BE522882A - - Google Patents

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BE522882A
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    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
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Description

       

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   KO-WE   NIEDERSCHACHTOFEN-GESELLSCHAFT,  m.b.H., résidant à BAD GODESBERG (Allemagne) . 



   SYSTEME COMBINE DE FOUR A CUVE ET DE FOYER. 



   La présente invention se rapporte- à des systèmes combinés de four à cuve (par exemple haut-fourneau, four à cuve bas, générateur à   cou-   lée) avec un foyer (par exemple chaudière à vapeur, chaudière chauffée par des gaz brûlés, four industriel, brûleur à gaz), qui, outre une capacité de production accrue, présentent également, comme avantages techniques, .la pos- sibilité de l'obtention de produits de valeur élevée, tels que des métaux (par exemple du fer), l'utilisation de charbon à teneur élevée en cendres et à bas point de fusion des cendres, et la suppression de travaux avec des ringards.

   L'invention consiste essentiellement en ce qu'on utilise, comme installation de chauffage pour le foyer, un four à cuve (par exemple haut- fourneau, four à cuve bas, générateur à coulée), relié, directement à celui- ci et servant en même temps à l'obtention de métal (par exemple de fer). 



   Il est décrit ci-après plusieurs exemples de réalisation du sys- tème combiné faisant l'objet de l'invention et des procédés pour l'utilisa- tion de ce système combiné. 



   Le premier exemple de réalisation est constitué par une combi- naison d'un genre particulier d'un générateur à coulée de métal avec une chaudière à vapeur et présente les caractéristiques suivantes, séparément ou en combinaison; 
1. Le générateur à coulée possède une section transversale hori- zontale rectangulaire.11 est réuni par construction à la chaudière de ma- nière à constituer avec celle-ci un seul tout, de telle sorte qu'il possède une paroi en commun avec la chambre de combustion de la chaudière. Le géné- rateur s'étend normalement sur toute la largeur de la paroi de la chaudière. 



     2.Les   tuyères de soufflage pour l'air de combustion sont dispo- sées suivant une rangée horizontale sur le côté du générateur éloigné de la chaudière. 



   3.Le diamètre de l'ouvrage du générateur, c'est-à-dire la dis- tance de l'orifice des tuyères par rapport à la paroi opposée, est un peu su- 

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 périeur à la profondeur de pénétration de l'air soufflé. 11 est compris en général entre 1 m et 1,5 m. 



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



   5. On fait normalement fonctionner les générateurs à coulée 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, avec une couche de charbon relativement peu épaisse, une température aussi basse que possible du gaz du gueulard.

   On renonce volontairement, et avec des avan- tages, à ce mode d'utilisation de la chaleur en excédent provenant de l'opé- ration de gazéification, dans la présente combinaison.La décomposition de la vapeur d'eau est liéeà la perte élevée d'énergie de la chaleur de vapori- sation de l'eau, qui, rapportée à l'équation   stoechiométrique   de la réaction, s'élève à peu près à 25 % de la quantité de chaleur employée (voir les équa- tions suivantes:) 
C   +   H2O ( à l'état de vapeur d'eau) = CO   +   H2O- 31,6 Kcal 
C + H2O ( à l'état liquide) = CO + H2 - 41,6 Kcal. 



  Pour cette raison, il est fondamentalement plus juste d'utiliser, comme tel- le, la chaleur dégagée par la gazéification de charbon avec de l'oxygène ou de l'air, et c'est l'un des grands avantages du procédé combiné mentionné de permettre l'utilisation directe de la chaleur de gazéification. La chaleur dégagée par la gazéification est contenue pour la plus petite partie dans la scorie fluide et, pour la plus grande partie, dans les gaz montant dans la cuve du générateur. Dans le générateur à coulée travaillant en combinaison avec une chaudière, on peut utiliser les deux quantités de chaleur, d'une ma- nière simple et directe, pour le chauffage de la chaudière. 



   En ce qui concerne la chaleur contenue dans les gaz, ceci a lieu par le fait que l'on maintient la couche de charbon aussi peu épaisse que ce- la est nécessaire dans l'intérêt d'une transformation complète de l'oxygène en CO2 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 environ. Le gaz, quittant cette couche de charbon après l'avoir traver- sée, a 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 capacités de production 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. 11 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 élevée. 



