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    FOUR,   ACUVE, BAS. 



   La présente invention a pour but d'obtenir des fours à cuve bas,   c'est-à-dire   des fours à cuve avec une hauteur de cuve allant jusqu'à 10-12 :ni environ, d'une nature telle qu'on puisse les faire fonctionner sans dérange- ments avec de l'air soufflé ou avec de l'air soufflé ou avec de l'air souffle enrichi d'un peu d'oxygène. Ce problème est résolu, conformément à l'inven- tion, par le fait qu'il est prévu, pour le fonctionnement et/ou le mode de construction du four, des mesures particulières pour faciliter ou accroître les réactions chimiques à effectuer   àvec   le four, par exemple la réduction de la matière chargée.

   Le fait que ce problème peprésente un problème très im- portant pour la technique métallurgique, et que sa solution déterminera un nouveau développement de la métallurgie, ressort des considérations ci-après, qui se rapportent au premier exemple de réalisation de la présente-invention. 



   La caractéristique des fours de réduction à cuve fonctionnant avec de l'air soufflé pour le traitement de minerais de fer est jusqu'ici leur hauteur, qui a donné à ce genre de fours de façon générale le nom de "haut- fourneau". Les techniciens savent que la grande hauteur de cuve des hauts- fourneaux,qui est en général comprise entre 20 et 30 m, entraîne pour le procédé de traitement métallurgique une série de graves inconvénients. Pour que, par exemple, les constituants du lit de fusion ne soient pas broyés de façon inadmissible dans la partie inférieure du four sous le poids élevé de la colonne de charge superposée, de telle sorte que le four devienne ainsi étanche, on ne peut faire passer dans le haut-fourneau que des minerais et des sortes de cokes qui présentent une résistance élevée.

   Pour pouvoir réa- liser également le traitement métallurgique de minerais tendres directement dans le four   à   cuve en utilisant du charbon qui donne un coke tendre et se dé- sagrégeant, on tend déjà depuis longtemps, dans la technique métallurgique, à effectuer le traitement des minerais de fer dans des fours appelés "fours à cuve bas", dont la hauteur de cuve est de façon générale inférieure à 10 m et dans lesquels la charge est par suite soumise à un poids notablement plus 

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 faible. Un avantage additionnel de ces fours à cuve bas consiste en ce que, de façon correspondant à la hauteur plus faible, pour un lit de fusion de la même grosseur de grains, la perte de pression du gaz dans le four est notablement plus faible.

   On peut, d'autre part, avec du vent possédant la même pression initiale, traiter dans le four à cuve une matière en grains notablement plus fins que dans le haut-fourneau. La raison pour laquelle, malgré ces avantages importants, le four à cuve n'a pratiquement pas atteint de signification pour le traitement métallurgique du fer, consiste principa- lement dans le fait qu'on n'a jusqu'ici pas connu de moyen de réaliser les opérations, qui exigent pour leur réalisation dans le haut-fourneau une hau- teur de cuve de 20 m et davantage, de manière qu'elles s'effectuent sur une hauteur de cuve de quelques mètres dans le four à cuve bas. Un tel moyen est, il est vrai, fourni par l'enrichissement du vent avec de   l'oxygène.   



  Dans le cas de l'utilisation d'oxygène fortement concentré, la température dans la cuve descend au-dessous de   100 C   déjà quelques mètres au-dessus de l'ouvrage du four, de sorte que le four fonctionnant avec de l'oxygène est toujours un four à cuve-bas et peut retirer de ce fait tous les avantages mentionnés ci-dessus. Comme, dans beaucoup de cas, l'utilisation d'oxygène pour le traitement métallurgique de fer n'entre pas en ligne de compte pour des raisons économiques et techniques, c'est un:problème technique important d'obtenir un procédé dans lequel on puisse faire fonctionner des fours à cuve bas pour la réduction de minerais de fer directement avec de l'air soufflé ordinaire.

   Il a été fait la découverte étonnante d'un tel procédé au four à cuve bas fonctionnant avec de l'air soufflé au cours d'essais de traitement de minerais de fer dans le four à cuve avec des teneurs différentes du vent en oxygène. Il a été utilisé un four à cuve bas avec une hauteur de charge d'environ 2,5-3 m au-dessus des tuyères.

   Alors que dans le cas de teneurs plus élevées du vent en oxygène, la température du gueulard, qui indique que la hauteur de charge choisie est correcte, est de   100-200 C,   on aurait dû s' attendre à ce que, à mesure que la teneur du vent en oxygène se rapproche de celle correspondant à la composition de l'air, la température du gueulard augmente constamment et, comme   on.'le   constate expérimentalement dans le haut- fourneau, s'élève à 800-1000 C pour une hauteur de charge de   3 m.   Or, il a été constaté que ce fort accroissement de la température du gueulard ne se pro- duit pas lorsqu'on utilise un lit de fusion consistant en une matière en pe- tits morceaux, par exemple un lit de fusion qui ne contient pas ou ne con- tient que peu de morceaux de plus de 25 mm.

   Il a été constaté la loi suivan- te, à savoir que la température des gaz du gueulard est d'autant plus éle- vée, pour la même teneur du vent en oxygène, que la grosseur moyenne des mor- ceaux du lit de fusion est plus grande. En.utilisant ce fait, on a pu, par exemple, faire fonctionner un four à cuve bas avec les données caractéris- tiques suivantes : 
 EMI2.1 
 
<tb> Grosseur <SEP> des <SEP> morceaux <SEP> du <SEP> lit <SEP> de <SEP> fusion <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 25 <SEP> mm
<tb> 
<tb> Teneur <SEP> du <SEP> vent <SEP> en <SEP> oxygène <SEP> 24 <SEP> %
<tb> 
<tb> Hauteur <SEP> de <SEP> charge <SEP> au-dessus <SEP> des <SEP> tuyères <SEP> 2,5 <SEP> m
<tb> 
<tb> Température <SEP> du <SEP> gueulard <SEP> 280 C
<tb> 
 
Le minerai chargé était du minerai pauvre en fer, le fer obtenu avait une composition normale. 



   Le vent froid utilisé, avec   24   % d'oxygène, est pratiquement iden- tique à de l'air, soumis à un chauffage préalable à quelques centaines de de- grés C. 



   Il a été constaté que la possibilité de réaliser un tel fonction- nement d'un four à cuve bas avec de l'air soufflé dépend dans une grande me- sure du mode de chargement du gueulard. Le mode de chargement intermittent, habituel dans le haut-fourneau, avec les constituants individuels du lit de 'fusion introduits à la suite l'un de l'autre, a conduit à des dérangements im- portants de la marche du four. Il a été reconnu qu'il est nécessaire de mélan- ger les constituants du lit de fusion avant l'introduction dans le four et de charger le four par petites portions ou de réaliser un chargement continu du 

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 gueulard. La coulée périodique de grandes quantités de fer et de laitier à partir du four s'est également révélée comme très nuisible.

   On obtient une marche notablement plus favorable du four lorsqu'on effectue la'coulée par petites portions à la fois ou lorsqu'on réalise la coulée de façon continue et qu'on sépare le métal et de laitier dans un avant-creuset. 



   L'effet surprenant de l'utilisation de matière en petits mor- ceaux sur la hauteur de cuve nécessaire dans le four à cuve de réduction de fer peut également être motivé par le calcul.La température du gaz, à chaque niveau du four, dépend manifestement de la quantité de chaleur que le gaz, dans son trajet à partir de l'ouvrage du four jusqu'à la hauteur de cuve con- sidéréea pu céder à la charge. Mais cette chaleur, absorbée par la charge, est fonction de la surface disponible pour la transmission de chaleur et des' distances sur lesquelles la chaleur doit être conduite jusqu'au sein des mor- ceaux du lit de fusion. Pour ces deux raisons, il existe une forte dépendance entre la vitesse d'équilibrage de chaleur dans la cuve'et   la' grosseur   des morceaux du lit de fusion. 



   Lorsqu'on fait fonctionner un four à cuve bas, servant au traite- ment métallurgique du fer, avec une coulée continue et qu'on sépare le métal et le laitier dans un avant-creuset communiquant avec le four, cet avant- creuset doit normalement être chauffé. D'autre part, on peut réaliser la cou- lée continue de la façon la plus simple, en choisissant le trou de coulée si grand qu'il sorte constamment du four un courant de gaz. Conformément à l'in- vention, on doit utiliser le gaz, sortant du trou de coulée, pour le chauffa- ge de l'avant-creuset, en lui amenant éventuellement, de façon appropriée, de l'air de combustion. 



   Dans un avant-creuset fonctionnant de cette manière, on peut éga- lement effectuer des opérations d'affinage au moyen du gaz sortant du four à cuve, par exemple pour la transformation de fonte brute en acier. 



   Dans le premier exemple, expliqué dans ce qui précède, de la pré- sente invention et destiné principalement à la réduction de minerais de fer, les mesures particulières - qui permettent de rendre un four à cuve bas ca- pable de réaliser le traitement métallurgique de minerais de fer, - consis- tent principalement dans l'utilisation d'un lit de fusion en morceaux de fai- ble grosseur, surtout de moins de 25 mm, et dans un chargement du gueulard qui s'effectue de façon continue ou par petites portions.

   Dans le deuxième exemple de réalisation de l'invention, expliqué ci-après et représenté sché- matiquement sur les fig. 1 et 2 des dessins ci-joints, les mesures particu- lières, destinées à assurer un mode de fonctionnement exempt de dérangements d'un four à cuve bas, consistent en ce qu'un dispositif pour le chauffage préa- lable et/ou pour la distillation lente de la matière de chargement est placé en avant du four à cuve. Sur la fig. 1 des dessins, 1 désigne le four à cuve avec les tuyères de soufflage 2, le trou de coulée 3 et le conduit   4   d'évacua- tion des gaz, 5 désigne la trémie destinée au chargement du gueulard. Cette trémie de chargement du gueulard est soumise à un chauffage préalable avant sa vidange.

   Le dispositif de chauffage préalable consiste essentiellement en un brûleur 6,au-dessus duquel est placée la trémie de chargement à chauffer (fig. 2). Pour que les gaz de combustion chauds du brûleur puissent céder leur chaleur au contenu de la trémie, le fond de la trémie est perforé. Les gaz de combustion du brûleur pénètrent par le fond dans la trémie et quittent celle- ci par une ouverture, pouvant être fermée, ménagée dans le couvercle. Si l'on veut recueillir des produits, résultant de la distillation lente, on doit fai- re passer les gaz, quittant la trémie de chargement et chargés de vapeurs de goudron,   à   travers une installation de séparation de goudron.

   La trémie de chargement est munie d'un dispositif servant à son calorifugeage et d'un dis- positif de chauffage préalable (non représenté), de même qu'un dispositif pour la récupération de chaleur à partir dès gaz de chauffage n'est pas représenté. 



   Dans le fonctionnement d'un tel four à cuve bas, on a constaté les avantages expliqués ci-après. 

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   On   connait   des opérations au four à cuve, dans lesquelles la hauteur totale de la charge dans la cuve est si faible qu'une partie des opérations à effectuer sur la charge dans le four ne peut, en raison de la hauteur trop faible de la charge, avoir lieu que de façon incomplète ou mé- me ne peut pas avoir lieu du tout. 



   Les raisons de la faible hauteur de la charge peuvent être que l'on fait fonctionner le four à cuve avec de l'oxygène fortement concentré et/ou que la charge ou une partie de celle-ci ne supporte pas, pour des rai- sons de résistance, le poids d'une colonne élevée de la charge. 



   Les opérations, qui ne peuvent, en raison de la faible hauteur de la charge, être effectuées que de façon incomplète dans la cuve., sont par exemple la réduction d'oxydes, se trouvant dans la matière constituant la charge, par les gaz montant dans la cuve du four et la distillation.lente du charbon contenu dans la charge. 



   Il a été constaté que l'on peut, également dans un four à cuve à faible hauteur de la charge, effectuer des opérations qui supposent nor- malement une hauteur de charge notablement plus grande, lorsqu'on débarrasse la cuve des phases de travail qui peuvent être effectuées à l'extérieur de cette cuve.   C'est   ainsi que, conformément à l'invention, la distillation len- te de la matière constituant la charge et/ou le chauffage préalable de celle- ci doivent avoir lieu à l'extérieur du four à cuve, de sorte qu'on fait ar- river à celui-ci une matière de chargement ayant déjà subi une distillation lente et/ou un chauffage préalable.

   Dans la plupart des opérations au four à cuve, il est désirable que la matière constituant la charge soit traitée, dans des opérations préalablement effectuées, en ménageant cette matière autant que possible et que cette matière ne subisse, par exemple,   pas=de   division non con- trôlée. Ceci est évité, conformément à l'invention, par le fait que le charge- ment du gueulard du four à cuve a lieu avec des trémies, de même que la dis- tillation lente et/ou le chauffage préalable de la matière constituant la char- ge. Le chargement du gueulard, la distillation lente et/ou le chauffage préa- lable peuvent être réalisés directement au-dessus du four à cuve ou aussi, sé- parément de celui-ci, dans une installation particulière de distillation len- te et/ou de chauffage préalable. 



   Dans le troisième exemple de réalisation, représenté schématique- ment sur la fig. 3, les mesures particulières, qui rendent possible un fonc- tionnement exempt de dérangements d'un four à cuve bas avec un vent constitué par de l'air soufflé ou de l'air soufflé à faible teneur en oxygène, consis- tent en ce que la section transversale de la partie supérieure du four est notablement plus grande que celle de l'ouvrage. 



   La construction d'un four à cuve de ce genre est représentée schématiquement sur la fige 3 des dessins ci-joints. Au-dessus de l'ouvrage 
1 du four, avec les tuyères de soufflage 2 et le trou de coulée 3, se trouve la partie supérieure   4   du four, fortement élargie, avec le conduit 5 d'éva- cuation des gaz et le dispositif de chargement du gueulard, 6. Dans la   p :.'-   tie axiale du four sont prévus des dispositifs 7 pour freiner le mouvement de descente de la charge dans la partie axiale du four. La partie inclinée de la paroi 8 du four est agencée de façon à pouvoir tourner et est munie de tôles directrices 9 pour le mouvement descendant forcé de la charge. 



   L'avantage d'un four à cuve bas consiste surtout en ce   qu'il'n'   impose que des conditions peu sévères en ce qui concerne les propriétés phy- siques de la charge. Par contre, l'efficacité chimique d'un tel four est nor- malément diminuée par le fait qu'il ne se produit dans celui-ci que dans une faible mesure une réduction indirecte, c'est-à-dire une réduction des oxy- des contenus dans la charge par les gaz montant dans la cuve. Or, une réduc- tion indirecte défectueuse signifie pour chaque opération de réduction une con- sommation élevée de coke ou charbon et aussi encore une consommation élevée d'oxygène. Ce dernier point est un inconvénient sensible dans beaucoup de cas, en particulier lorsqu'on fait fonctionner le four à cuve bas avec de l'oxygène 

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 fortement concentré.

   C'est par suite un grand avantage lorsqu'on réussit, grâ- ce à des mesures particulières,à augmenter la réduction indirecte dans un tel four à cuve. Cet effet est obtenu, conformément à l'invention, par les mesures suivantes. 



   La paroi de la cuve   n'est. pas,   comme c'est normalement le cas, dirigée verticalement ou à peu près verticalement vers le haut, mais s'écarte, à peu de distance au-dessus de l'ouvrage, suivant un angle aussi grand que possible de la verticale. Le four à cuve bas formé de cette manière présente au gueulard une section transversale plus grande que dans   l'ouvrage.   Pour la même hauteur de la colonne constituée par la charge, la durée du séjour du minerai dans la zone de réduction indirecte devient ainsi un multiple de la durée correspondante dans un.four à cuve bas à paroi verticale, de sorte que la réduction indirecte est accrue de fagon correspondante. 



   L'accroissement, poussé.aussi loin que possible dans l'intérêt de la réduction indirecte, de la section transversale de la cuve dans la partie supérieure du four se heurte toutefois à deux difficultés importantes : 
1  - la vitesse non uniforme de passage de la charge à des dis- tances, différentes de la paroi de la cuve, et 
2  - le grand angle de glissement nécessaire de la paroi de la cuve. 



   Pour surmonter ces difficultés, on utilise, conformément à l'in- vention, les mesures suivantes. Dans la région axiale de la cuve on suspend des chaînes ou tiges verticales, qui sont attachées à leurs extrémités supé-   rieures-et   qui freinent la matière constituant la charge, qui descend dans la région axiale du four, par rapport à la matière constituant la charge dans la région voisine de la paroi. A ces chaînes ou tiges suspendues verticale- ment peuvent encore être fixés des corps de freinage particuliers. On peut également disposer dans la région axiale de la cuve des faces, montées dans une position fixe, sur lesquelles la charge prend appui. 



   Dans le cas d'une pente raide pour le glissement de la charge sur la paroi de la cuve et d'une hauteur maximum donnée de la cuve, des li- mites relativement étroites sont imposées à un élargissement possible de la cuve à partir de l'ouvrage jusqu'au gueulard. Si on donnait à la paroi de la cuve une pente plus faible que celle correspondant à l'angle de glissement ou du talus d'éboulement naturel, il-se formerait sur la paroi une zone "mor- teé, dans laquelle la matière resterait immobile et ne prendrait pas part aux réactions dans le four.

   Pour obtenir un élargissement efficace de la section transversale du four et éviter malgré cela une zone morte, la partie incli- née de la cuve doit, conformément à l'invention, être construite, dans le cas d'un four de section transversale circulaire, de manière à pouvoir tour- ner et être munie de tôles directrices., qui s'engagent à travers la charge reposant sur cette paroi de la cuve. Cette partie inclinée de la cuve est ani- mée d'un lent mouvement de rotation. Les tôles directrices ont pour effet que la charge est poussée impérativement vers le bas dans la direction de la ré- gion axiale de la cuve. 



