et air comburant) et les gaz brûlés traversent la chambre du four constamment dans la même direc- tion.
Il est vrai que, comparée aux fours à régénération, cette disposition supprime toutes les installations et les manipulations nécessaires pour l'in- version de tirage; cependant, le chauffage avec récupération de chaleur néces- site des dispositifs appelés à assurer, même dans le cas d'un cheminement de flammes s'opérant constamment dans la même direction de tirage, une transmis- sion de chaleur intense et uniformément répartie tant sur les piédroits du four que dans son installation de récupération de chaleur, c'est-à-dire le récupérateur.
La compensation de chaleur entre les parois de séparation des différents canaux d'une part et les fluides qui les parcourent d'autre part, s'opère principalement par le contact entre les fluides et les parois et, pour une moindre part, par le rayonnement depuis les gaz chauds vers les parois ou depuis les parois chaudes vers les agents de chauffage (gaz pauvre et air) ap- pelés à être réchauffés. Pour cette raison, il est utile, dans- les fours à récupération, de prévoir ces parois d contact et de rayonnement dans l'inté- rieur du four aussi grandes et efficaces que possible.
On y parvient par le fait que selon 1-'invention les canaux du récupérateur qui servent à l'échange thermique et qui présentent une section rectangulaire ou carrée sont juxtapo- sées en deux ou plusieurs rangées, et sont parallèles dans- le sens longitudi- nal, la disposition étant telle-que les canaux parcourus respectivement par le fluide chauffant et le fluide à réchauffer sont décalés obliquement les uns par rapport aux autres. Les fluides entrerlesquels s'opère un échange thermi- que circulent à contre-courants afin de mieux utiliser la chute de températu- re.
Grâce à cette disposition des canaux parcourus par les agents de chauffage et les gaz brûlés, l'échange thermique s'opère au moins le long de
<Desc/Clms Page number 2>
trois parois de séparation dans le cas de deux rangées de canaux juxtaposés, tandis qu'il s'opère le long de toutes les parois de séparation des rangées médianes des canaux, lorsque le nombre total des rangées est supérieur à deux.
De ce fait, la surface d'échange du récupérateur se trouve notablement agran- die par rapport aux dispositions de canaux connues à ce jour, à deux surfaces d'échange seulement, et son rendement se trouve amélioré. Une subdivision poussée de la section transversale totale du récupérateur en de tels canaux individuels détermine une augmentation correspondante de la surface d'échan- ge thermique.
Les différents canaux peuvent être établis en briques tubulaires? En décalant les joints des briques des canaux voisins d'une demi-longueur de brique, on évite dans une grande mesure le repassage de fluides en relation d'échange thermique. La disposition des'canaux proposée ici est applicable tant dans les récupérateurs à flux vertical que dans les récupérateurs à flux horizontal.
En outre, et pour intensifier la transmission thermique, les dif- férents canaux du récupérateur peuvent être munis de déflecteurs disposés obli- quement ou parallèlement aux parois du canal et qui sont prévus dans chaque canal de distance en distance et de préférence décalés les uns par rapport aux autres. Ces déflecteurs créent dans les différents canaux un flux gazeux tur- bulent qui déterminent un échange thermique favorable entre le fluide en mou- vement et la paroi du canal, même pour une faible vitesse d'écoulement . Ces déflecteurs servent en outre de surfaces-dechauffage et de rayonnement, vu qu'ils absorbent de la chaleur depuis les gaz brûlés, qu'ils rayonnent vers les parois du canal, ou bien, après avoir été chauffés par rayonnement depuis les parois chaudes du canal, cèdent de la chaleur aux agents de chauffage à réchauf- fer..
Dans le four selon l'invention, ces récupérateurs, divisés en ca- naux individuels verticaux sont disposés utilement au-dessus des différentes chambres de cokéfaction et entre les parois-supports prévues pour les carneaux de chauffage et s'étendant sur toute la longueur de ces chambres. Lorsque le four est chauffé au gaz riche, tous les récupérateurs servent à réchauffer làir comburant, tandis que, lorsqu'il est chauffé au gaz pauvre, chaque deuxième récupérateur sert à réchauffer ce gaz, les récupérateurs intermédiaires servant à réchauffer l'air.