  Une chambre de distillation lente et de chauffage préalable est par suite dis- posée en avant de la chambre de gazéification du générateur à coulée. Du gaz produit dans la chambre de gazéification, on dévie un courant partiel et on le fait passer à travers la chambre de distillation lente et de chauffage préalable. Ce courant partiel de gaz de balayage, refroidi à basse tempéra- ture, contient, après avoir quitté le générateur, les vapeurs de goudron. Cel- les-ci sont recueillies de manière connue et le gaz de   balayage,   enrichi du gaz de distillation lente à pouvoir calorifique élevé, est brûlé dans la cham- bre de combustion de la chaudière. 



   7. Il faut veiller à ce qu'il ne règne pas de dépression en aucun endroit dans le générateur. On peut régler de façon excellente les conditions de pression dans le système combiné de générateur et de chaudière en ne lais- 

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 sant pas le gaz de chauffage passer librement de la chambre du générateur dans la chambre de combustion de la chaudière, mais en retenant ce gaz par un dispositif intermédiaire en forme de tuyère. Cette disposition présente l'avantage que le niveau de la pression est relevé dans tout le générateur, de sorte qu'on peut marcher sous pression à travers toute la chambre de dis- tillation lente et qu'on peut, au gueulard, obtenir encore par réglage une surpression désirée quelconque.

   Il est avantageux dans certaines circonstan- ces de faire marcher tout le générateur sous une pression un peu accrue, car on peut ainsi augmenter notablement la production par m2 de section transver- sale de la cuve, comme l'on montre des essais au haut-fourneau. L'accroisse- ment de pression dans le générateur par la tuyère de passage présente l'avan- tage additionnel qu'on peut, dans le cas d'une forme de réalisation appro- priée de la tuyère, obtenir un mélange rapide du gaz de chauffage avec l'air de combustion et ainsi une flamme courte et chaude. 



   8. La hauteur nécessaire de la couche de charbon dans le généra- teur dépend du pouvoir réactionnel du charbon.Il est par suite nécessaire de pouvoir régler la hauteur de la couche de charbon.On peut le faire, par exemple, en disposant, à l'endroit de passage du charbon à partir de la cham- bre de chauffage préalable et de distillation lente dans la chambre de gazéi- fication, un crgane de réglage du genre d'un registre. 



   9. Un générateur à coulée de métal, travaillant en combinaison avec une chaudière, peut, par la nature propre de cette combinaison, égale- ment être facilement adapté à l'utilisation de charbon   collant.   Bien que, dans le cas de charbons à teneur élevée en cendres, la propriété d'agglu- tination n'entraîne normalement pas les mêmes difficultés que dans le cas de charbons à faible teneur en cendres, ce fait   souligne   cependant également le caractère avantageux de la combinaison mentionnée.

   En effet, le fait que les gaz, quittant la chambre de gazéification, sont très fortement chauffés, per- met le mode opératoire suivant: les charbons ne sont, dans la chambre de chauffage préalable et de distillation lente, chauffés que jusqu'au-dessous de la température du début d'agglutination et sont, dans cet état, répandus périodiquement en une couche mince sur la surface chaude du charbon dans la chambre de gazéification. 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 pour l'opération de gazéifi- cation, est évitéeo 
10.

   Un point particulier réside, dans le procédé combiné proposé, dans le fait qu'il se forme, au cours de la gazéification de charbon à te- neur élevée en cendres, de grandes quantités de scorie liquideoOn doit fon- damentalement, en traitant la question de la scorie, penser que la scorie, qui est introduite dans le générateur sous forme de cendres, entraîne exac- tement les mêmes frais que le charbon. Surtout à l'état fort chaud, elle constitue une matière qui entraîne des frais élevés. On doit par suite s'ef- forcer de transformer la scorie en produits susceptibles d'être vendus.

   Les perspectives d'obtenir de tels produits à base de scorie sont, lorsqu'on les obtient à l'état fluide, beaucoup plus favorables que lorsqu'on obtient la scorie sous forme non homogène, pratiquement non   utilisable,   comme dans le cas de foyers à grille ou de foyers à combustible pulvérisé, - ou bien ces perspectives existent seulement dans le cas de l'obtention de scorie à l'é- tat fluide. De tels produits à base de scorie, qu'on peut dans certaines cir- constances transformer par des matières d'addition déterminées, sont les bri- ques de scorie, le sable de scorie, la laine de scorie et surtout du ciment. 