   Dans le cas d'un four de section transversale rectangulaire, on peut monter, dans la paroi inclinée de la cuve, des rouleaux commandés ou non commandés. Mais toute là paroi inclinée de la cuve peut également être construite sous forme d'une bande ou d'un tablier mobile sans fin, qui entrai- ne lentement, vers le bas et vers là région axiale de la cuve, la charge re- posant sur cette bande ou tablier sans fin. 



   Lorsqu'on doit traiter dans un four à cuve bas un mélange de mi- nerai fin et de constituants plus grossièrs du lit de fusion, les mesures par- ticulières, qui doivent permettre un fonctionnement du four exempt de déran-   gements,   consistent avantageusement en ce que la section transversale du dis- positif d'amenée du lit de fusion est notablement plus petite que la section transversale dela partie supérieure du four, de sorte que lors du chargement du mélange, il se forme un talus aussi long que possible à partir de l'orifi- 

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 ce du dispositif d'alimentation jusqu'à la paroi de la cuve. Un four à cuve bas, convenant à cet effet, est représenté schématiquement comme quatrième exemple de réalisation de la présente invention sur la fig: 4.

   Dans ce four à cuve, 1 désigne l'enveloppe du four, 2 les tuyères de soufflage, 3 le trou de coulée,   4   le dispositif d'amenée du lit de fusion et 5 le con- duit d'évacuation des gaz du gueulard. Dans cette forme de réalisation, la section transversale de la partie supérieure 7 du four est en particulier notablement élargie par rapport à la section transversale de l'ouvrage 6. 



   Le mode de fonctionnement, dans cet exemple de réalisation de four à cuve, est le suivant. Le lit de fusion, qui représente un mélange de mine- rai fin et de matière en morceaux plus grossiers, est amené au four en   4.   A l'intérieur du four, le lit de fusion s'étale suivant un talus jusqu'à la paroi de la partie supérieure du four. La plus grande partie de la fraction de minerai fin reste, selon les lois connues de la séparation de mélanges, dans la région axiale du four, tandis que les constituants plus grosseirs du minerai se trouvent dans la région extérieure. Cette relation se maintient essentiellement aussi lors de la descente du lit de fusion dans la partie inférieure du four.

   Il en résulte que seule la région axiale du four devient relativement imperméable aux gaz en raison de la teneur élevée en minerai fin, tandis que la région extérieure avec la matière en morceaux grossiers offre une bonne perméabilité aux gaz, On obtient de cette manière que la perte de pression dans le four reste relativement faible malgré une fraction élevée du lit de fusion en constituants fins, et que le gaz sortant du lit de fusion n'entraîne que relativement peu de poussière, car, dans la région correspon- dant aux grandes vitesses du gaz dans la zone extérieure du four, il n'est contenu que peu de poussière dans le lit de fusion. 



   -Cette séparation systématique du minerai fin vers la zone axiale du four.et du minerai plus grossier vers la zone extérieure offre la possibi- lité d'en sortir avec des hauteurs relativement faibles de la charge totale dans le four et d'atteindre ainsi, de ce côté également, une faible perte de pression dans le four. En effet, si l'on travaille avec de faibles hauteurs de la charge, on ne peut atteindre une réduction suffisante de la totalité du lit de fusion que lorsqu'on réussit à amener également les morceaux plus grossiers de minerai, à l'état déjà préalablement réduit, à l'ouvrage du four.

   Si le minerai fin et des morceaux plus grossiers sont répartis unifor- mément sur la totalité du four, c'est surtout le minerai fin qui est réduit par les gaz montants, tandis que les morceaux plus grossiers de minerai res- tent non-réduits dans leur noyau, car le temps pour la diffusion de l'agent réducteur au sein des morceaux n'est dans beaucoup de cas pas suffisant. Il existe alors le danger que de tels morceaux de minerai, parvenant dans l'ou- vrage sans avoir subi de préparation préalable, ne soient plus complètement réduits dans celui-ci et provoquent, par enrichissement de la scorie en oxyde de fer, des phénomènes d'allure froide. La forme de réalisation représentée sur la fige 4 empêche le phénomène, décrit ci-dessus, dû à une réduction in- complète des morceaux plus grossiers de minerai.

   Comme déjà mentionné, ces morceaux plus grossiers de minerai sont situés surtout dans la zone extérieu- re du four. Mais, par le fait que la cuve du four se rétrécit notablement vers le bas, la matière située dans la zone extérieure descend plus lentement que celle située dans la zone axiale. Les morceaux de minerai situés vers l'exté- rieur sont par suite soumis plus longtemps à l'action des gaz réducteurs que la matière située dans la zone axiale. En outre, par l'écoulement plus fort des gaz dans la zone extérieure, la matière y située est plus rapidement et plus fortement chauffée que celle située dans la zone axiale. Ces deux faits assurent l'influence favorable nécessaire sur la réduction complète des mor- ceaux plus grossiers de minerai.

   Comme la zone axiale du four est moins tra- versée par les gaz dans le cas d'une fraction élevée de minerai fin, il faut compter avec l'éventualité d'une réduction indirecte faible du minerai fin. 



  Pour faciliter dans ce cas la réduction directe et la rendre complète, il est avantageux d'ajouter au lit de fusion une proportion de charbon fin corres- pondant à la fraction de minerai fin, et d'incorporer éventuellement à l'état fin les substances d'addition nécessaires pour la scorification de la gangue 

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 du minerai fin et du charbon fin. Dans ce cas, il se trouve, dans la zone axiale du four,un mélange intime de minerai fin,de charbon fin et de sub- stances d'addition en grains fins, ce qui fournit les conditions les plus favorables pour la réalisation des réductions nécessaires dans l'ouvrage du four. 



   Il a été constaté que l'on peut faire fonctionner de façon par- ticulièrement favorable le four à cuve bas selon l'invention en ajoutant le minerai fin, éventuellement mélangé au charbon fin sous forme d'une pâte dé- layée avec de l'eau, au reste du lit de fusion. 



   Ce quatrième exemple de réalisation de la présente invention ré- sout pour la première fois avec succès l'un des problèmes les plus importants de l'industrie métallurgique, en particulier de l'industrie du fer, consistant à traiter de manière économique du minerai fin. Au traitement normal de tels minerais dans le four à cuve, en particulier dans le haut-fourneau, s'opposent de grandes difficultésen ce que la fraction fine du lit de fusion augmente fortement la résistance à l'écoulement et par suite la perte de pression du four et qu'une grande partie de la fraction fine, contenue dans le lit de fu- sion, est, en raison de la vitesse élevée des gaz au gueulard, entraîné hors du four comme poussière de gueulard. 



   Il est possible, il est vrai, d'amener le minerai fin   à   l'état de morceaux, dans chaque cas, par agglomération (frittage, agglutination sous forme de boulets), briquetage, etc.. et de l'ajouter sous cette forme de mor- ceaux au lit de fusion, ce qui supprime l'inconvénient de la faible grosseur des grains. Mais tous ces procédés impliquent en partie des dépenses impor- tantes, de sorte que leur économie est mise en question dans beaucoup de cas. 



   Les explications sur le mode de fonctionnement du quatrième ex- emple de réalisation de l'invention selon la fig. 4 montrent par contre que, dansle four à cuve bas construit comme représenté sur la fig. 4, des quanti- tés importantes de minerai fin peuvent être contenues dans le lit de fusion du four sans qu'il se produise les difficultés et inconvénients précédemment mentionnés. 



   Dans le cinquième exemple de réalisation de la présente invention, les mesures particulières, qui assurent le fonctionnement exempt de dérange- ments d'un four à cuve bas fonctionnant avec de l'air soufflé, consistent en ce qu'on ajoute au lit de fusion un combustible en grains fins avec une fai- ble fraction de combustible en grains grossiers. Comme le montrent les expli- cations ci-après, on évite, avec un tel mode opératoire, une difficulté de fonctionnement très gênante, que l'on n'est pas parvenu à écarter jusqu'ici. 



   Si l'on veut faire fonctionner un four à cuve, travaillant avec coulée à l'état liquide, avec du combustible en grains fins, par exemple avec un combustible d'une grosseur de grain inférieure à 20 mm, une difficulté im- portante de fonctionnement consiste en ce que, lors de la coulée, après l'écou- lement des produits liquides, de grandes quantités du charbon en grains   fin:!,   fortement chauffé, sont refoulées du trou de coulée par la pression régnant dans le four. En quelques instants, il se   forme.alors   fréquemment devant le trou de coulée   un   grand monticule de charbon, qui rend difficile l'arrêt ré- gulier de la coulée, qui met en danger le personnel desservant le four en rai- son de projections violentes de charbon de ce genre et qui signifie une perte non négligeable de charbon. 



   La présente invention permet une suppression presque complète de la difficulté de fonctionnement, de sorte que la coulée du four peut être ef- fectuée de façon sûre également avec du combustible en grains fins. 



   La mesure   auxiliaire,   découverte pour un four à cuve dans des es- sais à l'échelle industrielle, consiste en ce qu'on ajoute au combustible en crains fins de petites proportions de combustible en grains grossiers, en par- ticulier également des combustibles qui donnent un coke dense,   brûlant   diffi- cilement. On obtient un résultat particulièrement efficace lorsqu'on ajoute 

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 au combustible en grains fins une petite proportion de coke, fabriqué à tem- pérature élevée, en morceaux grossiers. 



   Le combustible en grains grossiers parvient en effet - en parti- culier lorsqu'il est difficilement combustible - à l'état peu brûlé seule- ment dans l'ouvrage du four et constitue ici un lit de coke grossier, par le- quel le combustible en grains fins situé par dessus est retenu et est empêché de s'écouler par le trou de coulée. 



   La proportion de matière grossière nécessaire pour le but envisa- gé, par unité de matière en grains fins, est d'autant plus faible que le com- bustiblè grossier est moins réactionnel. Par exemple, il était nécessaire, pour la gazéification, exempte de dérangements, d'une lignite d'une grosseur de grain de 0,25 mm dans un "générateur à coulée de métal" d'ajouter environ 2 % de coke fabriqué à température élevée, d'une grosseur de morceaux de 50- 80 mm. 



   Le   sixième   exemple de réalisation de la présente invention est constitué par une combinaison d'un four   à   cuve bas avec une installation de four,par exemple une chaudière à vapeur, combinaison dans laquelle la chambre de gazéification du four à cuve bas, travaillant comme générateur à coulée de métal, et l'installation de four ont au   moins,,-une   paroi en commun. 



   Le dessin ci-joint représente schématiquement sur la fig. 5 une installation de gazéification pour un foyer de chaudière. Sur cette fig. 5, A désigne le générateur à coulée de métal, et B la chambre de chauffe de la chaudière. 1 désigne le dispositif de chargement du générateur, dans lequel sont chargés le charbon et éventuellement les matières d'addition. 2 désigne le conduit d'évacuation pour le gaz de balayage, qui est enrichi des vapeurs de goudron provenant de la distillation lente du charbon. Le gaz de balayage est, après la séparation du goudron de distillation, insufflé en un endroit approprié dans la chambre de chauffe de la chaudière. 3 désigne la chambre de séchage et de distillation lente, qui est parcourue par le gaz de balayage chaud.

   Le gaz de balayage est un courant partiel du gaz formé dans la chambre de gazéification. 4 désigne la chambre de gazéification, à partir de laquelle la plus grande partie du gaz formé s'écoule à l'état chaud dans la chambre de chauffe de la chaudière, tandis qu'on en fait passer une petite partie comme gaz de balayage* à travers la chambre de séchage et de distillation lente du générateur. 5 désigne les tuyères de soufflage pour l'air de gazéification; 6 désigne l'orifice de sortie pour le laitier fluide, qu'on fait passer dans ce cas pour son refroidissement dans la chambre de chauffe de la chaudière. 



  7 désigne le trou de coulée pour le fer formé. Le passage du charbon à partir de la chambre de distillation dans la chambre de gazéification est réglé par un registre 8, de position réglable en hauteur, de sorte que la hauteur du lit de combustible dans la chambre de gazéification peut être réglée selon le pouvoir réactionnel du charbon. Le registre est muni d'ouvertures pour le passage du gaz de balayage. De l'air de combustion et du gaz de chauffage sont insufflés dans la chambre de chauffe de la chaudière par les orifices 9 'et 10 en forme de tuyères. La combinaison décrite est applicable à tous les appareils qui brûlent du gaz de chauffage, par exemple des réchauffeurs de gaz, des fours à sole, des fours de calcination, etc.. 



   Il est expliqué ci-après la,signification de la combinaison dé- crite,ainsi que son mode de fonctionnement et les avantages techniques qu' on peut atteindre avec elle, 
Une grande partie des charbons dans les gisements naturels présen- tent une teneur élevée en cendres. L'utilisation économique des charbons à te- neur élevée en cendres, par exemple avec 20 % de cendres et davantage, consti- tue par suite un problème très important de la technique du charbon. 



   Comme le foyer de chaudière impose en général les conditions les moins sévères au charbon, le moyen suivi consiste par conséquent à utiliser les charbons à teneur élevée en cendres principalement pour la production d' énergie en passant par la vapeur d'eau. Mais les foyers de chaudières employés jusqu'ici dans ce but conviennent peu à l'utilisation de combustible à teneur 

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 élevée en cendres, et la création d'un foyer, qui permette d'utiliser éco- nomiquement des combustibles de ce genre, constitue un problème particulière- ment important. 



   Les genres principaux de foyers utilisés jusqu'ici sont le foyer à   charbon-   pulvérisé avec ses différentes variantes et les foyers à grille avec leurs nombreuses formes particulières. 



   Le foyer à charbon pulvérisé convient peu pour des charbons à teneur élevée en cendres. Le broyage fin du charbon à teneur élevée en cendres impose en effet à l'opération d'obtention d'énergie des frais additionnels élevés, qui sont causés en particulier également par les mauvaises proprié- tés de broyage des parties dures des cendres. A ceci s'ajoute le fait que, dans le cas d'une teneur élevée en cendres, la combustion du charbon devient plus mauvaise, ou qu'une faible teneur résiduelle de charbon dans les cendres ne peut être obtenue que par un broyage ultra-fin coûteux et/ou par de longs trajets de combustion peu économiques. Ce dernier point se présente en parti- culier dans le cas de charbons, existant en grandes quantités, à faible pou- voir réactionnel, à teneur élevée en cendres. 



   Les foyers à grille n'offrent également que des solutions incom- plètes pour l'utilisation de charbon à teneur élevée en cendres. La produc- tion de chaleur par m2 de surface de grille baisse fortement'dans le cas d' une teneur élevée du charbon en cendres, ou la teneur en inbrûlés dans le lai- tier augmente de façon insupportable, lorsqu'on veut obtenir des productions utilisables. Dans beaucoup de cas, on obtient encore des résultats utilisa- bles lorsqu'on dispose de charbon possédant des propriétés réactionnelles élevées. Par contre, un charbon, qui est en même 'temps peu réactionnel et qui présente une teneur élevée en cendres, ne peut être utilisé sur un foyer à grille qu'avec un résultat complètement non-satisfaisant.

   L'utilisation d' un foyer à grille devient tout à fait impossible lorsque les cendres, en pro- portions élevées, ont un point de fusion bas. 



   Dans ces conditions, il est nécessaire de rechercher de nouveaux modes d'utilisation de charbons à teneurs élevées en cendres pour la produc- tion d'énergie. La solution de ce problème, donnée ci-après, est constituée par la combinaison d'une chaudière à vapeur avec un générateur à coulée de mé- tal,qui permet de surmonter aussi bien les difficultés de la gazéification du charbon que celles du chauffage de chaudières, de sorte que la combinaison des deux appareils constitue un nouveau groupe ou système possédant des pro- priétés additionnelles avantageuses. Cette combinaison est caractérisée par les points suivants s 
1. Le générateur à coulée de métal possède une section transver- ' sale horizontale rectangulaire.

   Il est réuni par construction à la chaudière en un groupe ou système, de telle manière que ce générateur possède une paroi en commun avec la chambre de chauffe de la chaudière. Le générateur s'étend normalement sur toute la largeur de la paroi de la chaudière. 



   2. Les tuyères de soufflage de l'air de combustion sont disposées suivant une série horizontale sur le côté du générateur éloigné de la chau-   dière     -   3. Le diamètre de l'ouvrage du générateur, c'est-à-dire la distan- ce de l'orifice des tuyères par rapport à la paroi opposée, est un peu supé- rieur à la profondeur de pénétration de l'air soufflé. Ce diamètre est en gé- néral ainsi compris entre 1 m et 1,5 m. 



   4. On insuffle de l'air de combustion préalablement chauffé. Le chauffage préalable est d'autant plus fort que la teneur du charbon en cen- dres est plus élevée. 



   5. On fait normalement fonctionner les générateurs à coulée de mé- tal avec insufflation de vapeur d'eau, pour utiliser la chaleur en excédent provenant de la formation de CO par décomposition de vapeur d'eau, et pour obtenir, dans le cas   d'une   couche de charbon relativement peu épaisse, une température aussi basse que possible du gaz de gueulard. Dans la présente com- 

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 binaison, on renonce volontairement et avantageusement à ce mode d'utilisa- tion de la chaleur en excédent provenant de l'opération de gazéification. 