Lorsque les agents entre lesquels s'opère l'échange thermique che- minent dans les canaux de récupération conformément à l'invention et que ces canaux sont disposés conformément à celle-ci, on obtient un espace de récupé- ration totale présentant de grandes surfaces de transmission thermique, tout en permettant la prévision de piédroits solides, stables et étanches aux gaz, et qui peuvent s'étendre d'une-manière continue depuis la sole du four jusqu'à la sole de chauffage.
Les canaux d'amenée d'agents de chauffage et les canaux de départ de gaz brûlés, situés au-dessous du récupérateur,' ainsi que les canaux dis- tributeurs d'agents de chauffage-pour les piédroits et les canaux collecteurs de-gaz brûlés situés au-dessous de ces piédroits sont disposés de- telle façon que l'on obtient une répartition uniforme des agents de chauffage et des gaz brûlés pour les,canaux de récupération juxtaposés alternativement et décalés obliquement les uns par rapport aux autres, sans toutefois affaiblir les parois- supports par un empiètement sur 1-'espace situé en dehors- du gabarit déterminé par la largeur du récupérateur.
A cette fin, on dispose au-dessous de chaque récupérateur, trois canaux de sole qui occupent toute la largeur du récupérateur et s'étendent sur toute sa longueur et dont celui situé au milieu sert à l'amenée de-l'agent de chauffage utilisé, à savoir,le gaz pauvre ou l'air, tandis que les deux canaux extérieurs peuvent servir à la sortie-de gaz broies. La condition d'une sec- tion de passage sensiblement égale pour le canal d'arrivée d'agent de chauffa- ge et pour les deux canaux de départ des gaz brûlés est réalisée par le fait que, à hauteur égale, le canal médian- présente une largeur à peu près double de chacun des canaux extérieurs.
La prévision de trois canaux permet de don-
<Desc/Clms Page number 3>
ner aux passages de communication entre les canaux de sole et les différents canaux de récupération une orientationverticale ou presque verticale et une faible longueur. On évite des croisements entre canaux, de sorte que, même lorsque les agents de chauffage sont répartis en échiquier parmi les canaux de récupération, la partie inférieure du four présente une construction simple robuste et étanche aux gaz. Les avantages réalisés par la disposition des trois canaux de sole selon l'invention subsistent lorsque le canal médian sert au départ des gaz brûlés et les deux canaux externes à l'amenée des agents de chauffage.
Pour permettre la répartition de l'agent de chauffage qui parcourt le récupérateur considéré sur l'ensemble du piédroit, ainsi que le transvase- ment, dans les canaux de récupération, des gaz brûlés qui quittent ce piédroit, on prévoit trois canaux s'étendant sur toute la longueur du récupérateur, le canal médian servant de distributeur d'agents de chauffage, les deux autres servant de canaux collecteurs de gaz brûlés. Ici également, on peut inverser la disposition de façon que le canal médian serve de collecteur de gaz brûlés, et que les deux canaux extérieurs servent pour l'amenée d'agents de chauffage/ La largeur hors-tout de ces canaux ne dépasse pas le gabarit de la largeur du récupérateur.
Toutefois, ici , les canaux distributeurs d'agents de chauffage et le canal collecteur de gaz brûlés sont décalés verticalement, les deux ca- naux collecteurs, situés- au-dessous du canal distributeur, présentant une lar- geur suffisamment réduite pour laisser de la place pour le passage de canaux de communications verticaux entre le récupérateur et le canal distributeur.
Les canaux de liaison entre-les canaux collecteurs et les canaux de récupéra- tion correspondants sont également orientés dans le sens vertical. La paroi chauffante du four comporte les carneaux de chauffage verticaux. Toutefois, comme dans le cas de fours sans inversion de tirage- chaque carneau de chauffa- ge est constamment parcouru par les flammes suivant le même sens de tirage et que, par conséquent, la température des carneaux descendants est inférieu- re à celle des carneaux montants, l'invention prévoit en outre la subdivision de la paroi chauffante en groupes de carneaux de chauffage, composés de trois à cinq carneaux, dont -Un seul, de préférence celui du-milieu, sert comme car- neau descendant.