  Il a déjà été constaté à plusieurs reprises que les cendres de charbon ont des propriétés hydrauliques. L'utilisation de ce fait pour l'industrie du ci- ment n'était toutefois possible jusqu'ici que dans une mesure limitée, parce que la composition de ces cendres (qui proviennent surtout des foyers à char- bon pulvérisé) était trop inégale. Dans le générateur à coulée de métal, on obtient un produit complètement homogène à base de scorie, qui peut être transformé, par des additions appropriées, exactement en une matière première pour l'industrie du ciment. Il est en outre   possible,   par l'addition de quan- 

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 tités appropriées de chaux au charbon de gazéification, d'obtenir directement un ciment fondu dans le générateur à coulée.

   Ce ciment fondu constitue un mo- de d'utilisation de valeur particulièrement élevée de la scorie recueillie, et le produit obtenu constitue un poste bénéficiaire élevé pour le généra- leur. On doit, bien entendu, dans ce mode opératoire, veiller à ce que la température dans l'ouvrage du générateur soit suffisamment élevée pour attein- dre la température d'écoulement libre de la scorie à ciment. Les moyens à em- ployer à cet effet sont le chauffage préalable de l'air et, dans certaines circonstances, l'emploi d'air enrichi en oxygène.

   Dans le cas de l'emploi d'o- xygène, il est avantageux, pour maintenir aussi petit que possible la propor- tion de celui-ci, de disposer, au-dessous du niveau des tuyères de soufflage d'air, des tuyères additionnelles par lesquelles on insuffle une faible quan- tité d'oxygène, qui a uniquement pour rôle d'atteindre l'accroissement addi- tionnel de température pour rendre la scorie bien fluide. 



     11.  La quantité de chaleur contenue dans la scorie fluide ne con- stitue qu'une petite fraction du pouvoir calorifique du charbon. Même lors- que la teneur en cendres du charbon est de 25 %, la chaleur contenue dans la scorie atteint à peine 3 % de la chaleur dégagée par la combustion du char- bon. Il peut, il est vrai, dans le cas de teneurs plus élevées des charbons en cendres, être de quelque importance que la scorie soit refroidie dans la chambre de combustion, en un endroit approprié, par un dispositif tenant comp- te de l'obtention continue de scorie.On peut également, de façon particuliè- rement simple, utiliser le refroidissement de la scorie 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 le charbon, par le chauffa- ge, se désagrège en un coke fin. Il se produit alors, dans l'ouvrage du géné- rateur, un mélange peu fluide de coke et de cendres, qui conduit à des adhé- rences et qui rend impossible la coulée de la scorie.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 gazéification.

   L'oxyde de fer dissous dans la scorie réagit avec les fines particules de charbon incluses dans la scorie, qui ne peuvent pas être at- teintes par l'oxygène insufflé, en raison de l'enveloppe de scorie qui les entoure, mais qui sont obligatoirement attaquées par l'oxygène du minerai. 



  Le danger de la formation d'un mélange peu fluide de scorie et de charbon dans l'ouvrage du générateur est naturellement d'autant plus grand que la te- neur du charbon en cendres est plus élevée, de sorte que l'addition du mine- rai au charbon constitue dans ce cas une mesure importante pour assurer une marche du four exempte de dérangements. Beaucoup de cendres de charbon con- tiennent par elles-mêmes d'assez grandes quantités d'oxyde de fer, de sorte qu'elles n'exigent pas ou n'exigent qu'une faible addition de minerai. On peut toutefois considérer, comme un avantage particulier de la gazéification de charbon dans le générateur à coulée, que l'oxyde de fer introduit est réduit et constitue, sous forme de fonte, un poste important à porter au crédit du générateur. 