  La décomposition de vapeur d'eau est liée à la perte élevée d'énergie de la chaleur de vaporisation de l'eau, qui, rapportée à l'équation stoechio- métrique de la réaction, s'élève à peu près à 25 % de la quantité de cha- leur employée; voir les équations suivantes : C + H2O (à l'état de vapeur d'eau) = CO + H2 = 31,6 Kcal C '+ H2O (à l'état liquide) = CO + H2 = 41,1 Kcal. 



   Pour cette raison, il est plus juste d'utiliser, comme telle, la chaleur dégagée par la gazéification de charbon, et c'est l'un des nombreux avantages de la présente combinaison qu'elle permet l'utilisation directe de la chaleur de gazéification. La chaleur dégagée au cours de la gazéification est contenue pour la plus petite partie dans le laitier fluide, et pour la plus grande partie dans les gaz montant dans la cuve du générateur. Dans le générateur à coulée de métal travaillant en combinaison avec une chaudière, on peut utiliser les deux quantités de chaleur, d'une manière directe et simple, pour le chauffage de la chaudière. 



   Dans le cas de la chaleur contenue dans les gaz, ceci a lieu par le fait qu'on maintient la couche de charbon aussi peu épaisse que cela est nécessaire dans l'intérêt d'une transformation complète de l'oxygène en C02 et de l'acide carbonique en CO. La hauteur de la couche de charbon au-dessus du niveau des tuyères n'est ainsi la plupart du temps pas supérieure à 2 m en- viron. Le gaz, quittant cette couche de charbon après l'avoir traversée, pos- sède une température élevée et est insufflé, avec cette température, direc- tement dans la chambre de combustion de la chaudière, où il brûle avec l'air de combustion, également préalablement chauffé, avec une flamme très chaude, de sorte que les productions de la chaudière obtenues par unité de surface de chauffe sont inhabituellement élevées. 



   6. Pour permettre les températures élevées de sortie du gaz à partir de l'appareil de gazéification, il est avantageux de chauffer préala- blement le charbon avant qu'il pénètre dans la zone de gazéification. Il est particulièrement avantageux de combiner ce chauffage préalable avec une dis- tillation lente du combustible, pour pouvoir récupérer le bitume comme gou- dron de distillation et pouvoir le vendre comme sous-produit de valeur éle- vée. Pour cette raison, en avant de la chambre de gazéification est disposée une chambre de distillation et de chauffage préalable. Du gaz produit dans la chambre de gazéification, on dévie un courant partiel et on le fait pas- ser à travers la chambre de distillation et de chauffage préalable.

   Ce courant partiel de gaz de balayage, refroidi à basse température, contient, après avoir quitté le générateur, les vapeurs de goudron. Celles-ci sont recueillies de manière connue et le gaz de balayage, enrichi en gaz de distillation de grand pouvoir calorifique, est brûlé dans la chambre de chauffe de la chaudière. 



   7. Il ne doit, en aucun endroit, régner une dépression dans le générateur. On peut régler de façon excellente les conditions de pression dans le système formé par la combinaison du générateur et de la 'chaudière, en ne laissant pas le gaz, à la sortie de la chambre du générateur, passer librement dans la chambre de chauffe de la chaudière, mais en le retenant par un dispositif en forme de tuyère. Cette disposition présente l'avantage que la pression est accrue dans tout le générateur, de sorte qu'il règne une sur- pression dans toute la chambre de distillation et qu'on peut, également au gueu- lard, encore déterminer par réglage une surpression désirée quelconque.

   Il est éventuellement avantageux de faire fonctionner tout le générateur avec une sur- pression, car on peut ainsi accroître notablement la production par m2 de sec- tion transversale de la cuve. L'accroissement de pression dans le générateur par la tuyère, faisant communiquer celui-ci avec la chambre de chauffe de la chaudière, présente l'avantage additionnel que, dans le cas d'une forme de réalisation appropriée de la tuyère, on peut obtenir un mélange rapide du 

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 gaz de chauffage avec l'air de combustion et ainsi une flamme courte et chau- de. 



   8. La hauteur nécessaire de la couche de charbon dans le généra- teur dépend du pouvoir réactionnel du charbon. Il est par suite nécessaire que la hauteur de la couche de charbon puisse être réglée. On peut l'obte- nir, par exemple, en disposant, à l'endroit   dû-passage   du charbon, à partir de la chambre de chauffage préalable et de distillation, dans la chambre de   gazéification;,   un organe de réglage du genre d'un registre. - 
9.

   On peut facilement régler un générateur à coulée de métal, travaillant en combinaison avec une chaudière, pour l'adapter à l'utilisation de charbon collant, Bien que, dans le cas de charbons à teneur élevée en cen- dres, la.propriété d'agglutination ne présente pas les mêmes difficultés que dans le   cas--dE?   charbons à faible teneur en cendres, ce fait souligne cepen- dant   également le'.caractère   avantageux de la combinaison mentionnée. En effet, le fait que les gaz, quittant la chambre de gazéification, sont très forte- ment chauffés,   pe<rmet   le mode opératoire suivant.

   Les charbons ne sont chauf- fés, dans la chambre de chauffage préalable et de distillation, que jusqu'au- dessous de la température du début d'agglutination et sont répandus, dans cet état, périodiquement sur la surface chaude du charbon dans la chambre de ga- zéification, en une couche mince. Le chauffage, surtout de la zone extérieure des morceaux de charbon, au-delà de la température de cokéfaction, a lieu ici si rapidement que toute agglutination, gênante dans la chambre de gazéifica- tion, est évitée. 



   10. Dans le cas de la gazéification de charbons à teneur élevée en cendres, il se forme de grandes quantités de laitier fluide. Le laitier, qui est introduit dans le générateur comme cendres, provoque exactement les mêmes frais que le charbon. Surtout, il constitue, à l'état fortement chauffé, une matière qui entraîne des frais élevés. Il est par suite avantageux de trans- former le laitier en produits susceptibles d'être vendus. Les chances d'obte- nir de tels produits à base de laitier sont, dans le cas de l'obtention de celui-ci à l'état fluide, beaucoup plus grandes, ou n'existent même d'ail- leurs, que lorsque le laitier est obtenu sous une forme non homogène, pra- tiquement non utilisable, comme dans le cas d'un foyer   à   grille ou d'un foyer à charbon pulvérisé.

   De tels produits à base de laitier, qu'on peut éven- tuellement transformer par des substances d'addition déterminées, sont les briques de laitier,le sable de laitier, la laine de laitier et surtout le ciment de laitier. Il a déjà été constaté à plusieurs reprises que les cen- dres de charbon ont des propriétés hydrauliques. L'utilisation de ce fait pour l'industrie du ciment n'était possible jusqu'ici que dans une mesure limitée,parce que la composition de ces cendres - surtout dans le cas des cendres provenant d'un foyer au charbon pulvérisé - était trop inégale. Dans le générateur à coulée de métal, on obtient un produit complètement homogène à base de laitier, qui peut, par des substances d'addition appropriées, être transformé exactement en une matière première pour l'industrie du ciment.

   On a en outre encore la possibilité d'obtenir directement, par l'addition de proportions appropriées de chaux au charbon dé gazéification, un ciment fondu dans le générateur à coulée de métal. Ce ciment constitue une utilisation de grande valeur du laitier recueilli, et le produit obtenu donne lieu à un pro- fit élevé. On doit, avec ce mode opératoire, veiller à ce que la température dans l'ouvrage du générateur soit assez élevée pour atteindre la température à laquelle le laitier à ciment s'écoule librement. Les moyens à employer à cet effet sont le chauffage préalable de l'air soufflé et éventuellement l'em- ploi d'air Soufflé enrichi en oxygène.

   Dans le cas de l'emploi d'oxygène, il est avantageux, pour maintenir aussi petite que possible la proportion de ce- lui-ci, de disposer, au-dessous du niveau des tuyères de soufflage d'air, des tuyères additionnelles par lesquelles on insuffle une faible quantité d'oxy- gène,   qui a   uniquement pour rôle d'atteindre l'accroissement additionnel de température pour rendre le laitier bien fluide. 



   11. La quantité de chaleur contenue dans le laitier bien fluide ne constitue qu'une petite fraction du pouvoir calorifique   du'charbon.   Même 

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 lorsque la teneur en cendres du charbon est de 25   %,   la quantité de chaleur contenue dans le laitier atteint à peine 3 % de la chaleur dégagée lors de la combustion du charbon. Il peut, il est vrai, dans le cas de teneurs en- core plus élevées du charbon en cendres, être de quelque importance que la chaleur, entraînée dans le laitier fluide, soit ramenée à l'opération de gazéification. On peut l'effectuer, par exempleen refroidissant-le lai- tier, dans la chambre de chauffe de la chaudière, en un endroit approprié, avec un dispositif tenant compte de l'obtention continue du laitier.

   On peut encore,de fagon particulièrement simple, utiliser le refroidissement du laitier pour le chauffage préalable de l'air. 



   12. Le fonctionnement de générateurs à coulée de métal avec du charbon comme combustible occasionne des difficultés dans le cas de certains charbons. Ceci est en particulier le cas lorsque les charbons, par le chauf- fage, se désagrègent en   un,coke   fin. Il se produit alors, dans   l'ouvrage   du générateur, un mélange peu fluide de coke et de cendres, qui conduit à des adhérences et rend impossible la coulée du laitier. Dans de tels cas, il a été reconnu qu'un moyen excellent d'assurer un fonctionnement du four exempt de dérangements consiste à mélanger du minerai de fer au charbon de gazéifica- tion.

   L'oxyde de fer dissous dans le laitier réagit avec les fines particules de charbon enrobées dans le laitier, qui ne peuvent pas être atteintes par l'oxygène soufflé en raison de l'enveloppe formée par le laitier, mais qui sont obligatoirement attaquées par l'oxygène du minerai. Le danger de la formation d'un mélange peu fluide de laitier et de charbon dans l'ouvrage du générateur est d'autant plus grand que la teneur du charbon en cendres est plus élevée, de sorte que l'addition de minerai au charbon constitue une mesure importante de sécurité pour la marche du four exempte de dérangements. 



  Dans le cas où les cendres du charbon contiennent en elles-mêmes déjà d'as- sez grandes quantités d'oxyde de fer, elles n'exigent pas ou exigent seule- ment une faible additon de minerai. 



   Un avantage particulier de la gazéification du charbon dans les générateurs à coulée de métal consiste en ce que l'oxyde de fer introduit est réduit et, sous forme de fonte, constitue un poste important apporter au crédit du générateur. 



   Les avantages de l'appareil, décrits dans les points 1 à 12 ci- dessus, pour l'utilisation de charbon riche en cendres pour un foyer de chau- dière, sont les suivants : fonctionnement exempt de dérangements, même dans le cas d'une teneur très élevée en cendres; pas de résidu de charbon non brûlé dans les cendres; production maximum pour une petite surface d'encombrement; montage simple et peu couteux de l'installation; températures élevées des flammes dans la chambre de chauffe de la chaudière; obtention de sous-produits de grande valeur. 



   La combinaison, constituant le sixième exemple de réalisation, d'un four à cuve bas et d'une installation de four - par exemple une chau- dière à vapeur - peut encore être notablement améliorée au point de vue de sa capacité de production, lorsque la paroi commune est construite sous forme courbe, par exemple sous forme cylindrique. Une telle combinaison amé- liorée constitue le septième exemple de réalisation de la présente inven- tion et est expliquée ci-après. 



   La production d'un-générateur à coulée de métal est normalement, pour un combustible donné, une fonction de la section transversale du géné- rateur, On peut construire des générateurs à coulée de métal présentant un diamètre de plusieurs mètres. Mais, dans la combinaison générateur-chaudiè- re, il est désavantageux de donner au générateur une largeur supérieure à environ 1,5-2m. En effet,   connue   la hauteur de combustible au-dessus du ni- 

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 veau des tuyères est normalement comprise entre 1 et 2 m, il faudrait, pour des largeurs plus grandes du générateur, compter avec des'tuyères assurant un soufflage de part en part, sans tenir compte du fait que, pour une lar- geur croissante, la pression nécessaire de soufflage pour le vent augmente fortement.

   Pour atteindre, malgré la largeur relativement faible du géné- rateur, des productions de gazéification suffisantes pour des chaudières modernes à grande production de vapeur, on adopte une série.de points carac- téristiques nouveaux. 



   1. Pour une section transversale donnée de l'ouvrage, un généra- teur à coulée de métal peut être chargé d'autant plus haut que le gaz, s'é- coulant vers le haut à travers la charge, est réparti plus uniformément sur la section transversale totale du générateur. Pour la même hauteur de couche sur toute la section transversale du générateur et pour une répartition uni- forme des grosseurs des grains'sur toute là section   transversale,la   vitesse d'écoulement du gaz est maximum le long de la paroi du génératéur dans laquel- le sont disposées les tuyères de soufflage et cette vitesse diminue, à mesure qu'on s'éloigne de l'orifice des tuyères de soufflage.

   C'est seulement après que le gaz a effectué un parcours de plusieurs mètres vers le haut à tra- vers la charge qu'il se produit une égalisation progressive de la vitesse du gaz sur toute la section transversale. Pour atteindre cette égalisation aussi rapidement que possible également pour les faibles hauteurs de la charge du générateur combiné à la chaudière, on effectue, conformément à l'invention, le chargement de ce générateur par le côté correspondant aux tuyères de souf- flage, de sorte qu'il se produit un talus d'éboulement de la charge suivant l'angle du talus d'éboulement naturel et que l'inclinaison du talus diminue à partir du côté correspondant aux tuyères de soufflage jusqu'au c6té du gé- nérateur tourné vers la chaudière.

   Avec cette disposition, il se produit deux effets, qui exercent une action égalisatrice sur les écoulements du gaz dans la charge. Les grands morceaux de la charge roulent sur le talus vers le bas et rendent plus perméable au gaz le côté du générateur éloigné des tuyères de soufflage. La distance des tuyères de soufflage à la surface de la charge se- ra partout approximativement la même. Il se forme en outre une grande surface de sortie du gaz à partir de la charge, ce qui produit une vitesse plus fai- ble de sortie du gaz avec une réduction des pertes dues à la formation de pous-   sière .    



   2. En particulier, dans le cas de charbons peu réactionnels et riches en constituants inertes, lorsque la largeur du générateur est limitée à environ 2 m, il arrive que la surface du générateur, à ménager sur la face frontale de la chaudière, ne suffise pas pour fournir à la chaudière les quantités suffisantes de gaz de chauffage.

   Dans ce cas, on donne au généra- teur, conformément à l'invention, de la manière suivante, la surface néces- saire pour assurer l'alimentation de la chaudière en gaz de chauffage : 
Solution a : Au lieu de la paroi frontale rectiligne, avec une section transversale rectangulaire correspondant à celle du générateur y as- socié par construction, la chaudière reçoit une paroi frontale courbe, par exemple cylindrique, de sorte que, dans le cas limite, la section transversa- .le du générateur présente la forme d'un demi-anneau circulaire. La section transversale du générateur ainsi obtenue est, pour la même largeur de la chau- dière, un multiple dé la surface pouvant être obtenue lorsque la chaudière est limitée par des lignes droites en section transversale. 



    Solution b : générateur à coulée de métal ne s'étend pas seule-   ment le long d'une paroi de la chaudière, mais entoure la chaudière de plu- sieurs côtés. Si un côté de la chaudière reste libre, la section transversale du générateur peut avantageusement également avoir la forme   d'il.   Dans le cas limite, pour des chaudières à capacité de production très élevée, la chaudiè- re est entourée de tous les côtés par le générateur à coulée de métal. 



   Dans ce cas, l'espace axial, laissé libre par le générateur pour la chaudière peut également être circulaire. 



   Solution c: La chaudière est construite directement au-dessus du 

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 générateur à coulée de métal, qui dans le cas est avantageusement de forme circulaire et d'un grand diamètre. Le chargement a lieu à partir de la péri- phérie du générateur, de sorte qu'il se produit un lit de combustible en forme de trémie. L'air secondaire est insufflé dans l'espace situé au-dessus du lit de combustible; un écoulement réglé est éventuellement avantageux dans cet espace, par exemple de forme circulaire. Pour diminuer la vitesse de sor- tie du gaz et les pertes de poussière, le générateur peut également être élar- gi en forme de trémie à sa partie supérieure. 



   3. On peut, conformément à l'invention, atteindre un accroisse- ment additionnel important de la production en augmentant la pression dans le système. On a déjà utilisé les avantages d'une telle augmentation de la pression au-delà des pressions existant normalement   à   la sortie du généra- teur ; la valeur de la pression devait servir, lors de l'insufflation dans la chambre de chauffe de la chaudière par une tuyère ou par un brûleur,   à   at- teindre une combustion rapide. Il est à présent reconnu qu'il est avantageux d'élever éventuellement le niveau de la pression dans tout le système généra- teur- chaudière, car les phénomènes de transmission de chaleur dans la chau- dière sont ainsi notablement accrus. Dans de tels cas, on dispose derrière la chaudière une turbine actionnée par les gaz brûlés. 



   La fig. 6 représente schématiquement, comme huitième exemple de réalisation de l'invention, un four   à   cuve bas, dans lequel, en vue d'obtenir un fonctionnement exempt de dérangements, il est prévu des moyens pour séparer le goudron à l'intérieur de l'appareil de gazéification ou dans un dispositif communiquant avec celui-ci, de sorte que le goudron ou ses produits de   décom-   position peuvent être ramenés à l'opération de gazéification du charbon avec le charbon ou d'autres constituants du lit de fusion. Pour la séparation du goudron, il y a lieu de tenir compte des considérations suivantes. 