La haute température requise est alors maintenue dans ce der- nier carneau, du fait du volume des gaz brûlés, et donc de la vitesse-augmen- tée de ceux-ci.. Les canaux distributeurs d'agents- de chauffage et les canaux collecteurs de gaz brûlés, sont subdivisés par des parois transversales en tron- çons égaux, conformément à la subdivision du piédroit en groupes de carneaux de chauffage, de sorte que forcément, les canaux verticaux du récupérateur qui s'étend sur toute la longueur du piédroit se trouvent également divisés en groupes correspondants.
Le dessin représente la construction selon l'invention, appliquée à un four chauffé au gaz pauvre, à savoir :
La Fig. 1 est une coupe transversale verticale du four selon le plan i - k de la Fig. 5.
La Fig. 2 est une coupe transversale verticale du four selon le plan 1- m de la Fig. 5.
La Fig-. 3 est une coupe longitudinale verticale du four selon le plan c - d de la Fige 2.
La Fig. 4 est une coupe longitudinale verticale du four selon le plan a - b de la Fig. 1.
La Fig. 5 est une coupe transversale horizontale du four selon le plan e - f des Figs. 1 et 2.
La Fig. 6 est une coupe transversale horizontale du four selon le plan g - h des Figs. 1et 2.
Les chambres de cokéfaction désignées par 1 sont situées, comme d'habitude, entre les piédroits 2. Au-dessous de ces piédroits sont situées les parois support 3 étanches au gaz qui s'étendent en une épaisseur unifor- me depuis la sole du four jusqu'à la sole des carneaux de chauffage. Entre ces parois supports, et au-dessous des chambres 1, sont situés les récupérateurs
<Desc/Clms Page number 4>
à gaz pauvre 4 et à air 5,.¯qui s'étendent sur toute la longueur des chambres de cokéfaction.
Chaque récupérateur est constitué par des canaux à profil rectan- gulaire de faible section, parallèles dans le sens longitudinal, disposés ver- ticalement et juxtaposés sur deux rangées, les canaux parcourus respectivement par le fluide chauffant et par le fluide chauffé étant décalés diagonalement les uns par rapport aux autres. Les canaux individuels sont constitués en bri- ques tubulaires dont les joints sont décalés dune demi-longueur de brique dans les canaux voisins. Les canaux parcourus par le gaz pauvre sont désignés par G, ceux parcourus par l'air sont désignés par L, tandis que les canaux parcou- rus par les gaz brûlés sont désignés par A.
Au-dessous de chaque récupérateur se trouvent trois canaux de sole s'étendant sur toute sa longueur et dont ceux désignés par 6 servent à l'amenée du gaz pauvre, ceux désignés par 7 - à l'a- menée de l'air comburant, et ceux désignés par 8 - à l'évacuation des gaz brû- lés. Les ouvertures de communication entre les différents canaux de récupéra tion et les canaux de sole sont orientés verticalement ou.presque verticalement et peuvent être étranglés à l'aide de=registres 9 commandés de l'extérieur du four.
Au-dessus des récupérateurs 4 et 5 sont situés les canaux assurant la distribution, dans les piédroits, des agents de chauffage parcourant les ré- cupérateurs, à savoir les canaux distributeurs 10 (G) pour le gaz pauvre et 11 (L) pour l'air comburant, ainsi que les canaux 12 (A) destinés à recueillir les gaz brûlés qui quittent les parois chauffantes et à les diriger vers les canaux ,de récupération. Les canaux distributeurs et les canaux collecteurs de gaz brûlés sont reliés par des canaux de communication verticaux aux canaux de récupération correspondants. Chaque récupérateur alimente deux piédroits voisins 2.
Les piédroits 2 munis de carneaux de-chauffage verticaux sont ré- partis par groupes de 3 carneaux de chauffage. Les agents de chauffage brû- lent en remontant dans les carneaux 13 et 14, tandis que les gaz brûlés de ces deux carneaux descendent dans le carneau 15. Conformément à la subdivision du piédroit en ces groupes de carneaux, les canaux distributeurs d'agents de chauffage 10 (G) et 11(L), ainsi que les canaux collecteurs de gaz brûlés 12 (A), sont subdivisés en tronçons égaux par-les parois transversales 16.
Ceci détermine la subdivision du récupérateur 'en groupes correspondants, de sorte que chaque groupe de carneaux de chauffage peut être contrôlé indépendamment en ce qui concerne la quantité des agents de chauffage soumis à la combustion et la vitesse d'écoulement des fluides en circulation dans la partie considérée du four.