   Les avantages du dispositif décrit aux points 1) à 12) pour l'u- tilisation de charbon riche en cendres pour le chauffage de chaudières sont, par rapport aux autres dispositifs connus, les suivants: fonctionnement exempt   de dérangements même dans le cas d'une teneur élevée en cendres ; de rési-   dus de charbon non brûlé dans les cendres; production maximum pour une peti- te surface d'encombrement; construction simple et peu coûteuse de l'installa- tion ; températures élevées des flammes dans la chambre de combustion de la chaudière; obtention de sous-produits de valeur élevée. 



   Sur les dessins ci-joints, la fig. 1 représente schématiquement une installation de gazéification pour un foyer de chaudière. 



   A désigne le générateur à coulée, et B la chambre de combustion de 

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 la chaudière. 1 désigne le dispositif de chargement du générateur, dans le- quel le charbon et, dans certaines circonstances, les matières d'addition sont chargés. 2 désigne l'orifice d'évacuation pour le gaz de balayage, qui est enrichi de vapeurs de goudron dégagées du charbon par distillation lente de celui=cio Le gaz de balayage est, après séparation du goudron de distillation lente, insufflé en un endroit approprié dans la chambre de com- bustion de la chaudière. 3 désigne la chambre de chauffage et de distilla- tion lente, qui est parcourue par le gaz de balayage chaud.

   Ce gaz de bala- yage est constitué par 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 combustion de la chaudière, tandis qu'on en fait passer une petite par- tie, comme gaz de balayage, à travers la chambre de chauffage et de distil- lation lente du générateur.5 désigne les tuyères de soufflage pour l'air de gazéification. 6 désigne   1* orifice   de sortie pour la scorie fluide, qu'on fait passer dans l'exemple considéré dans la chambre de combustion de la chaudière pour son refroidissement. 7 désigne le trou de coulée pour le fer formé.

   Le passage du charbon,à partir de la chambre de distillation len- te dans la chambre de gazéification, est réglé par un registre 8, pouvant être déplacé en hauteur, de sorte qu'on peut régler la hauteur du lit de com- bustible dans la chambre de gazéification de façon correspondant à la capaci- té réactionnelle du charbon.Ce registre 8 comporte des ouvertures pour le passage du gaz de balayage.L'air de combustion et le gaz de chauffage sont insufflés dans la chambre de combustion de la chaudière par des orifices en forme de tuyères 9 et 10. Il est évident que le système combiné décrit peut être appliqué à tous les appareils qui brûlent du gaz de chauffage, par exem- ple réchauffeurs de gaz, fours à sole, fours de calcination, etc.. 



   Le deuxième exemple de réalisation de la présente invention est constitué par un système combiné d'un générateur à coulée avec une chaudière à vapeur, dans lequel le générateur à coulée est situé si près de la chau- dière que le gaz passe avec la température la plus élevée dans la chaudière, et le dispositif pour l'admission d'air, de combustible et de matières d'ad- dition dans le générateur à coulée se trouve sur le côté du générateur à coulée qui est éloigné de la chaudière. Déjà dans le premier exemple de réa- lisation, la combinaison du générateur à coulée avec une chaudière à vapeur est réalisée de telle manière qu'ils constituent un seul tout complet.

   Dans le deuxième exemple de réalisation, il est prévu, pour augmenter encore la capacité de production, les perfectionnements suivants: 
La capacité de production d'un générateur à coulée est normale- ment,pour un combustible donné, fonction de la section transversale du gé- nérateur. On peut, en s'appuyant sur la pratique du haut-fourneau, construire des générateurs à coulée d'un diamètre de plusieurs mètres. Mais, dans le système combiné de générateur et de chaudière, il est désavantageux de donner au générateur une largeur supérieure à environ 1,5 à 2 m.

   En effet, comme la hauteur du combustible au-dessus du niveau des tuyères est normalement com- prise entre 1 et 2 m, il   faudrait,.avec   des largeurs plus grandes du généra- teur, compter avec des tuyères assurant un soufflage de part en part, en ou- tre du fait que, pour une largeur croissante, la pression nécessaire de souf- flage pour le vent augmente fortement. Pour arriver, malgré la largeur rela- tivement faible du générateur, à des capacités de gazéification suffisantes pour des chaudières modernes à grande production de vapeur, il est prévu une série de caractéristiques opératoires nouvelles: 
1.