   Dans le cas de la gazéification de combustible bitumineux, le gaz quittant l'appareil de gazéification contient des proportions plus ou moins grandes d'hydrocarbures, qui, pour autant qu'ils se condensent à tempé- rature élevée, se séparent sous forme de. goudron sur le trajet du gaz. La technique de la gazéification a proposé toute une série de procédés et de constructions pour éliminer ce goudron à partir du gaz. Les dépenses à cet   effet sont en général d'autant plus 'grandes que les quantités de goudron séparées sont plus grandes par m3 de gaz et qu'on impose des conditions plus   sévères au degré de pureté et aux propriétés spéciales du goudron. 



   Le même problème de l'élimination du goudron se présente lorsqu' on doit traiter, dans un four à cuve, des minerais, en particulier des mine- rais de fer, à l'aide de charbon   bitumineux.   Dans ce cas,   11 élimination   du goudron   est^en   général encore rendue plus difficile par le fait que le gaz contient, outre le goudron, encore d'assez grandes quantités de constituants du lit de fusion entraînés sous forme de poussière et que des produits de sublimation de constituants, se vaporisant à des températures élevées, du lit de fusion sont éventuellement entraînés à l'état très fin par le gaz. 



  La séparation du goudron à partir de gaz de ce genre procure des difficultés importantes et implique des frais élevés. D'autre part, l'élimination du gou- dron à partir du gaz est absolument nécessaire, car la   séparation   nonccontrô- lée du goudron, se produisant sur le trajet du gaz, est - éventuellement en commun avec les matières solides contenues dans le gaz - une source d'insé-   curité   permanente du fonctionnement. 



   La présente invention consiste à écarter les difficultés mention- nées, produites par le goudron contenu dans le gaz, en conduisant l'opéra- tion de gazéification ou l'opération de traitement métallurgique avec du char- bon de telle manière que les constituants du goudron soient retenus en totali- té ou en partie au sein de la charge du générateur ou du four à cuve et soient ainsi séparés du gaz déjà en un endroit où ils ne peuvent pas encore exercer   un.'effet   nuisible. On peut réaliser cette idée inventive, par exemple,en sépa- rant le goudron déjà dans la partie supérieure du four à cuve. Pour la sépa- ration des constituants condensables du goudron à partir du gaz, deux condi- 

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 tions fondamentables sont nécessaires.

   Le gaz doit être reffoidi au-dessous du point de rosée des constituants du goudron, et les produits de conden- sation, séparés sous forme de très fines gouttelettes dans le gaz, doivent pou- voir être séparés sur des surfaces appropriées. Par une modification appro- priée de l'opération au four à cuve, on peut obtenir que les deux phénomènes puissent être réalisés dans le four à cuve lui-même. 



   On fait actuellement fonctionner des fours à cuve de telle maniè- re que le gaz, quittant le four au gueulard, possède encore une température supérieure à 1100 C. On veut de cette manière éviter que, par humidification du gaz, il se produise une corrosion des pièces de construction métalliques et que, par la séparation d'assez grandes quantités d'humidité, il se forme des croûtes de boue dans la partie supérieure du four. On peut, d'autre part, éviter naturellement de tels phénomènes par des mesures appropriées lorsqu' il devient nécessaire, pour des raisons particulières, d'abaisser davantage la température des gaz du gueulard. Le moyen le plus simple pour obtenir une diminution de la température des gaz du gueulard consiste à augmenter la has-   teur de   la colonne constituant la charge.

   Cet accroissement de hauteur de la colonne constituant la charge, pour atteindre une température des gaz du gueu- lard de 50 C, par exemple, dépend à un degré élevé de la grosseur des mor- ceaux du lit de fusion. Pour un four à cuve qu'on fait fonctionner avec un lit de fusion en petits morceaux et avec une hauteur de charge, au-dessus des tuyères, d'environ 6 m, pour une température des gaz du gueulard d'environ .150 C, la hauteur de charge devrait être accrue jusqu'à 10-12 m environ pour refroidir les gaz du gueulard à 50 C environ. Cet accroissement de la hauteur de la charge se fait sentir, d'autre part, dans le cas de l'utilisation de charbon bitumineux, de telle manière que la plus grande partie des consti- tuants condensables du goudron se sépare à l'état liquide sur le lit de fusion.

   La partie supérieure de la cuve sert ainsi, dans ce cas, de sépa- rateur de goudron. Il est vrai que le goudron, séparé dans la charge, par- vient, lors de la descente du lit de fusion dans la cuve, à nouveau dans des régions de températures dans lesquelles les hydrocarbures se vaporisent à nouveau. Mais une grande partie du goudron parvient - par le fait qu'il devient bien fluide à température élevée et qu'il s'écoule vers le bas à l'intérieur de la charge-avant de se vaporiser, dans des régions de tempé- ratures où il subit un cracking en carbone et hydrogène ou en gaz permanents. 



  Il se produit ainsi, entre la partie médiane et la partie supérieure du four à cuve, un circuit'des hydrocarbures du goudron, dans lequel le carbone se sé- pare dans la direction vers le bas et des gaz permanents se séparent dans la direction vers le haut, de sorte qu'à l'extérieur du four il n'existe plus d'hydrocarbures du goudron dans une mesure notable. 



   La première mesure pour éliminer le goudron directement dans le four à cuve consiste par suite en une augmentation de hauteur de la,.cuve du four. Dans cette modification du four à cuve, il faut tenir compte du fait' qu'à l'augmentation de la hauteur de la charge est lié un accroissement nota- ble de la perte de pression dans la cuve du four. Il devient nécessaire, par exemple, d'augmenter la pression du vent à 1,5-2 atm dans le cas d'un four à cuve qu'on.fait fonctionner avec un lit de fusion en petits morceaux et une hauteur de charge d'environ 12 m. Cet accroissement de la pression du vent est, il est vrai, en concordance avec une tendance générale dans la pratique du traitement métallurgique du fer, car à la pression accrue du vent sont li- ées une intensification de l'opération et une augmentation de la production. 



  Dans l'opération au four à cuve avec séparation du goudron dans la partie su- périeure du four, il faut considérer comme un avantage que, malgré la pression élevée de soufflage du vent, la pression du gaz au gueulard reste normale, de manière qu'on évite les conditions difficiles de construction et de fonc- tionnement, dans le cas de hauts-fourneaux fonctionnant avec une pression éle- vée de soufflage du vent, en raison de la pression élevée régnant au gueulard. 



  D'autre part, le four à cuve, fonctionnant avec séparation du goudron dans la partie supérieure du four, doit renoncer partiellement à l'avantage, existant dans le cas du haut-fourneau à pression élevée, de la faible vitesse du gaz au gueulard. Mais, également dans le four à cuve avec' séparation du goudron 

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 à l'intérieur du four, les conditions pour une faible teneur du gaz du gueu- lard en poussière sont très favorables, parce que, d'une part, le volume de gaz du gueulard est faible en raison de la température très basse du gaz du gueulard et que,d'autre part, le goudron séparé dans la partie supérieure du four retient la poussière. 



   Si, de cette manière, un four à cuve fonctionnant avec un lit de fusion en petits morceaux, avec une assez grande hauteur de charge, offre la possibilité de maintenir des pressions élevées de gaz dans l'ouvrage, alors que, la pression du gaz au gueulard reste normale, - ce qui constitue une pos- sibilité qui deviendra importante pour le développement ultérieur de   l'opé-   ration au four, à auve, - on peut toutefois faire fonctionner-un four à cuve, avec lit de fusion en petits morceaux, également comme un véritable four à haute pression. Dans ce cas, on maintiendra également au gueulard une pres- sion de gaz plus élevée.

   On doit alors admettre les complications résultant de la pression plus élevée du gaz, mais on a par contre également l'avantage qu'on obtient des conditions particulièrement favorables pour la séparation du goudron dans la partie supérieure du four. Les différents hydrocarbures se condensent sous une pression accrue déjà à température plus élevée, la vites- se de transmission de chaleur entre le gaz et le lit de fusion est accrue, et on peut au total obtenir un gaz de gueulard relativement exempt de goudron dé= . jà avec une hauteur de charge relativement petite. 



   Le procédé de séparation du goudron dans la partie supérieure du four ne peut être réalisé que lorsqu'on est en état d'éviter la formation de croûtes de goudron. De telles croûtes de goudron ne peuvent se former qu'en des endroits froids de l'appareil, tandis qu'il est impossible qu'elles se produisent partout où la température est supérieure au point de liquéfaction du goudron. Le moyen d'empêcher ces difficultés réside dans le chauffage de toutes les parois de l'appareil sur lesquelles du goudron pourrait se sépa- rer. Un four avec séparation du goudron dans la partie supérieure du four reçoit par suite dans sa partie supérieure une enveloppe métallique chauffée par de la vapeur d'eau, et on'chauffe en outre aussi les dispositifs d'ame- née, ce qu'on effectue le plus avantageusement par la disposition de serpen- tins de vapeur d'eau.

   Mais la séparation du goudron peut également être ef- fectuée, conformément au huitième exemple de réalisation de l'invention (fig. 



  6), dans un appareil en communication avec le four à cuve bas. Sur la fig. 6 des dessins, 1 désigne le four à cuve, marchant au charbon, qui, dans ce cas, est chargé par un tube axial. 2 désigne la chambre de combustion, avec la tuyère 3 de soufflage d'air. 4 désigne le filtre à coke chaud, avec le dispositif d'amenée de coke 5 et le dispositif d'évacuation de coke 6. 7 dé- signe la région de refroidissement du filtre à coke, avec la tuyère d'insuffla- tion de vapeur d'eau 8.9 désigne l'échangeur de température pour la transmis- sion de la chaleur du gaz de gueulard à l'air soufflé. 



   Le mode de fonctionnement d'un four à cuve bas selon la fig.   6   est le suivant. Le procédé est basé sur le fait   qu'à   environ 800-900 C, tous les hydrocarbures de poids moléculaire élevé sont transformés par cracking en gaz permanents. Ceci est le cas en particulier lorsque les hydrocarbures sont en contact avec une surface de charbon active. On fait dans ce cas marcher le four à cuve avec une hauteur de charge si faible que le gaz de gueulard sort de la surface de la charge avec une température relativement élevée, par exem- ple   500 C.   Immédiatement à la suite de la partie supérieure du four, le gaz de gueulard parcourt une chambre de combustion, dans laquelle une partie du gaz est brûlée avec de l'air, de sorte que la température monte à 900 C envi- ron.

   Après avoir quitté la chambre de combustion, le- gaz de gueulard pénètre, avec sa température de pointe, dans le filtre à coke chaud. Celui-ci consiste en une colonne de coke, disposée dans une tour de section transversale ronde, avec revêtement réfractaire' et calorifugeage approprié, colonne à l'extrémité inférieure de laquelle du coke est évacué de façon discontinue et à l'extré- mité supérieure de laquelle du coke est chargé de façon discontinue en une quan- tité correspondante.

   Ce filtre   à   coke est de dimensions telles que la plus gran- de partie de la suie ou noir de fumée, provenant du cracking du goudron, et 

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 de la poussière, contenue dans le gaz de gueulard,se dépose dans-ce filtre, de sorte qu'après que le gaz a quitté le filtre à coke, il suffit d'une éli- mination de la poussière fine du gaz pour obtenir un gaz mécaniquement pur. 



  Comme il ne se produit dans le filtre à coke que de faibles pertes de cha- leur, la température de sortie du gaz n'est que peu réduite par rapport à la température d'entrée de celui-ci. Elle peut s'élever par exemple à   800 C.   



  Pour utiliser la chaleur contenue dans le gaz de gueulard, on l'emploie à chauf- fer le vent dans un réchauffeur tubulaire 9. 



   Un filtre à coke chaud de ce genre ne travaille de façon sûre que lorsque le coke est enlevé de façon continue à l'extrémité inférieure et lorsque du coke frais est fourni en quantité correspondante à l'extrémité su- périeure du filtre, car autrement le filtre est obstrué par la-séparation de suie et de poussière. Il se produit ainsi une consommation continuelle de co- ke. Au lieu de coke, on peut également employer dans le filtre à coke chaud une autre constituant non-bitumineux du lit de fusion, pour autant que ce constituant est divisé en morceaux à un degré suffisant. On peut, par exemple, utiliser, pour la séparation du goudron à chaud, du minerai de fer, de la chaux ou d'autres substances d'addition ou également du laitier provenant de l'opé- ration.

   Mais en général c'est le coke qui convient le mieux à cet effet, en particulier   à   cause de sa grande surface intérieure. Ce coke parcourant le fil- tre à coke chaud soit, après qu'il a quitté le filtre, être ajouté au lit de fusion du four à cuve ou appareil de gazéification. En général, il est néces- saire que, dans le fonctionnement de fours à cuve métallurgiques avec du char- bon, une certaine proportion de coke métallurgique soit mélangée au charbon. 



  Cette proportion peut s'élever par exemple jusqu'à 15   %   du charbon. On peut avantageusement utiliser, comme un tel coke, celui qui est évacué du filtre à coke chaud. Il existe encore l'avantage particulier que les constituants, séparés dans les pores du coke, à savoir la suie et la poussière de gueulard, sont ramenés de façon très simple au procédé. Il est avantageux, pour évacuer le   c:bke   du filtre à l'état froid, que la colonne de coke soit prolongée, au- dessous de la conduite d'amenée de gaz, par une région de refroidissement, à l'extrémité inférieure de laquelle on injecte de la vapeur d'eau ou de l'eau. 



  Par la combustion partielle du gaz de gueulard, le pouvoir calorifique de celui-ci est d'abord un peu abaissé. Mais cette diminution du pouvoir calo-   rifique   du gaz de gueulard est à nouveau compensée par les gaz permanents, provenant du cracking du goudron et riches comme pouvoir calorifique. Le gaz à l'eau, se formant dans la région de refroidissement du filtre à coke par réaction avec la vapeur d'eau, contribue également à l'accroissement du pou- voir calorifique du gaz. 



   Dans les huitième et neuvième exemples de réalisation de l'inven- tion représentés sur les fig. 7 et 8, les moyens particuliers, qui assurent le fonctionnement exempt de dérangements d'un four à cuve marchant avec de l'air soufflé, consistent en ce que la charge est guidée vers le bas dans la cuve entre un tube intérieur et un tube extérieur perforés et en ce que la gaz s'écoulant vers le haut dans la cuve est conduit suivant un courant trans- versal à partir du tube intérieur à travers la charge vers l'espace annulaire formé par le tube extérieur, ou est conduit dans le sens inverse. La fig. 7 représente un four à cuve avec des tubes perforés montés dans celui-ci et avec guidage du gaz dans la partie supérieure du four suivant un courant trans- versal à travers la charge.

   Dans le'four à   cuve{;,comprenant   l'enveloppe 1, les tuyères 2, le dispositif de chargement 3 et le conduit 4 d'évacuation du gaz de gueulard, sont montés les tubes perforés 5 et 6. La fig.,8 représente la construction avec des anneaux coniques. Dans le four à cuve, comprenant l'en- veloppe 1, les tuyères 2, le dispositif de chargement 3 et le conduit   4   d'éva- cuation du gaz de gueulard, sont montés un système extérieur d'anneaux coni- ques 5 et un système intérieur d'anneaux coniques 6. Ce four à cuve bas présen- te l'avantage additionnel qu'il peut également être construit comme haut-four- neau, comme le montrent les considérations suivantes.. 



   Les fours à cuve., en particulier les hauts-fourneaux, présentent l'inconvénient que leur production diminue fortement dans le cas de l'emploi 

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 d'un lit de fusion en petits morceaux ou d'un lit de fusion se désagrégeant pendant sa descente dans la cuve.   C'est   ainsi qu'il n'est normalement pas possible de faire fonctionner un haut-fourneau avec du charbon, mais qu'il faut pour cela du coke métallurgique résistant. 



   Le problème, consistant à faire passer du coke en petits mor- ceaux ou directement du charbon dans le haut-fourneau, est rendu particuliè- rement difficile par la nécessité d'assurer un chauffage préalable de   la .   charge par les gaz montant dans le four à cuve et de soumettre autant que possible le charbon à une distillation lente et d'en obtenir un goudron de distillation. 



   La solution de ce problème, obtenue conformément à l'invention, est la suivante. Dans la cuve du four, particulièrement du haut-fourneau, on suspend, concentriquement à l'axe du four, deux tubes perforés (fig. 7), un tube intérieur 6, d'un diamètre approximativement égal à 1/4 - 1/3 de ce- lui de la cuve du four, et un tube extérieur 5, d'un diamètre approximative- ment égal aux   4/5   de celui de la cuve. Le tube extérieur 5 est un peu coni- que et est approximativement parallèle à la paroi de la cuve. Les   tubes   5 et 6 stétendant dans le four approximativement jusqu'au niveau de l'ouvrage. 



  Leur partie inférieure est adaptée, par le choix d'une matière appropriée, à la température régnant dans chaque cas en cet endroit du four. Le tube in- térieur 6 est fermé à sa partie supérieure; le tube extérieur 5 se rappro- che de la paroi de la cuve,à son extrémité inférieure, à un degré tel que l'espace annulaire entre ce tube et la paroi de la cuve est fermé vers le bas. Vers le haut, le tube extérieur est prolongé jusqu'à la plaque de re- couvrement du gueulard. L'espace annulaire extérieur est en communication avec le conduit d'évacuation du gaz de gueulard. La matière constituant la charge est chargée dans l'espace annulaire entre les deux tubes perforés. Dans cet espace annulaire, la matière descend, parvient finalement dans la partie inférieure du four et passe devant les tuyères.

   Le gaz, se formant devant les tuyères à partir du vent soufflé et du combustible ainsi que par réduction- directe des oxydes, monte dans la partie inférieure du four, passe par le tube intérieur et parcourt, en suivant un courant transversal, la charge pour se rassembler finalement dans   1-1-espace   annulaire extérieur et s'écou- ler par le conduit d'évacuation du gaz de gueulard. 