   Pour une section transversale donnée de l'ouvrage, un généra- teur à coulée peut être chargé à une hauteur d'autant plus grande que le gaz, s'écoulant vers le haut dans la charge, est réparti plus uniformément sur la section transversale totale du générateur. Pour une même hauteur de couche sur toute la section transversale du générateur et pour une répartition uni- forme des grosseurs des grains sur toute la section transversale,

   la vitesse d'écoulement du gaz est maximum le long de la paroi du générateur dans la- quelle sont disposées les tuyères de soufflage et cette vitesse diminue à 

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 mesure qu'on s'éloigne de l'orifice des tuyères de soufflageo C'est seulement après que le gaz a effectué un parcours de plusieurs mètres vers le haut à travers la charge qu'il se produit une égalisation progressive de la vites- se d'écoulement du gaz sur toute la section transversale du générateur.

   Pour atteindre aussi rapidement que possible cette égalisation, également pour les faibles hauteurs de la charge dans le générateur combiné à la chaudière, on réalise le chargement de ce générateur sur le côté correspondant aux tuyères de soufflage, 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 du générateur correspondant aux tuyères de souffla- ge jusqu'au côté du générateur tourné vers la chaudière. Avec cette disposi- tion, il se produit deux effets, qui exercent une action égalisatrice sur l'écoulement du gaz dans la charge. Les grands morceaux dans la charge rou- lent sur le talus vers le bas et rendent plus perméable au gaz le côté du générateur qui est éloigné des tuyères de soufflage.

   La distance des tuyères de soufflage à la surface de la charge devient de la même grandeur en tous les points de celle-ci. Il se forme en outre une grande surface de sortie du gaz à partir de la charge, ce qui produit une vitesse plus faible de la vitesse de sortie du gaz avec une réduction de perte par les poussières. 



   2. Dans le cas de la limitation de la largeur du générateur à 2 m environ, la surface du générateur, à disposer sur la face frontale de la chaudière, n'est pas suffisante, - dans certaines circonstances, en particu- lier dans le cas de charbons peu réactionnels et riches en constituants iner- tes, - pour fournir à la chaudière des quantités suffisantes de gaz de chauf- fage.

   Dans ce cas, on donne au générateur, conformément à l'invention, de la manière suivante, la surface nécessaire 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 du générateur y associé par construction, on don- ne à la chaudière une paroi frontale courbe allant jusqu'à une forme circu- laire, de sorte que, dans le cas limite, la section transversale du généra- teur présente la forme d'un demi-anneau circulaire. La section transversale du générateur ainsi obtenue est, pour la même largeur de la chaudière, un multiple de la surface pouvant être obtenue dans le cas où la chaudière est limitée par des lignes droites en section transversale. 



    Solution b : générateur à coulée ne s'étend pas seulement le long d'une   paroi de la chaudière, mais limite la chaudière sur plusieurs   eôtésa   Si un côté de la chaudière reste libre, la section transversale du générateur peut avantageusement avoir également la forme d'U. Dans le cas limite, pour des chaudières à capacité de production très élevée, la chaudière est limitée sur tous les quatre côtés par le générateur à coulée. 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 générateur à coulée, qui dans ce cas est avantageusement de forme circulaire et de grand diamètre. Le chargement a lieu à la périphérie du générateur, de sorte qu'il se produit un lit de combustible en forme de trémie. L'air secondaire est in- sufflé dans l'espace situé au-dessus du lit de   combustible;   dans certaines circonstances, un écoulement réglé est avantageux dans cet espace, par exem- ple de forme circulaire. Pour diminuer la vitesse de sortie du gaz et les per- tes de poussières, le générateur peut également être élargi vers le haut en forme de trémie. 



   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, dans le premier exemple de réalisation, utilisé les avantages d'une telle augmentation de la pression au-delà des pressions exis- tant normalement à la sortie du générateur;

   la valeur de la pression devait servir, dans le cas de l'insufflation dans la chambre de combustion de la 

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 chaudière par une tuyère ou par un brûleur, à atteindre une combustion rapi- de.Il est à présent reconnu qu'il est avantageux, dans certaines circonstan- ces, d'élever le niveau de la pression dans tout le système   générateur-chau-   dière, car les phénomènes de transmission de chaleur dans la chaudière sont ainsi notablement accrus dans certaines circonstances. Dans de tels cas, on dispose derrière la chaudière une turbine actionnée par les gaz brûles. 



   Dans le troisième exemple de réalisation de l'invention, il s'a- git d'un système combiné de four à cuve et de chaudière à vapeur, dans lequel le gaz produit dans le four à cuve est amené à la chambre de combustion d'une chaudière à vapeur, les matières solides contenues dans le gaz sont amenées a l'état liquide par fusion complète dans la chaudière à vapeur et sont sépa- rées du gaz de fumée sous cette forme. 



   Une chaudière à vapeur combinée avec un four à cuve doit brûler et utiliser le gaz de gueulard chaud et dans certains cas enrichi en consti- tuants goudronneuxoLe four à cuve et la chaudière à vapeur combinés entre eux sont, dans le troisième exemple de réalisation, décrit ci-après, agencés l'un par rapport à l'autre de telle manière que les difficultés, se présen- tant séparément dans chaque système, sont écartées par l'utilisation d'une telle combinaison.

   Il a en effet été constaté que les conditions de fonction- nement d'un four à cuve sont améliorées de façon tout à fait remarquable lors- qu'on dispose derrière ce four à cuve, non pas une chaudière ordinaire, mais une chaudière à chambre de fusion, ou une autre chaudière dans laquelle les matières solides contenues dans les gaz de combustion sont séparées à l'état de fusion complète et sont récupéréeso Des mesures importantes dans la con- struction et la conduite d'un four à cuve, en particulier d'un tel four ser- vant au traitement de minerais de fer, sont jusqu'ici prises en vue d'obtenir un gaz de gueulard aussi pauvre que possible en poussières.Dans la plupart des fours, la production est limitée par la teneur élevée du gaz de gueulard en poussières, qui se présente dans le cas d'une production accrue;

   cette te- neur élevée en poussières charge les organes de séparation des poussières der- rière le four et soulève le problème de l'utilisation des poussières du gaz de gueulard. D'autre part, c'est une caractéristique de fonctionnement de chaudières à chambre de fusion qu'on peut venir à bout même de teneurs très élevées en poussières dans le gaz de combustion, telles qu'elles se présen- tent dans le cas de la combustion d'un charbon à constituants inertes avec une teneur en cendres de 40 à 50   %,   par fusion des poussières dans la cham- bre de fusion. Il a même été constaté que des chambres de fusion de ce genre travaillent de façon plus défavorable avec une faible teneur en poussières dans le gaz de combustion qu'avec une teneur plus élevée en poussières.

   Con- formément à l'invention, le four à cuve est par suite combiné, sans inter- position d'organe quelconques de dépoussiérage, directement avec une chau- dière à chambre de fusion. 



   La chambre de fusion de la chaudière joue, dans le cas de cette forme de réalisation,simultanément le rôle d'un appareil de récupération des poussières du gueulard. Les poussières du gueulard sont, pour autant qu'elles ne consistent pas en combustible, = qui est brûlé dans la chambre de fusion, ce qui est un avantage additionnel, - séparées à l'état liquide et évacuées de la chambre de fusion à l'état liquide. Cette masse fondue est, pour autant qu'il n'existe pas d'autre utilisation nouvelle, amenée par re- froidissement sous la forme de morceaux et est ajoutée à nouveau au lit de fusion du four à cuve.

   Cette transformation sous forme de morceaux peut avoir lieu dans le cas le plus simple par granulation de la masse fondue dans de   l'eau;   mais on peut également effectuer un refroidissement par une solidifi- cation plus lente en morceaux ou plaques de plus grandesdimensions, qui sont ensuite brisés à la grosseur nécessaire pour le four à cuve. 



   Une forme de réalisation additionnelle importante du système com- biné de four à cuve et de chaudière à chambre de fusion consiste dans l'uti- lisation de la chambre de fusion pour la fusion de poussières de minerai.Il est connu qu'on ne peut que très difficilement faire marcher des fours à cuve avec des matières première pulvérulentes, en particulier avec des minerais 

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 pulvérulents.On ne peut en tout cas pas dépasser une teneur en poussières relativement limitée dans le lit de fusion.Dans le cas d'une teneur élevée en poussières dans le lit de fusion, la production du four est toujours limi- tée par la nécessité de maintenir une faible vitesse du gaz au gueulard.