   Avec cette disposition, la charge n'oppose au courant de gaz qu' une petite fraction de la résistance à l'écoulement qu'elle présenterait'dans le cas d'un écoulement en ligne de droite. En outre, cette disposition possè- de l'avantage que la région axiale de la partie inférieure du four est com- plètement déchargée du poids de la colonne constituant la charge. En coopé- ration avec l'évacuation des gaz dans la région axiale du lit de réaction, ceci donne des conditions favorables pour un fonctionnement uniforme de la partie inférieure du four sur toute la section transversale de celui-ci. 



   Pour empêcher une obstruction des perforations dans les parois des tubes par de la poussière, les tubes montés dans la 'cuve sont avantageu- sement divisés en anneaux coniques distincts, superposés l'un à l'autre et reliés entre eux par des pièces d'écartement étroites; la charge s'étale suivant un talus, à l'endroit du bord de ces anneaux, sur l'anneau situé   ,chaque   fois par dessous. 



   Le onzième exemple de réalisation de la présente invention est un four à cuvébas qui ne comprend qu'un ouvrage et des étalages, ceux-ci éventuellement même encore raccourcis, - de sorte qu'on obtient une hau- teur   inhabituellement   faible de la charge. 



   Il est connu que des fours à cuve, tels que des hauts-fourneaux, des générateurs à coulée de métal, etc.., dans le cas de l'emploi d'air souf- flé ou d'air soufflé peu enrichi en oxygène comme vent, doivent fonctionner avec de grandes hauteurs de la charge, pour que le gaz de gueulard puisse être évacué du four à l'état suffisamment refroidi. Cette grande hauteur de la charge a pour résultat une grande hauteur de construction et des frais d' 

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 installation élevés correspondants ; en outre, des conditions   sévères.doi-   vent être imposées à la nature physique de la charge - il,est nécessaire d' employer du coke et du minerai d'une résistance suffisante, - et enfin la perte de pression du gaz à partir de l'ouvrage jusqu'au gueulard est très grande.

   Le refroidissement du gaz de gueulard dans la cuve du four occasion- ne auttotal des complications importantes. La présente invention a pour but d' éviter les complications mentionnées dans des cas déterminés. 



   Dans beaucoup de cas, le gaz de gueulard, obtenu dans le four à cuve, sert au chauffage de chaudières   à   vapeur et de fours industriels. 



  De tels foyers chauffés au gaz travaillent en général avec un rendement d' autant meilleur que la température initiale du gaz à   brûler   est plus élevée. 



  Ce fait constitue un élément additionnel important de la présente invention, qui est caractérisée par les points suivants. On ne donne à la charge, dans le four à cuve fonctionnant surtout avec du'vent préalablement chauffe:, qu' une hauteur telle qu'il se produise une réaction complète de l'oxygène soufflé avec le charbon de la charge, en formant principalement de l'oxyde dé carbone, et, dans le cas où il existe du minerai de fer dans le lit de fusion, on re- nonce dans une grande mesure à la réduction indirecte. Ceci signifie que, des parties existant normalement dans un four à cuve, à savoir,   ouvrage   étalages et cuve, il n'existe, dans le four   à   cuve construit conformément à l'invention, que l'ouvrage et les étalages, ces derniers éventuellement à l'état raccour- ci.

   Il résulte de cette disposition que le gaz de gueulard, sortant'de la char- ge, est très chaud,.à une température supérieure de plusieurs centaines de de- grés C, par.exemple au-dessus de   400 G,   que, dans un four à cuve construit et fonctionnant de la manière normale. Le gaz, de gueulard est amené, avec 'cette température élevée de sortie, en passant par une conduite convenablement ca- lorifugée, à l'appareil de chauffage, disposé au voisinage immédiat du four à cuve; dans la plupart des cas, cet appareil de chauffage peut être un ap- pareil de chauffage d'une chaudière à vapeur, car des chaudières à vapeur peuvent très facilement être montées au   vpisinage   immédiat d'un four à cuve. 



  Le gaz de gueulard est brûlé dans cet appareil de chauffage, par exemple avec de l'air secondaire.   Ivlais   on peut également chauffer, par exemple des chau- dières, simplement par la chaleur entraînée par les gaz brûlés, le gaz de gueulard refroidi pouvant être récupéré gour être utilisé ultérieurement.      



   Un avantage particulier consiste en ce qu'un four à cuve, con- struit, et fonctionnant conformément à l'invention, peut travailler'avec du charbon bitumineux, sans qu'il se produise dans ce cas .des difficultés par les constituants du goudron contenus   dans,le   gaz de gueulard. En effet, en raison de la température élevée du gaz   de;gueulard,   les constituants du goudron subissent un cracking et ne peuvent pas se séparer sous forme de gou- dron ou de brai en souillant le système de conduites. Au contraire, le gaz est carburé de façon excellente par les constituants du goudron provenant du cracking.      



   Pour différentes applications du gaz de gueulard chaud, comme gaz de chauffage, il est avantageux de la   déppussiérer   avant sa combustion. On dispose à cet effet de différents moyens ,et dispositifs. Conformément à l'in- vention, pour obtenir un gaz de gueulard à faible teneur en poussières, on élargit le four à cuve au-dessus de la charge, par exemple en forme de tré- mie, pour diminuer ainsi la vitesse du gaz et évacuer ensuite seulement le gaz à partir de la partie supérieure du four. 



   REVENDICATIONS.



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    OVEN, ACUVE, LOW.



   The object of the present invention is to obtain low-shaft furnaces, that is to say shaft furnaces with a tank height of up to 10-12: ni approximately, of a nature such that can operate them without disturbances with blown air or with blown air or with blown air enriched with a little oxygen. This problem is solved, in accordance with the invention, by the fact that, for the operation and / or the method of construction of the furnace, special measures are provided to facilitate or increase the chemical reactions to be carried out with the furnace. , eg reduction of charged material.

   The fact that this problem represents a very important problem for the metallurgical technique, and that its solution will determine a new development of metallurgy, emerges from the considerations below, which relate to the first example of embodiment of the present invention.



   The characteristic of blast-operated shaft reduction furnaces for processing iron ores has heretofore been their height, which has given this type of furnace generally the name of "blast furnace". Technicians know that the high vessel height of blast furnaces, which is generally between 20 and 30 m, causes a series of serious drawbacks for the metallurgical treatment process. So that, for example, the constituents of the melt bed are not inadmissibly crushed in the lower part of the furnace under the heavy weight of the superimposed charge column, so that the furnace thus becomes sealed, it is not possible to make pass through the blast furnace only ores and kinds of coke which have a high resistance.

   In order to be able to also carry out the metallurgical treatment of soft ores directly in the shaft furnace using charcoal which gives a soft and disintegrating coke, the metallurgical technique has long been tending to carry out the treatment of ores. of iron in furnaces called "low-tank furnaces", the tank height of which is generally less than 10 m and in which the load is consequently subjected to a considerably greater weight

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 low. An additional advantage of these low-shaft furnaces is that, corresponding to the lower height, for a melt bed of the same grain size, the pressure loss of the gas in the furnace is notably lower.

   On the other hand, with the wind having the same initial pressure, it is possible to treat in the shaft furnace a material in considerably finer grains than in the blast furnace. The reason why, in spite of these important advantages, the shaft furnace has hardly reached any significance for the metallurgical treatment of iron, consists mainly in the fact that so far no means have been known. carry out the operations which require a vessel height of 20 m or more for their performance in the blast furnace, so that they are carried out over a vessel height of a few meters in the low-shaft furnace. Such a means is, it is true, provided by the enrichment of the wind with oxygen.



  In the case of the use of highly concentrated oxygen, the temperature in the tank drops below 100 C already a few meters above the furnace structure, so that the furnace operating with oxygen is always a low-pan oven and can therefore reap all the advantages mentioned above. As, in many cases, the use of oxygen for the metallurgical treatment of iron is not taken into account for economic and technical reasons, it is a: important technical problem to obtain a process in which one Can operate low-shaft furnaces for iron ore reduction directly with ordinary blown air.

   The astonishing discovery of such a low-shaft furnace process operating with blown air was made during trials of processing iron ores in the shaft furnace with different blast oxygen contents. A low shaft furnace was used with a charge height of about 2.5-3 m above the nozzles.

   While in the case of higher oxygen contents of the wind the throat temperature, which indicates that the selected charge height is correct, is 100-200 C, one should have expected that, as the oxygen content of the wind approaches that corresponding to the composition of the air, the temperature of the throat increases constantly and, as can be seen experimentally in the blast furnace, amounts to 800-1000 C for a load height of 3 m. However, it has been observed that this strong increase in the temperature of the throat does not occur when using a melt bed consisting of a material in small pieces, for example a melt bed which does not contain or contains only a few pieces larger than 25 mm.

   The following law has been observed, namely that the temperature of the top gases is all the higher, for the same oxygen content of the wind, as the average size of the pieces of the fusion bed is bigger. Using this fact, it was possible, for example, to operate a low-shaft furnace with the following characteristic data:
 EMI2.1
 
<tb> Size <SEP> of <SEP> pieces <SEP> of <SEP> reads <SEP> of <SEP> fusion <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 25 <SEP> mm
<tb>
<tb> <SEP> content of <SEP> wind <SEP> in <SEP> oxygen <SEP> 24 <SEP>%
<tb>
<tb> Height <SEP> of <SEP> load <SEP> above <SEP> of <SEP> nozzles <SEP> 2.5 <SEP> m
<tb>
<tb> Temperature <SEP> of the <SEP> throat <SEP> 280 C
<tb>
 
The loaded ore was low iron ore, the resulting iron had a normal composition.



   The cold wind used, with 24% oxygen, is practically identical to air, subjected to preliminary heating to a few hundred degrees C.



   It has been observed that the possibility of realizing such an operation of a low-shaft furnace with blown air depends to a large extent on the method of loading the top. The intermittent mode of charging, customary in the blast furnace, with the individual constituents of the smelting bed introduced one after the other, has led to significant disturbances in the operation of the furnace. It has been recognized that it is necessary to mix the constituents of the melt bed prior to introduction into the furnace and to charge the furnace in small portions or to perform continuous charging of the furnace.

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 loudspeaker. The periodic pouring of large amounts of iron and slag from the furnace has also been found to be very harmful.

   A notably more favorable operation of the furnace is obtained when the casting is carried out in small portions at a time or when the casting is carried out continuously and the metal and slag are separated in a pre-crucible.



   The surprising effect of using small pieces of material on the required vessel height in the iron reduction vessel furnace may also be motivated by calculation. The gas temperature at each level of the furnace depends on evidently from the quantity of heat which the gas, in its path from the furnace structure to the height of the tank considered, was able to yield to the load. But this heat, absorbed by the load, is a function of the area available for heat transmission and the distances over which the heat must be conducted within the pieces of the fusion bed. For these two reasons, there is a strong dependence between the rate of heat equilibration in the vessel and the size of the pieces of the melt bed.



   When operating a low-shaft furnace, used for the metallurgical treatment of iron, with continuous casting and separating the metal and slag in a fore-crucible communicating with the furnace, this fore-crucible should normally be heated. On the other hand, the continuous casting can be carried out in the simplest way, by choosing the tap hole so large that a current of gas flows out of the furnace. According to the invention, the gas coming out of the taphole must be used for heating the fore-crucible, possibly by supplying it, as appropriate, with combustion air.



   In a pre-crucible operating in this way, it is also possible to carry out refining operations by means of the gas leaving the shaft furnace, for example for the transformation of pig iron into steel.



   In the first example, explained in the foregoing, of the present invention and intended mainly for the reduction of iron ores, the particular measures - which make it possible to make a low-shaft furnace capable of carrying out the metallurgical treatment of iron ores, - consist mainly in the use of a smelting bed in small pieces, especially less than 25 mm, and in a top loading which is carried out continuously or in small portions.

   In the second exemplary embodiment of the invention, explained below and shown schematically in FIGS. 1 and 2 of the accompanying drawings, the special measures intended to ensure a trouble-free operating mode of a low-shaft furnace consist in a device for the preliminary heating and / or for Slow distillation of the feed material is placed in front of the shaft furnace. In fig. 1 of the drawings, 1 denotes the shaft furnace with the blowing nozzles 2, the tap hole 3 and the gas discharge duct 4, 5 denotes the hopper intended for loading the throat. This top loading hopper is subjected to preliminary heating before it is emptied.

   The preheating device consists essentially of a burner 6, above which is placed the loading hopper to be heated (fig. 2). In order for the hot flue gases from the burner to transfer their heat to the contents of the hopper, the bottom of the hopper is perforated. The combustion gases from the burner enter the hopper from the bottom and leave the latter through an opening, which can be closed, in the cover. If it is desired to collect products resulting from the slow distillation, the gases leaving the loading hopper and charged with tar vapors must be passed through a tar separation plant.

   The loading hopper is fitted with a device for its thermal insulation and with a pre-heating device (not shown), as well as a device for the recovery of heat from the heating gas. represented.



   In the operation of such a low-shaft furnace, the advantages explained below have been observed.

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   We know of operations in the shaft furnace, in which the total height of the load in the tank is so low that part of the operations to be carried out on the load in the oven cannot, due to the too low height of the load , take place only incompletely or even cannot take place at all.



   The reasons for the low load height may be that the shaft furnace is operated with highly concentrated oxygen and / or the load or part of it does not, for certain reasons. resistance, the weight of a high column of the load.



   The operations which, due to the low height of the charge, can only be carried out incompletely in the tank., Are for example the reduction of oxides, found in the material constituting the charge, by the rising gases. in the furnace tank and the slow distillation of the coal contained in the charge.



   It has been found that it is possible, also in a shaft furnace with a low load height, to carry out operations which normally involve a appreciably greater load height, when the vessel is freed from the working phases which can be performed outside of this tank. Thus, in accordance with the invention, the slow distillation of the material constituting the charge and / or the prior heating thereof must take place outside the shaft furnace, so that feeds thereto a feed material which has already undergone slow distillation and / or preheating.

   In most operations in the shaft furnace, it is desirable that the material constituting the charge is treated, in operations previously carried out, sparing this material as much as possible and that this material does not undergo, for example, no = division no controlled. This is avoided, according to the invention, by the fact that the charging of the top of the shaft furnace takes place with hoppers, as well as the slow distillation and / or the preliminary heating of the material constituting the tank. - age. The top loading, the slow distillation and / or the preliminary heating can be carried out directly above the shaft furnace or also, separately from it, in a particular slow distillation installation and / or. pre-heating.



   In the third exemplary embodiment, shown schematically in FIG. 3, the special measures which make possible trouble-free operation of a low-shaft furnace with a blast consisting of blown air or blown air with a low oxygen content, consist of this that the cross section of the upper part of the oven is significantly larger than that of the work.



   The construction of such a shaft furnace is shown schematically in fig 3 of the accompanying drawings. Above the work
1 of the furnace, with the blowing nozzles 2 and the tap hole 3, is the upper part 4 of the furnace, greatly enlarged, with the gas exhaust duct 5 and the blower charging device, 6. In the axial p: .'- tie of the furnace are provided devices 7 for slowing the downward movement of the load in the axial part of the furnace. The inclined part of the wall 8 of the furnace is arranged so as to be able to turn and is provided with guide plates 9 for the forced downward movement of the load.



   The advantage of a low-shaft furnace consists above all in that it imposes only mild conditions with regard to the physical properties of the charge. On the other hand, the chemical efficiency of such a furnace is normally reduced by the fact that there only occurs to a small extent an indirect reduction, that is to say a reduction of the oxides. - contents in the charge by the gases rising in the tank. However, a defective indirect reduction means for each reduction operation a high consumption of coke or coal and also a high consumption of oxygen. This last point is a noticeable drawback in many cases, especially when operating the low shaft furnace with oxygen.

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 highly concentrated.

   It is therefore a great advantage when it is possible, by means of special measures, to increase the indirect reduction in such a shaft furnace. This effect is obtained, in accordance with the invention, by the following measures.



   The wall of the tank is not. not, as is normally the case, directed vertically or approximately vertically upwards, but deviates, a short distance above the work, at as great an angle as possible from the vertical. The low-shaft furnace formed in this way has a larger cross section at the top than in the structure. For the same height of the column formed by the charge, the duration of the stay of the ore in the indirect reduction zone thus becomes a multiple of the corresponding duration in a low-vessel furnace with a vertical wall, so that the indirect reduction is correspondingly increased.



   The increase, pushed as far as possible in the interest of the indirect reduction, of the cross-section of the vessel in the upper part of the furnace, however, comes up against two important difficulties:
1 - the non-uniform speed of passage of the load at distances different from the wall of the tank, and
2 - the large sliding angle required of the tank wall.



   To overcome these difficulties, the following measures are used in accordance with the invention. In the axial region of the tank are suspended vertical chains or rods, which are attached at their upper ends - and which brake the material constituting the load, which descends in the axial region of the furnace, relative to the material constituting the load in the region adjacent to the wall. To these chains or rods suspended vertically, special braking bodies can also be attached. It is also possible to have in the axial region of the tank faces, mounted in a fixed position, on which the load bears.



   In the case of a steep slope for the sliding of the load on the wall of the tank and a given maximum height of the tank, relatively narrow limits are imposed on a possible widening of the tank from l 'work up to the throat. If the wall of the tank were given a lower slope than that corresponding to the angle of slip or of the natural landslide slope, a "mortified" zone would be formed on the wall, in which the material would remain motionless. and would not take part in the reactions in the furnace.

   In order to obtain an effective widening of the cross-section of the furnace and in spite of this to avoid a dead zone, the inclined part of the vessel must, according to the invention, be constructed, in the case of a furnace of circular cross-section, so as to be able to turn and be provided with guide plates., which engage through the load resting on this wall of the tank. This inclined part of the tank is animated by a slow rotational movement. The guiding plates have the effect that the load is forced downwards in the direction of the axial region of the vessel.



   In the case of a furnace of rectangular cross section, it is possible to mount, in the inclined wall of the tank, controlled or non-controlled rollers. However, the entire inclined wall of the vessel can also be constructed as an endless moving belt or apron, which slowly draws downward and toward the axial region of the vessel the load resting. on this endless strip or apron.



   When a mixture of fine ore and coarser constituents of the melting bed is to be treated in a low-shaft furnace, the special measures which should allow the furnace to operate without disturbances advantageously consist of: that the cross section of the melt bed feeder is significantly smaller than the cross section of the upper part of the furnace, so that when loading the mixture as long as possible a slope is formed from of the orifi-

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 this from the feed device to the wall of the tank. A low-shaft oven suitable for this purpose is shown schematically as a fourth embodiment of the present invention in fig: 4.

   In this shaft furnace, 1 denotes the casing of the furnace, 2 the blowing nozzles, 3 the taphole, 4 the device for supplying the melting bed and 5 the pipe for discharging the gases from the top. In this embodiment, the cross section of the upper part 7 of the oven is in particular significantly widened compared to the cross section of the structure 6.



   The mode of operation, in this embodiment of a shaft furnace, is as follows. The smelting bed, which represents a mixture of fine ore and coarser lumpy material, is brought to the furnace at 4. Inside the furnace, the smelting bed spreads out along a slope until the wall of the upper part of the oven. The greater part of the fine ore fraction remains, according to the known laws of separation of mixtures, in the axial region of the furnace, while the larger constituents of the ore are in the outer region. This relationship is maintained essentially also during the descent of the melting bed in the lower part of the furnace.

   As a result, only the axial region of the furnace becomes relatively gas-impermeable due to the high content of fine ore, while the outer region with the coarse lump material provides good gas permeability. In this way, the gas permeability is obtained. pressure loss in the furnace remains relatively low despite a high fraction of the melting bed of fine constituents, and the gas leaving the melting bed entails relatively little dust, because in the region corresponding to the high velocities gas in the outer zone of the furnace, there is little dust contained in the melting bed.



   -This systematic separation of fine ore towards the axial zone of the furnace and coarser ore towards the outer zone offers the possibility of leaving with relatively low heights of the total charge in the furnace and thus reaching, on this side also, a slight loss of pressure in the furnace. Indeed, if one works with low heights of the load, one can achieve a sufficient reduction of the totality of the smelting bed only when one succeeds in also bringing the coarser pieces of ore, to the state already previously reduced, at the work of the oven.

   If the fine ore and coarser pieces are evenly distributed over the whole kiln, it is mainly the fine ore that is reduced by the rising gases, while the coarser pieces of ore remain unreduced in the furnace. their nucleus, because the time for the diffusion of the reducing agent within the pieces is in many cases not sufficient. There is then the danger that such pieces of ore, arriving in the work without having undergone any prior preparation, will no longer be completely reduced in it and cause, by enrichment of the slag with iron oxide, phenomena. cold. The embodiment shown in Fig. 4 prevents the phenomenon, described above, due to incomplete reduction of the coarser pieces of ore.

   As already mentioned, these coarser pieces of ore are located mostly in the outer zone of the kiln. However, due to the fact that the furnace tank narrows notably downwards, the material located in the outer zone descends more slowly than that located in the axial zone. The outwardly located pieces of ore are therefore subjected to the action of reducing gases for a longer period of time than material in the axial zone. In addition, by the stronger gas flow in the outer zone, the material located there is faster and more strongly heated than that located in the axial zone. These two facts assure the necessary favorable influence on the complete reduction of the coarser pieces of ore.

   As the axial zone of the furnace is less gas-traversed in the case of a high fraction of fine ore, the possibility of a small indirect reduction of fine ore must be taken into account.



  In order to facilitate the direct reduction in this case and to make it complete, it is advantageous to add to the smelting bed a proportion of fine coal corresponding to the fraction of fine ore, and optionally to incorporate the substances in the fine state. of addition necessary for the slagging of the gangue

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 fine ore and fine coal. In this case, there is in the axial zone of the furnace an intimate mixture of fine ore, fine coal and fine-grained additives, which provides the most favorable conditions for the achievement of reductions. necessary in the furnace work.



   It has been found that the low-shaft furnace according to the invention can be operated in a particularly favorable manner by adding the fine ore, optionally mixed with the fine coal in the form of a paste which has been developed with carbon. water, to the rest of the melt bed.



   This fourth exemplary embodiment of the present invention successfully solves for the first time one of the most important problems in the metallurgical industry, in particular the iron industry, of economically processing fine ore. . To the normal processing of such ores in the shaft furnace, in particular in the blast furnace, there are great difficulties in that the fine fraction of the melt bed greatly increases the flow resistance and consequently the pressure loss. of the furnace and that a large part of the fine fraction, contained in the fusion bed, is, due to the high velocity of the gases at the top, entrained out of the furnace as top dust.



   It is possible, it is true, to bring the fine ore to the state of pieces, in each case, by agglomeration (sintering, agglutination in the form of balls), briquetting, etc. and to add it in this form. of pieces in the melt bed, which eliminates the disadvantage of small grain size. But all of these processes involve, in part, significant expenditure, so that their economy is called into question in many cases.



   The explanations on the mode of operation of the fourth exemplary embodiment of the invention according to FIG. 4 show on the other hand that, dansle oven with a low shaft constructed as shown in FIG. 4, large amounts of fine ore can be contained in the smelting bed of the furnace without the aforementioned difficulties and drawbacks occurring.



   In the fifth embodiment of the present invention, the particular measures, which ensure the trouble-free operation of a low-shaft furnace operating with blown air, consist in adding to the melting bed a fine grain fuel with a low fraction of coarse grain fuel. As the explanations below show, with such an operating mode, a very annoying operating difficulty is avoided, which has not been successfully avoided so far.



   If one wants to operate a shaft furnace, working with liquid casting, with fine grain fuel, for example with fuel with a grain size of less than 20 mm, a major difficulty of The operation consists in that, during the casting, after the liquid products have run out, large quantities of fine-grained coal:!, strongly heated, are forced out of the tap hole by the pressure prevailing in the furnace. In a few moments, a large mound of coal is then frequently formed in front of the taphole, which makes it difficult to stop the casting regularly, which endangers the personnel working the furnace because of violent projections. coal of this kind and which means a significant loss of coal.



   The present invention allows almost complete elimination of the difficulty of operation, so that the casting of the furnace can be carried out reliably also with fine grain fuel.



   The auxiliary measure, discovered for a shaft furnace in tests on an industrial scale, is that small proportions of coarse-grained fuel are added to the fine grain fuel, in particular also fuels which give a dense, difficult to burn coke. A particularly effective result is obtained when adding

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 to fine grain fuel a small proportion of coke, made at high temperature, in coarse lumps.



   The coarse-grained fuel in fact arrives - in particular when it is hardly combustible - in the slightly burnt state only in the furnace structure and here constitutes a coarse coke bed, through which the fuel fine grain on top is retained and is prevented from flowing through the taphole.



   The proportion of coarse material necessary for the intended purpose, per unit of fine grain material, is the lower the less reactive the coarse fuel is. For example, for the trouble-free gasification of 0.25 mm grain size lignite in a "metal-casting generator" it was necessary to add about 2% coke made at temperature. high, with a piece size of 50-80 mm.



   The sixth exemplary embodiment of the present invention is constituted by a combination of a low-shaft furnace with a furnace installation, for example a steam boiler, a combination in which the gasification chamber of the low-shaft furnace, working as a generator. metal casting, and the furnace installation have at least one wall in common.



   The attached drawing represents schematically in fig. 5 a gasification installation for a boiler hearth. In this fig. 5, A designates the metal casting generator, and B the boiler heating chamber. 1 designates the generator charging device, into which the coal and optionally the addition materials are charged. 2 designates the discharge pipe for the purging gas, which is enriched with the tar vapors from the slow distillation of coal. The purge gas is, after separation of the distillation tar, blown into a suitable place in the heating chamber of the boiler. 3 denotes the drying and slow distillation chamber, through which the hot purge gas passes.

   The purge gas is a partial stream of the gas formed in the gasification chamber. 4 designates the gasification chamber, from which most of the gas formed flows in the hot state into the heating chamber of the boiler, while a small part is passed as purging gas * through the drying and slow distillation chamber of the generator. 5 denotes the blowing nozzles for the gasification air; 6 designates the outlet orifice for the fluid slag, which in this case is passed for its cooling in the heating chamber of the boiler.



  7 designates the tap hole for the formed iron. The passage of coal from the distillation chamber into the gasification chamber is regulated by a register 8, of height adjustable position, so that the height of the fuel bed in the gasification chamber can be adjusted according to the reaction power. coal. The register is provided with openings for the passage of the purging gas. Combustion air and heating gas are blown into the heating chamber of the boiler through orifices 9 'and 10 in the form of nozzles. The described combination is applicable to all devices which burn heating gas, for example gas heaters, hearth furnaces, calcination furnaces, etc.



   The meaning of the combination described, as well as its mode of operation and the technical advantages that can be achieved with it, is explained below.
Much of the coal in natural deposits has a high ash content. The economical use of coals with a high ash content, for example with 20% ash and more, is therefore a very important problem in coal technology.



   As the furnace furnace generally imposes the least severe conditions on coal, the means followed is therefore to use the coals with a high ash content mainly for the production of energy via the steam. But the furnace stoves hitherto used for this purpose are not very suitable for the use of fuel with high content.

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 high in ash, and the creation of a fireplace, which enables such fuels to be used economically, is a particularly important problem.



   The main types of fireplaces used up to now are the pulverized charcoal hearth with its various variations and grate hearths with their many particular shapes.



   The pulverized charcoal hearth is unsuitable for coals with a high ash content. The fine grinding of coal with a high ash content in fact imposes high additional costs on the energy production operation, which are also caused in particular by the poor grinding properties of the hard parts of the ash. To this is added the fact that in the case of a high ash content the combustion of the coal becomes worse, or that a low residual content of coal in the ash can only be obtained by ultra-grinding. expensive end and / or by long uneconomical combustion paths. This last point arises in particular in the case of coals, existing in large quantities, having a low reaction power, and having a high ash content.



   Grate fireplaces also offer only incomplete solutions for the use of charcoal with a high ash content. The heat production per m2 of grate surface drops sharply in the case of a high ash content of the coal, or the unburnt content in the slag increases unbearably, when one wants to obtain productions. usable. In many cases, usable results are still obtained when charcoal having high reaction properties is available. On the other hand, a charcoal which is at the same time not very reactive and which has a high ash content can only be used on a grate hearth with a completely unsatisfactory result.

   The use of a grate fireplace becomes quite impossible when the ash, in high proportions, has a low melting point.



   Under these conditions, it is necessary to find new ways of using coals with high ash contents for the production of energy. The solution to this problem, given below, is constituted by the combination of a steam boiler with a metal casting generator, which makes it possible to overcome both the difficulties of gasification of coal and those of heating. boilers, so that the combination of the two devices constitutes a new group or system with advantageous additional properties. This combination is characterized by the following points s
1. The metal casting generator has a rectangular horizontal cross section.

   It is joined by construction to the boiler in a group or system, in such a way that this generator has a wall in common with the heating chamber of the boiler. The generator normally runs the full width of the boiler wall.



   2. The combustion air blowing nozzles are arranged in a horizontal series on the side of the generator far from the boiler - 3. The diameter of the generator work, ie the distance - that of the orifice of the nozzles with respect to the opposite wall is a little greater than the depth of penetration of the blown air. This diameter is thus generally between 1 m and 1.5 m.



   4. Preheated combustion air is blown in. The higher the ash content of the coal, the greater the preheating.



   5. Metal casting generators are normally operated with steam blowing, to utilize the excess heat from the formation of CO by the decomposition of steam, and to obtain, in the case of 'a relatively thin layer of carbon, as low a temperature as possible of the top gas. In this com-

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 binaison, this method of using the excess heat from the gasification operation is deliberately and advantageously waived.



  The decomposition of water vapor is related to the high energy loss from the heat of vaporization of water, which, referred to the stoichiometric equation of the reaction, amounts to approximately 25% of the amount of heat used; see the following equations: C + H2O (in water vapor state) = CO + H2 = 31.6 Kcal C '+ H2O (in liquid state) = CO + H2 = 41.1 Kcal.



   For this reason, it is fairer to use, as such, the heat given off by the gasification of coal, and it is one of the many advantages of the present combination that it allows the direct use of the heat of coal. gasification. The heat released during gasification is contained for the smallest part in the fluid slag, and for the greater part in the gases rising in the tank of the generator. In the metal casting generator working in combination with a boiler, both quantities of heat can be used, in a straightforward and simple way, for heating the boiler.



   In the case of the heat contained in the gases, this takes place by keeping the carbon layer as thin as is necessary in the interest of a complete conversion of the oxygen to CO 2 and of the carbon dioxide. carbonic acid to CO. The height of the carbon layer above the level of the nozzles is therefore usually no more than about 2 m. The gas, leaving this layer of coal after passing through it, has a high temperature and is blown with this temperature directly into the combustion chamber of the boiler, where it burns with the combustion air, also previously heated, with a very hot flame, so that the outputs of the boiler obtained per unit of heating surface are unusually high.



   6. To allow the high temperatures to exit the gas from the gasification apparatus, it is advantageous to preheat the coal before it enters the gasification zone. It is particularly advantageous to combine this preheating with a slow distillation of the fuel, in order to be able to recover the bitumen as a distillation tar and to be able to sell it as a high value by-product. For this reason, in front of the gasification chamber is arranged a distillation and preheating chamber. Of the gas produced in the gasification chamber, a partial stream is diverted and passed through the distillation and preheating chamber.

   This partial stream of scavenging gas, cooled to low temperature, contains, after leaving the generator, the tar vapors. These are collected in a known manner and the purging gas, enriched in distillation gas of great calorific value, is burnt in the heating chamber of the boiler.



   7. There must not be a vacuum in the generator in any place. The pressure conditions in the system formed by the combination of the generator and the boiler can be adjusted in an excellent way, by not allowing the gas, at the outlet of the generator chamber, to pass freely into the heating chamber of the boiler. boiler, but retaining it by a device in the form of a nozzle. This arrangement has the advantage that the pressure is increased throughout the generator, so that there is an overpressure throughout the distillation chamber and that an overpressure can also be determined by adjustment. desired any.

   It may be advantageous to operate the entire generator with overpressure, since the production per m2 of cross-section of the vessel can thus be considerably increased. The increase in pressure in the generator by the nozzle, causing it to communicate with the heating chamber of the boiler, has the additional advantage which, in the case of a suitable embodiment of the nozzle, can be obtained. a quick mix of

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 heating gas with combustion air and thus a short hot flame.



   8. The required height of the carbon layer in the generator depends on the reactivity of the carbon. It is therefore necessary that the height of the carbon layer can be adjusted. This can be obtained, for example, by arranging, at the point where the coal passes, from the pre-heating and distillation chamber, into the gasification chamber ;, a regulating member of the type of 'a register. -
9.

   A metal-casting generator, working in combination with a boiler, can easily be adjusted to suit the use of sticky coal, although in the case of coals with a high ash content the property of agglutination does not present the same difficulties as in the case - dE? low ash coals, this fact, however, also underlines the advantageous character of the mentioned combination. Indeed, the fact that the gases, leaving the gasification chamber, are very strongly heated, allows the following procedure.

   The coals are heated, in the preheating and distillation chamber, only to below the temperature of the onset of agglutination and are spread, in this state, periodically over the hot surface of the coal in the chamber. gasification in a thin layer. The heating, especially of the outer zone of the pieces of coal, beyond the coking temperature, takes place here so rapidly that any annoying agglutination in the gasification chamber is avoided.



   10. In the gasification of coals with a high ash content, large amounts of fluid slag are formed. The slag, which is fed into the generator as ash, causes exactly the same costs as the coal. Above all, it constitutes, in the strongly heated state, a material which entails high costs. It is therefore advantageous to convert the slag into products which can be sold. The chances of obtaining such products based on slag are, in the case of obtaining the latter in a fluid state, much greater, or indeed do not exist, until the slag is obtained in a non-homogeneous form which is practically unusable, as in the case of a grate or a pulverized charcoal hearth.

   Such slag-based products, which can optionally be transformed by specific additives, are slag bricks, slag sand, slag wool and especially slag cement. It has already been observed on several occasions that coal ashes have hydraulic properties. The use of this fact for the cement industry was heretofore only possible to a limited extent, because the composition of this ash - especially in the case of the ash from a pulverized coal hearth - was too uneven. In the metal casting generator, a completely homogeneous slag product is obtained, which can, by suitable additives, be transformed exactly into a raw material for the cement industry.

   There is also the further possibility of obtaining directly, by the addition of suitable proportions of lime to the gasification coal, a cement molten in the metal casting generator. This cement constitutes a high value use of the collected slag, and the product obtained gives rise to a high profit. With this procedure, care must be taken that the temperature in the generator workpiece is high enough to reach the temperature at which the cement slag flows freely. The means to be employed for this purpose are the preliminary heating of the blown air and possibly the use of blown air enriched in oxygen.