   Beau- coup de minerais de fer sont obtenus de façon prépondérante sous forme pulvé- rulente ou ont une teneur en poussières plus élevée que ne peut le supporter le four à cuve. On était jusqu'ici forcé de veiller à amener le minerai fin sous forme de morceaux, avec des frais additionnels, par frittage, aggloméra- tion sous forme de boules ou briquettes. On peut considérer comme une solu- tion très favorable le fait qu'on est en état d'amener le minerai fin à l'é- tat liquide dans la chambre de fusion de la chaudière à vapeur et d'obtenir, à partir de la masse fondue, d'une manière simple, un produit en morceaux, qui peut être ajouté au lit de fusion du four à cuve. 



   Dans le cas le plus simple, on introduit le minerai fin dans le four à cuve avec le reste du lit de fusion; on fait ainsi marcher le four à cuve avec une production élevée et on laisse, en raison de la vitesse élevée correspondante du gaz au gueulard, entraîner une grande partie des constituants pulvérulents avec le gaz de gueulard et passer dans la chambre de fusion.Lors- qu'il s'agit de minerais pulvérulents de façon prépondérante, il peut égale- ment être plus favorable d'insuffler ceux-ci directement pour leur fusion dans la chambre de fusion. 



   Pour obtenir l'effet de fusion dans la chambre de fusion égale- ment dans le cas de teneurs plus élevées en poussières et d'une température relativement faible du gaz de gueulard, il est, dans certaines circonstances, nécessaire de prévoir des mesures particulières pour augmenter la températu- re de combustion dans la chambre de fusion.   On   peut l'obtenir de façon effi- cace par l'élévation de la température de l'air de combustion, à insuffler dans la chambre de fusion, au-delà de la température de l'air habituellement adoptée dans des chaudières de ce genre, par exemple à   5000   et davantage. 



  Dans ce cas, la chaudière est munie, non seulement du réchauffeur d'air ha- bituel, mais encore d'un appareil à air chaud à tubes. Il peut dans ce cas être avantageux de chauffer, aussi bien le vent pour le four à cuve que l'air pour la chambre de fusion, dans un appareil à air chaud à tubes monté à la suite de   la   chaudière.Une mesure additionnelle pour l'élévation de la température dans la chambre de fusion consiste dans l'emploi d'agents de chauffage additionnels, qu'on brûle à côté du gaz de gueulard dans la cham- bre de fusion, par exemple du poussier de charbon ou de l'huile. Un tel chauffage additionnel peut également remplir un rôle important pour l'éga- lisation de l'apport de chaleur, variant dans certaines circonstances, pour la chaudière en raison de variations de marche du four à cuve. 



   Dans le cas de poussières de minerai à point de fusion élevé, il est en outre avantageux d'introduire additionnellement, dans la chambre de fusion, des agents de fusion, qui produisent une température de fusion plus basse, par exemple CaO ou Si02, selon la composition de la masse fon- due. Il est également particulièrement avantageux d'introduire la chaux nécessaire pour l'opération métallurgique, sous forme de pierre à chaux pulvérulente, dans la chambre de fusion, car l'opération au four à cuve est ainsi dispensée de la quantité de chaleur, importante dans certaines circonstances, qui est nécessaire pour la neutralisation de l'acidité de la pierre à chaux. 



   La fig. 2 des dessins ci-joints représente à titre d'exemple une combinaison selon l'invention entre un four à cuve et une chaudière à chambre de fusion.   11   désigne le four à cuve avec la conduite 12 d'amenée du vent et le dispositif 13 de chargement du gueulard. 14 désigne les con- duites d'amenée du gaz du gueulard à la chaudière. 15 désigne la chambre de fusion de la chaudière avec les brûleurs 16. La chambre de fusion est entourée, de la manière habituelle, de tubes de vaporisation, qui sont re- vêtus d'une matière protectrice, par exemple d'argile réfractaire. A son ex- trémité inférieure, la chambre de fusion comporte un orifice 17 pour l'éva- cuation de la masse fondue liquide.