   In the case of the use of oxygen, it is advantageous, in order to keep the proportion thereof as small as possible, to place additional nozzles below the level of the air blowing nozzles. which is blown in a small amount of oxygen, which only serves to achieve the additional increase in temperature to make the slag well fluid.



   11. The amount of heat contained in a well-flowing slag is only a small fraction of the calorific value of the coal. same

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 when the ash content of the coal is 25%, the amount of heat contained in the slag barely reaches 3% of the heat released during the combustion of the coal. It may, it is true, in the case of still higher ash contents of the coal, be of some importance whether the heat entrained in the fluid slag is returned to the gasification operation. This can be carried out, for example by cooling the milk, in the heating chamber of the boiler, in a suitable place, with a device taking into account the continuous obtaining of the slag.

   It is also possible, in a particularly simple manner, to use the cooling of the slag for the preliminary heating of the air.



   12. The operation of metal-casting generators with coal as fuel causes difficulties in the case of certain coals. This is especially the case when the coals, on heating, break up into a fine coke. There then occurs, in the work of the generator, a not very fluid mixture of coke and ash, which leads to adhesions and makes it impossible to pour the slag. In such cases, it has been recognized that an excellent means of ensuring trouble-free operation of the furnace is to mix iron ore with the gasification coal.

   The iron oxide dissolved in the slag reacts with the fine particles of carbon coated in the slag, which cannot be reached by the blown oxygen due to the envelope formed by the slag, but which are necessarily attacked by the oxygen of the ore. The danger of the formation of a not very fluid mixture of slag and coal in the generator structure is all the greater the higher the ash content of the coal, so that the addition of ore to the coal constitutes an important safety measure for trouble-free operation of the oven.



  In the event that the ash of the coal in itself already contains quite large amounts of iron oxide, it does not require or only requires a small addition of ore.



   A particular advantage of gasification of coal in metal casting generators is that the iron oxide introduced is reduced and, in the form of cast iron, constitutes an important item to the credit of the generator.



   The advantages of the device, described in points 1 to 12 above, for the use of ash-rich coal for a boiler hearth, are as follows: trouble-free operation, even in the case of a very high ash content; no residue of unburned charcoal in the ashes; maximum production for a small footprint; simple and inexpensive assembly of the installation; high flame temperatures in the heating chamber of the boiler; obtaining high value by-products.



   The combination, constituting the sixth embodiment, of a low-shaft furnace and a furnace installation - for example a steam boiler - can still be significantly improved from the point of view of its production capacity, when the common wall is constructed in curved form, for example in cylindrical form. Such an improved combination constitutes the seventh exemplary embodiment of the present invention and is explained below.



   The production of a metal-cast generator is normally, for a given fuel, a function of the cross-section of the generator. Metal-cast generators can be constructed having a diameter of several meters. However, in the generator-boiler combination, it is disadvantageous to give the generator a width greater than about 1.5-2m. Indeed, known the height of fuel above the level

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 The calf of the nozzles is normally between 1 and 2 m, for larger widths of the generator, it would be necessary to count with nozzles ensuring a blowing through and through, without taking into account the fact that, for an increasing width, the necessary blowing pressure for the wind increases sharply.

   In order to achieve, despite the relatively small width of the generator, gasification productions sufficient for modern boilers with large steam production, a series of new characteristic points are adopted.



   1. For a given cross-section of the structure, a metal casting generator can be charged higher the more the gas, flowing upward through the charge, is distributed over it. the total cross section of the generator. For the same layer height over the entire cross section of the generator and for a uniform grain size distribution over the entire cross section, the gas flow velocity is maximum along the wall of the generator in which The blowing nozzles are arranged and this speed decreases as one moves away from the orifice of the blowing nozzles.

   It is only after the gas has traveled several meters upward through the charge that a gradual equalization of the gas velocity occurs over the entire cross section. In order to achieve this equalization as quickly as possible also for the low heights of the load of the generator combined with the boiler, according to the invention, this generator is loaded from the side corresponding to the blowing nozzles, so that there is a collapse slope of the load according to the angle of the natural collapse slope and that the slope of the slope decreases from the side corresponding to the blast nozzles to the side of the generator facing towards Boiler.

   With this arrangement, two effects occur, which exert an equalizing action on the gas flows in the charge. Large chunks of the load roll down the slope and make the side of the generator away from the blast nozzles more gas permeable. The distance of the blowing nozzles from the surface of the charge will be approximately the same everywhere. In addition, a large gas exit surface is formed from the feed, resulting in a lower gas exit velocity with reduced losses due to dust formation.



   2. In particular, in the case of low reaction coals rich in inert constituents, when the width of the generator is limited to about 2 m, it happens that the surface of the generator, to be provided on the front face of the boiler, is not sufficient. not to supply the boiler with sufficient quantities of heating gas.

   In this case, the generator is given, in accordance with the invention, in the following manner, the surface necessary to supply the boiler with heating gas:
Solution a: Instead of the rectilinear front wall, with a rectangular cross section corresponding to that of the generator associated with it by construction, the boiler receives a curved front wall, for example cylindrical, so that, in the borderline case, the cross-section .le of the generator has the shape of a circular half-ring. The cross section of the generator thus obtained is, for the same width of the boiler, a multiple of the area obtainable when the boiler is bounded by straight lines in cross section.



    Solution b: Metal casting generator does not extend only along one wall of the boiler, but surrounds the boiler on several sides. If one side of the boiler remains free, the cross section of the generator can advantageously also have the shape of it. In the extreme case, for boilers with very high production capacity, the boiler is surrounded on all sides by the metal casting generator.



   In this case, the axial space left free by the generator for the boiler can also be circular.



   Solution c: The boiler is built directly above the

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 metal casting generator, which in the case is advantageously circular in shape and of a large diameter. Charging takes place from the periphery of the generator, so that a hopper-shaped bed of fuel is produced. Secondary air is blown into the space above the fuel bed; a controlled flow is possibly advantageous in this space, for example of circular shape. To decrease the gas outlet speed and the loss of dust, the generator can also be enlarged in the form of a hopper at its upper part.



   3. In accordance with the invention, a substantial additional increase in production can be achieved by increasing the pressure in the system. The advantages of such an increase in pressure beyond the pressures normally existing at the outlet of the generator have already been used; the value of the pressure was to be used, during the blowing into the heating chamber of the boiler by a nozzle or by a burner, to achieve rapid combustion. It is now recognized that it is advantageous to possibly increase the level of the pressure in the whole generator-boiler system, since the phenomena of heat transmission in the boiler are thus notably increased. In such cases, a turbine driven by the flue gases is placed behind the boiler.



   Fig. 6 schematically shows, as an eighth embodiment of the invention, a low-shaft furnace, in which, in order to obtain trouble-free operation, means are provided for separating the tar inside the gasification apparatus or in a device communicating therewith, so that the tar or its decomposition products can be returned to the operation of gasification of the coal with the coal or other constituents of the smelting bed. For the separation of tar, the following considerations should be taken into account.



   In the case of the gasification of bituminous fuel, the gas leaving the gasification apparatus contains greater or lesser proportions of hydrocarbons, which, as long as they condense at high temperature, separate out in the form of. tar on the gas path. The technique of gasification has proposed a whole series of methods and constructions for removing this tar from the gas. The expense for this is in general the greater the greater the greater the quantities of tar separated per m 3 of gas and the more stringent conditions imposed on the degree of purity and on the special properties of the tar.



   The same problem of tar removal arises when ores, especially iron ore, are to be treated in a shaft furnace with bituminous coal. In this case, the removal of the tar is in general made even more difficult by the fact that the gas contains, besides the tar, still rather large quantities of constituents of the fusion bed entrained as dust and that the products of Sublimation of constituents, vaporizing at high temperatures, from the melt bed are possibly entrained in a very fine state by the gas.



  The separation of tar from such gases gives rise to significant difficulties and involves high costs. On the other hand, the removal of the tar from the gas is absolutely necessary, because the uncontrolled separation of the tar, occurring in the gas path, is - possibly in common with the solids contained in the gas. - a source of permanent operational insecurity.



   The present invention consists in eliminating the difficulties mentioned, produced by the tar contained in the gas, by carrying out the gasification operation or the metallurgical treatment operation with coal in such a way that the constituents of the tar are retained in whole or in part within the charge of the generator or the shaft furnace and are thus separated from the gas already in a place where they cannot yet exert a deleterious effect. This inventive idea can be achieved, for example, by separating the tar already in the upper part of the shaft furnace. For the separation of the condensable constituents of the tar from the gas, two conditions

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 fundamentals are needed.

   The gas must be cooled below the dew point of the constituents of the tar, and the condensation products, separated as very fine droplets in the gas, must be able to be separated on suitable surfaces. By suitable modification of the shaft furnace operation, it can be achieved that both phenomena can be achieved in the shaft furnace itself.



   At present, shaft furnaces are operated in such a way that the gas, leaving the furnace at the top, still has a temperature above 1100 C. In this way, it is desired to prevent corrosion from occurring by humidifying the gas. metal building parts and that, by the separation of relatively large amounts of moisture, mud crusts form in the upper part of the oven. On the other hand, such phenomena can naturally be avoided by appropriate measures when it becomes necessary, for particular reasons, to further lower the temperature of the gases in the top. The simplest way to obtain a reduction in the temperature of the top gases is to increase the height of the column constituting the feed.

   This increase in the height of the column constituting the feed, in order to reach a top gas temperature of 50 ° C., for example, depends to a high degree on the size of the pieces of the melt bed. For a shaft furnace which is operated with a melting bed in small pieces and with a load height above the nozzles of about 6 m, for a top gas temperature of about .150 C , the charge height should be increased to approximately 10-12 m to cool the top gases to approximately 50 C. This increase in the height of the charge is felt, on the other hand, in the case of the use of bituminous coal, in such a way that the greater part of the condensable constituents of the tar separate in the liquid state. on the fusion bed.

   The upper part of the tank thus serves in this case as a tar separator. It is true that the tar, separated in the feed, reaches, during the descent of the fusion bed in the tank, again in temperature regions in which the hydrocarbons vaporize again. But a large part of the tar gets - by the fact that it becomes quite fluid at high temperature and flows downwards inside the charge - before vaporizing, in temperature regions. where it undergoes carbon and hydrogen cracking or permanent gases.



  Thus, between the middle part and the upper part of the shaft furnace, a tar hydrocarbon circuit occurs, in which the carbon separates in the downward direction and permanent gases separate in the downward direction. the top, so that outside the oven there is no more tar hydrocarbons to a significant extent.



   The first measure for removing tar directly in the shaft furnace is therefore to increase the height of the oven chamber. In this modification of the shaft furnace, it must be taken into account that an increase in the height of the load is associated with a marked increase in the pressure loss in the oven vessel. It becomes necessary, for example, to increase the wind pressure to 1.5-2 atm in the case of a shaft furnace which is operated with a smelting bed in small pieces and a load height of d. 'about 12 m. This increase in wind pressure is, it is true, in accordance with a general tendency in the practice of metallurgical treatment of iron, for with the increased pressure of the wind is associated an intensification of the operation and an increase in the production.



  In the shaft furnace operation with separation of the tar in the upper part of the furnace, it must be considered an advantage that, despite the high blowing pressure of the wind, the gas pressure at the top remains normal, so that The difficult conditions of construction and operation are avoided in the case of blast furnaces operating with a high blowing pressure of the wind, due to the high pressure prevailing at the top.



  On the other hand, the shaft furnace, operating with separation of the tar in the upper part of the furnace, must partially give up the advantage, existing in the case of the high pressure blast furnace, of the low speed of the gas at the top. . But, also in the shaft furnace with 'separation of the tar

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 inside the furnace, the conditions for a low dust content of the gas in the mouth are very favorable, because, on the one hand, the volume of gas in the mouth is low due to the very low temperature of the gas the top of the oven and that, on the other hand, the tar separated in the upper part of the oven retains the dust.



   If, in this way, a shaft furnace operating with a melting bed in small pieces, with a sufficiently large head, offers the possibility of maintaining high gas pressures in the work, while the gas pressure at the top remains normal, - which constitutes a pos- sibility which will become important for the subsequent development of the operation in the furnace, with vat, - it is however possible to operate a shaft furnace, with a smelting bed in small pieces, also like a real high pressure oven. In this case, a higher gas pressure will also be maintained at the top.

   The complications resulting from the higher gas pressure must then be allowed, but on the other hand there is also the advantage that particularly favorable conditions are obtained for the separation of the tar in the upper part of the furnace. The various hydrocarbons condense under increased pressure already at a higher temperature, the rate of heat transfer between the gas and the melting bed is increased, and in total a relatively tar-free top gas can be obtained. . already with a relatively small load height.



   The tar separation process in the upper part of the oven can only be carried out when one is able to avoid the formation of tar crusts. Such crusts of tar can only form in cold places of the apparatus, while it is impossible for them to occur wherever the temperature is above the point of liquefaction of the tar. The way to prevent these difficulties is to heat all the walls of the apparatus on which the tar might separate. A furnace with separation of the tar in the upper part of the furnace therefore receives in its upper part a metal casing heated by water vapor, and in addition the feed devices are also heated, which is done. most advantageously effected by the arrangement of steam coils.

   However, the separation of the tar can also be carried out, in accordance with the eighth exemplary embodiment of the invention (fig.



  6), in a device in communication with the low-shaft oven. In fig. 6 of the drawings, 1 denotes the shaft furnace, powered by coal, which in this case is loaded by an axial tube. 2 designates the combustion chamber, with the nozzle 3 for blowing air. 4 denotes the hot coke filter, with the coke supply device 5 and the coke discharge device 6. 7 denotes the cooling region of the coke filter, with the steam blowing nozzle water 8.9 designates the temperature exchanger for the transfer of heat from the top gas to the supply air.



   The mode of operation of a low-shaft oven according to fig. 6 is as follows. The process is based on the fact that at about 800-900 C all high molecular weight hydrocarbons are cracked into permanent gases. This is the case in particular when the hydrocarbons are in contact with an active carbon surface. In this case, the shaft furnace is operated with such a low charge height that the top gas comes out of the charge surface at a relatively high temperature, for example 500 C. Immediately following the upper part. from the furnace, the top gas passes through a combustion chamber, in which part of the gas is burnt with air, so that the temperature rises to around 900 C.

   After leaving the combustion chamber, the top gas at its peak temperature enters the hot coke filter. This consists of a column of coke, arranged in a tower of round cross-section, with refractory lining and suitable thermal insulation, column at the lower end of which coke is discharged discontinuously and at the upper end. from which coke is charged discontinuously in a corresponding amount.

   This coke filter is of such dimensions that most of the soot or carbon black, from the cracking of the tar, and

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 dust, contained in the top gas, settles in this filter, so that after the gas has left the coke filter, it suffices to remove the fine dust from the gas to obtain a mechanically pure gas.



  As only small heat losses occur in the coke filter, the gas outlet temperature is only slightly reduced compared to the gas inlet temperature. It can amount for example to 800 C.



  To use the heat contained in the top gas, it is used to heat the wind in a tubular heater 9.



   A hot coke filter of this kind works reliably only when the coke is continuously removed from the lower end and when fresh coke is supplied in corresponding quantity to the upper end of the filter, because otherwise the filter is clogged by the separation of soot and dust. There is thus a continual consumption of cocoa. Instead of coke, another non-bituminous component of the melt bed may also be employed in the hot coke filter, provided that this component is broken down to a sufficient degree. For the separation of hot tar, for example, iron ore, lime or other additives or also slag from the process can be used.

   But in general coke is best suited for this purpose, especially because of its large interior surface. This coke passing through the hot coke filter is, after leaving the filter, added to the smelting bed of the shaft furnace or gasification apparatus. In general, it is necessary that in the operation of metallurgical shaft furnaces with coal a certain proportion of metallurgical coke be mixed with the coal.



  This proportion can be up to 15% of the coal, for example. It is advantageously possible to use, as such a coke, that which is discharged from the hot coke filter. There is also the particular advantage that the constituents, separated in the pores of the coke, namely the soot and the top dust, are returned in a very simple manner to the process. It is advantageous, in order to remove the c: bke from the filter in the cold state, that the coke column is extended, below the gas supply line, by a cooling region, at the lower end of the coke. which is injected with steam or water.



  By the partial combustion of the top gas, the calorific value of the latter is first reduced a little. But this decrease in the calorific value of the top gas is again compensated by the permanent gases, originating from the cracking of the tar and rich in calorific value. The water gas, forming in the cooling region of the coke filter by reaction with the water vapor, also contributes to the increase in the heat capacity of the gas.



   In the eighth and ninth exemplary embodiments of the invention shown in FIGS. 7 and 8, the particular means, which ensure the trouble-free operation of a shaft furnace operating with blown air, consist in that the load is guided downwards into the vessel between an inner tube and a tube perforated exterior and in that the gas flowing upwardly in the vessel is conducted in a transverse current from the interior tube through the charge to the annular space formed by the exterior tube, or is conducted in the reverse. Fig. 7 shows a shaft furnace with perforated tubes mounted therein and with gas guiding in the upper part of the furnace in a transverse current through the load.

   In the tank furnace {;, comprising the casing 1, the nozzles 2, the loading device 3 and the duct 4 for discharging the top gas, are mounted the perforated tubes 5 and 6. FIG., 8 represents the construction with conical rings. In the shaft furnace, comprising the casing 1, the nozzles 2, the charging device 3 and the top gas exhaust duct 4, an external system of conical rings 5 is mounted and an internal system of conical rings 6. This low shaft furnace has the additional advantage that it can also be constructed as a blast furnace, as the following considerations show.



   Shaft furnaces, in particular blast furnaces, have the drawback that their production decreases sharply in the case of use

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 of a smelting bed in small pieces or of a smelting bed disintegrating during its descent into the vessel. For example, it is not normally possible to run a blast furnace with coal, but strong metallurgical coke is required.



   The problem of passing coke in small pieces or directly into the blast furnace is made particularly difficult by the need to preheat the. charge by the gases rising in the shaft furnace and subjecting as much as possible the coal to a slow distillation and obtaining a distillation tar.



   The solution to this problem, obtained in accordance with the invention, is as follows. In the vessel of the furnace, particularly of the blast furnace, one suspends, concentrically to the axis of the furnace, two perforated tubes (fig. 7), an inner tube 6, with a diameter approximately equal to 1/4 - 1 / 3 of that of the oven tank, and an outer tube 5, with a diameter approximately equal to 4/5 of that of the tank. The outer tube 5 is somewhat conical and is approximately parallel to the wall of the vessel. Tubes 5 and 6 extend into the furnace approximately to the level of the work.



  Their lower part is adapted, by the choice of an appropriate material, to the temperature prevailing in each case in this part of the oven. The inner tube 6 is closed at its upper part; the outer tube 5 approaches the wall of the vessel at its lower end to such an extent that the annular space between this tube and the wall of the vessel is closed downwards. Upwards, the outer tube is extended to the cover plate of the throat. The outer annular space is in communication with the top gas discharge duct. The material constituting the charge is loaded into the annular space between the two perforated tubes. In this annular space, the material descends, finally arrives in the lower part of the furnace and passes in front of the nozzles.

   The gas, forming in front of the tuyeres from the blown wind and the fuel as well as by direct reduction of the oxides, rises in the lower part of the furnace, passes through the inner tube and travels, following a transverse current, the charge for finally collect in the outer 1-1-space and flow through the top gas discharge pipe.



   With this arrangement, the charge opposes the gas stream only a small fraction of the resistance to flow that it would exhibit in a straight line flow. Furthermore, this arrangement has the advantage that the axial region of the lower part of the furnace is completely relieved of the weight of the column constituting the load. In cooperation with the evacuation of gases in the axial region of the reaction bed, this provides favorable conditions for uniform operation of the lower part of the furnace over the entire cross section thereof.



   To prevent obstruction of the perforations in the walls of the tubes by dust, the tubes mounted in the vessel are advantageously divided into separate conical rings, superimposed on each other and connected together by pieces of. narrow spacing; the load is spread along a slope, at the location of the edge of these rings, on the ring located, each time from below.



   The eleventh exemplary embodiment of the present invention is a vat oven which comprises only a work and shelves, these possibly even further shortened, so that an unusually low height of the load is obtained.



   It is known that shaft furnaces, such as blast furnaces, metal casting generators, etc., in the case of the use of blown air or blown air with little oxygen enrichment such as wind, must work with great heights of the load, so that the top gas can be discharged from the furnace in a sufficiently cooled state. This great height of the load results in a great construction height and costs of

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 corresponding high installation; further, severe conditions must be imposed upon the physical nature of the charge - it is necessary to employ coke and ore of sufficient strength, - and finally the pressure loss of the gas from the work up to the top is very large.

   The cooling of the top gas in the furnace chamber causes other major complications. The object of the present invention is to avoid the complications mentioned in specific cases.



   In many cases, the top gas, obtained in the shaft furnace, is used for heating steam boilers and industrial furnaces.



  Such gas-heated fireplaces generally work with an efficiency the higher the initial temperature of the gas to be burnt.



  This fact constitutes an important additional element of the present invention, which is characterized by the following points. The charge, in the shaft furnace operating above all with the preheated vent, is only given a height such that a complete reaction of the oxygen blown with the charcoal of the charge takes place, mainly forming carbon monoxide, and in the case where there is iron ore in the smelting bed, indirect reduction is largely avoided. This means that, of the parts that normally exist in a shaft furnace, namely, work shelves and vessel, there is, in the shaft oven constructed in accordance with the invention, only the work and shelves, the latter possibly in the shortened state.

   It results from this arrangement that the top gas, leaving the charge, is very hot, at a temperature several hundred degrees C higher, for example above 400 G, which in a shaft furnace constructed and operated in the normal manner. The top gas is fed, with this high outlet temperature, through a suitably insulated pipe, to the heater, disposed in the immediate vicinity of the shaft furnace; in most cases, this heater can be a heater for a steam boiler, since steam boilers can very easily be mounted immediately adjacent to a shaft furnace.



  Top gas is burned in this heater, for example with secondary air. It is also possible to heat, for example boilers, simply by the heat entrained by the flue gases, the cooled top gas being able to be recovered and used later.



   A particular advantage is that a shaft furnace, constructed and operating in accordance with the invention, can work with bituminous coal, without in this case any difficulties arising from the constituents of the tar. contained in the top gas. In fact, due to the high temperature of the top gas, the constituents of the tar undergo cracking and cannot separate in the form of tar or pitch by soiling the pipe system. On the contrary, the gas is fueled excellently by the constituents of the tar resulting from the cracking.



   For various applications of hot top gas, as heating gas, it is advantageous to exhaust it before combustion. Various means and devices are available for this purpose. According to the invention, in order to obtain a low dust top gas, the shaft furnace is widened above the load, for example in the form of a hopper, thereby to decrease the gas velocity and then only vent the gas from the top of the oven.



   CLAIMS.

Claims

1, Low-shaft furnace, characterized in that special measures are provided for the operation and / or the method of construction of the furnace to facilitate or increase the chemical reactions to be carried out with the furnace, for example the reduction of the material constituting the charge, 2. Low-shaft furnace for the metallurgical treatment of iron according to claim characterized in that these particular means consist of <Desc / Clms Page number 20> that we operate the furnace with blown air or with low oxygen enriched blown air and with a melting bed of a small size of pieces, in particular pieces of less than 25 mm, and the loading takes place continuously or in small portions.

3. Low-shaft furnace according to claim 2, characterized in that the mixing of the constituents of the melting bed takes place before introduction into the furnace.

4. Low-shaft furnace according to claim 2, characterized in that the mixing of the constituents of the melting bed takes place during introduction into the furnace.

5. Low shaft furnace according to claim 2, 3 or 4, characterized in that the pouring of the fluid products takes place in small portions, 6. Low-shaft furnace according to claim 2, 3, 4 or 5, characterized in that an at least approximately or completely continuous casting of all the fluid products is carried out, and the separation of metal and slag is carried out in a tank. before the crucible.

7. A low-vessel furnace according to claim 6, characterized in that the fore-crucible is in communication with the furnace, and this fore-crucible is heated with the gas leaving the taphole, with the addition of air.

8. Low-shaft furnace according to claim 6 or 7, characterized in that refining operations, for example the transformation of pig iron into steel, are carried out in the fore-crucible communicating with the furnace.

9. Low shaft furnace according to claim 1, characterized in that the particular means consist in that a device for the preliminary heating and / or the slow distillation of the material constituting the charge is placed in front of the shaft furnace.

10. Low shaft furnace according to claim 9, characterized in that this device, placed in front of the shaft furnace, for the preliminary heating and / or the slow distillation and / or the reduction of the material constituting the charge, is found outside the oven.

11. Low-vessel oven according to claim 9 or 10, characterized in that this device, placed in front of the oven, consists of a hopper, which is located above the vessel.

12. Low-shaft oven according to claim 9 or 10, characterized in that this device is constituted by a particular installation, separate from the oven.

13. Low-shaft oven according to claim 9, 10, 11 or 12, characterized in that this device, placed in front of the oven, is designed for the passage of hot gases.

14. Low-vessel oven according to claim 13, characterized in that the bottom of the device, placed in front of the oven, is conical and perforated and the cover of this device is provided with an opening which can be closed.

15. Low-shaft oven according to claim 1, characterized in that the particular means consist in that the cross section of the upper part of the oven is notably greater than that of the structure of the oven.

16. Low-vessel oven according to claim 15, characterized in that inside the oven are provided means for slowing down the downward movement of the material constituting the load in the vicinity of the axis of the vessel.

17. Low-vessel oven according to claim 16, characterized in that in the vicinity of the axis of the vessel are arranged bodies braking the lowering movement of the load, for example chains or rods.

18. Low-shaft oven 'according to claim 16, characterized in that <Desc / Clms Page number 21> in the vicinity of the axis of the tank are arranged surfaces slowing the downward movement of the load.

19. Low-shaft oven according to claim 15-17, characterized in that la.partie lower and the upper part of the tank are connected by a conical part, the wall of which has an inclination less than the angle, sliding of the material constituting the charge, and in this conical part of the tank are provided means for causing the downward movement of the material constituting the charge.

20. Low-vessel furnace according to claim 15-17, characterized in that the conical part of the vessel is constructed in the form of a movable ring and is provided with driving parts, for example guide plates, projecting into. load. ' 21. A low-vessel oven according to claim 15-17, characterized in that the upper part and the lower part of the vessel are connected by a middle part with a flat inclined wall, which is provided with rollers to activate the downward movement. matter constituting the charge.

22. A low-vessel oven according to claim 15-19, characterized in that the flat inclined wall of the middle part of the vessel is constructed in the form of an endless belt, which can move downwards.

23. Low shaft furnace according to claim 1 and 8-22, characterized in that, in order to make possible the metallurgical treatment of a mixture of fine ore and coarser constituents of the smelting bed, the cross-section of the melting bed feed device is significantly smaller than the cross section of the upper part of the furnace, so that when loading the mixture a discharge slope is formed as long as possible from the level \ loading up to the wall of the tank.

24. Low-vessel oven according to claim 23, characterized in that the cross-section of the vessel decreases sharply from the level of the top to the structure. , @ 25. A method carried out with a low-vessel furnace according to claim 23 or 24, characterized in that a proportion of fine coal or fine coke, suitable for the reduction of fine ore, is added to the smelting bed.

26. A method carried out with a low-shaft furnace according to claim 23 or 24, characterized in that the fine ore, possibly mixed with the fine coal, is added to the rest of the smelting bed in the form of a paste by delay. age with water.

27. A process carried out with a low-shaft furnace according to claims 1 and 9-24, characterized in that a fine grain fuel, with a low proportion of coarse grain fuel, is added to the smelting bed. . '@ 28. A method according to claim 27, characterized in that, as coarse-grain fuel, one of low reactivity is used, for example coke produced at high temperature.

29. Low-shaft furnace according to claim 9-24, in combination with a furnace installation, for example a steam boiler, characterized in that the gasification chamber of the shaft furnace, working as a heat generator. the metal casting, and the furnace installation, for example the steam boiler, have at least one wall in common.

30. Low-shaft furnace in combination with a furnace installation, according to claim 29, characterized in that, between the gasification chamber of the metal-casting generator and the combustion chamber of the heating installation. furnace, for example of the boiler (steam, is formed an orifice in the form of a nozzle, which maintains a higher pressure in the gasification chamber and which ensures a good mixture of the gas with the combustion air during its flow in the oven installation. <Desc / Clms Page number 22>

31. Low-shaft furnace in combination with a furnace installation according to claim 29 or 30, characterized in that in front of the gasification chamber of the low-shaft furnace is placed a pre-heating and slow distillation chamber for the coal, which is traversed by part of the gas produced in the gasification chamber, serving as the scavenging gas.

32. Low-shaft furnace in combination with a furnace installation according to claim 29-31, characterized in that between the pre-heating and slow distillation chamber and the gasification chamber is interposed a movable regulating member, of which the height position adjusts the height of the carbon layer in the gasification chamber.

33. Low-shaft furnace in combination with a furnace installation according to claim 29-32, characterized in that below the level of the air blowing nozzles are provided additional nozzles for the air blowing. more concentrated oxygen.

34. Low-shaft furnace in combination with a furnace installation according to claim 29-33, characterized in that a device is provided for passing the fluid slag from the gasification chamber of the casting generator. metal in the heating chamber of a steam boiler, for example for the preheating of the combustion air.

35. A method carried out with a combination according to claim 29-34, characterized in that, in the case of the use of sticky carbon, the latter is distributed periodically in a thin layer, in the cold state or in the cold state. previously heated until the start of agglutination, on the hot surface of the carbon in the gasification chamber.

36. A method carried out with a combination according to claim 29-34, characterized in that in the gasification carbon are incorporated addition substances, for example sand, lime, bauxite, etc., for obtain the specific slag-based products, such as slag bricks, slag wool, slag cement, etc.

37. A method according to claim 35-36, characterized in that iron ore is added to the gasification coal.

38. A method according to claim 35-37, characterized in that the iron ore is fed directly to the work of the low-vessel furnace, -for example by blowing ore dust with the gasification air.

39. A method according to claim 35-38, characterized in that the combustion air is enriched with oxygen.

40. Process according to claim 35-39, characterized in that strong concentrated oxygen is blown into the structure below the level of the main nozzles supplied with air.

41. Low-shaft oven in combination with an oven installation according to claim 29-34, characterized in that the wall common to the low-shaft oven and to the oven installation is curved, for example of cylindrical shape.

42. Low-shaft furnace in combination with a furnace installation according to claim 29-33, characterized in that the metal casting generator surrounds the steam boiler on several sides and has for example a U-shaped cross section.

43. Low-shaft furnace in combination with a furnace installation according to claim 29-33, characterized in that the metal casting generator surrounds the steam boiler on all sides and has, for example, a circular cross section.

44. Low shaft furnace in combination with a furnace installation according to claim 43, characterized in that the metal casting generator, <Desc / Clms Page number 23> of circular cross section, constitutes the lower part of the boiler and widens upwards in the form of a hopper.

45. Low-shaft furnace in combination with a furnace installation according to claim 29-34 and 41-44, characterized in that behind the boiler is arranged a turbine, actuated by the burnt gases of the combustion and which, in the boiler. In the event of an overpressure in the metal casting generator and in the combustion chamber of the boiler, serves to evacuate the combustion gases.

46. Low-vessel oven according to claim 1 or 2, characterized in that the oven comprises practically only one, 'work and shelves and therefore has a very low loading height, so that the top gas leaves the furnace at temperatures notably higher than the usual temperatures, for example at more than 400 ° C., and is combined with a heating installation to which the gas¯ of: top is conducted.

47. Low-vessel oven combined with a heating installation, according to claim 46, characterized in that the vessel, through which the heating gas flows, is widened above the zone containing the load, with a view to removing dust from the gas from heater.

48. Low-vessel oven according to claim 46 or 47, characterized in that the heating installation is constituted by an industrial oven, for example a steam boiler, in which the top gas is burnt with secondary air. additional, or a boiler heated by the combustion gases, to which the top gas is supplied without secondary air, - or the heating installation comprises a gas burner; to which the top gas having a suitable high pressure is supplied.

49. A low-vessel oven according to claim 1-24, 29-34 and 41-48, characterized in that there is provided means for separating the tar inside the gasification apparatus or in the gasification apparatus. an apparatus connected thereto, so that the tar or its decomposition products are returned, along with the coal or other constituents of the smelting bed, to the coal gasification operation.

50. Low-vessel oven according to claim 49, characterized in that these means are constituted by an extension of the oven vessel (for example up to 10-12 m), in which the top gas is strongly cooled ( for example up to 50 C).

51. A method carried out with a low shaft furnace according to claim 49 or 50, characterized in that the shaft furnace is operated with a melting bed consisting of small pieces and / or with an increased gas pressure.

52. Low-shaft furnace according to claim 49, characterized:, in that immediately following the gasification chamber is disposed a combustion chamber, in which the gas is, by 'partial combustion with oxygen or air, heated to a temperature producing the ofacking of the constituents of the tar (for example a temperature of about 900 C), and after the combustion chamber is arranged a filter chamber, for the separation of tar and ' dust from gas.

53. Low-shaft furnace according to claim 52, characterized in that the column of filtering material, located in this filtration chamber, consists of a material (for example coke), which is drawn again. carbon to be gasified in the gasification chamber, as soon as its adsorbing power for the materials to be separated in the filtration chamber is exhausted.

54. Low-vessel oven according to claim 52 or 5 ", characterized in that the filtration chamber comprises a device which allows fresh filter material to be brought to the inlet of this filtration chamber and to be discharged to it. its end the spent filter material. <Desc / Clms Page number 24>

55. Low-vessel oven with vertical filtration chamber according to claim 54, characterized in that the inlet of the filtration chamber is located at its upper part and its discharge end at its lower part, and in the vicinity of the The lower end is provided with a cooling device (for example water vapor injection nozzles or water spray nozzles).

56. Low-shaft furnace according to claim 49-50 or 52-55, characterized in that following the tar separation chamber (cooling chamber or filtration chamber) is arranged a temperature exchanger. , wherein the heat of the top gas is transferred to a medium, for example air, which is returned again to the vessel of the low-vessel furnace as the gasification medium.

57. Low-vessel furnace according to claim 49-50, characterized in that at the upper part of the vessel (cooling chamber) is provided a heating device (for example heating coils), which allows heating of the tank. outside this part of the tank.

58. Low-vessel furnace according to claim 52-57, characterized in that the part of the vessel situated above the load is constructed, for example by the arrangement of nozzles for blowing oxygen or air, of so as to constitute a partial combustion chamber for the top gas.

59. Low-shaft oven according to claim 52-58, characterized in that between the low-shaft oven and the filtration chamber is interposed a particular chamber for the partial combustion of the gas.

60. Low-vessel oven according to claim 1, characterized in that in the vessel are arranged two perforated tubes, extending to the lower part of the oven and the outer tube of which defines a space with the wall of the vessel. annular, these tubes delimiting between them an annular space, intended to receive the material constituting the charge, and one of the tubes is closed at its lower part and communicates at its upper part with the discharge pipe for the top gas , while the other tube is open at its lower end and is closed at its upper end. in appendix 7 drawings.