   A la suite de la chambre de fusion sont 

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 montés le surchauffeur 18 et l'appareil à air chaud à tubes 19 pour le ré- chauffage du vent pour le four   à   cuveo Dans le trajet des gaz de fumée sont également intercalés, à mesure que la température s'abaisse, un appareil de chauffage préalable 20, un économiseur en acier 21, un économiseur en fonte 
22 et le réchauffeur 23 pour le chauffage préalable de l'air de combustion pour la chambre de fusion et pour le chauffage préalable du vent pour le four à cuve. 



   Le quatrième exemple décrit   ci-après   de réalisation de la présen- te invention constitue une variante du troisième exemple de réalisation et est caractérisé essentiellement par le fait qu'il est prévu, dans la   chau-   dière à vapeur, outre le dispositif pour la combustion du gaz de gueulard du   four à   cuve, encore un dispositif pour la combustion d'un second combus- tible, par exemple de charbon pulvériséo 
Le mode opératoire, avec un système combiné de four à cuve et de chaudière à vapeur selon cette forme de réalisation, suppose que la   tempéra-   ture de combustion dans la chambre de combustion de la chaudière est suffi- samment élevée pour atteindre la fusion complète des constituants solides. 



   Comme moyens pour atteindre une température de combustion suffisante, il a jusqu'ici été proposé le chauffage préalable, à un degré élevé approprié, de l'air de combustion pour la chaudière à vapeur, ainsi que le travail avec une température élevée du gaz de gueulard du four à cuve. La présente invention se propose de fournir à la technique, - pour certaines conditions de fonction- nement du four à cuve, qui rendent difficile ou impossible l'utilisation des moyens indiqués, - une mesure additionnelle permettant d'atteindre le but re- cherché.

   Dans le cas de certaines conditions de fonctionnement du four à cu- ve bas, - par exemple lorsqu'une quantité de fer aussi grande que possible doit être extraite par unité de charbon chargé, - il n'est en effet pas pos- sible de marcher avec une température élevée du gaz de gueulard; en outre, le pouvoir calorifique du gaz de gueulard diminue dans le cas d'un tel mode de fonctionnement. Le résultat de ces deux circonstances est qu'on ne peut atteindre une température suffisamment élevée de combustion du gaz de gueu- - lard qu'avec un réchauffage préalable, à un degré élevé non   aconcmique,   de l'air de combustion.Une teneur élevée du lit de fusion en H20 et C02 agit dans le même sens.

   Conformément à l'invention, dans de tels cas, on brûle dans la chambre de combustion de la chaudière, outre le gaz de gueulard, encore un combustible secondaire. Comme tels combustibles secondaires con- viennent des substances gazeuses, liquides ou solides, qui, par elles-mêmes, en brûlant avec l'air préalablement réchauffé, donnent une température de combustion plus élevée que celle nécessaire pour produire la fusion des con- tituants solides du gaz'de gueulardo Il apparaît particulièrement avanta- geux de prévoir à cet effet un chauffage additionnel au charbon pulvérisé pour la chambre de combustion de la chaudière. L'emploi et la disposition d'un chauffage additionnel au charbon pulvérisé constituent, encore pour d'autres motifs, une mesure complémentaire importante pour le système combi- né de four à cuve et de chaudière à vapeur.

   Le four à cuve fonctionne le mieux avec une matière en grains, dont la teneur en poussière ne doit pas dépasser une limite supérieure déterminée, par exemple 20   %.   Si l'on fait arriver, à un système combiné de four à cuve et de chaudière à vapeur, du charbon fin avec une grosseur de grain de 0 - 10 mm, il est avantageux, conformément à la présente invention, de charger le charbon fin avec une grosseur de grain de 3-10 mm dans le four à cuve bas et d'utiliser le charbon fin d'une gros- seur de grain inférieure à 3 mm, le cas échéant après division additionnel- le, pour le chauffage auxiliaire de la chaudière. 



   L'utilisation, selon l'invention, du chauffage auxiliaire men- tionné de la chaudière permet d'atteindre un autre objet, à savoir, éliminer une difficulté fondamentale importante du système combiné de four à cuve et de chaudière à vapeur, difficulté qui se présente lorsqu'on doit, dans le four à cuve bas, fondre des produits de valeur élevée, par exemple de la fon- te de moulage. Le prélèvement d'énergie est en effet soumis en général à des variations, qui sont normalement égalisées, sur le côté de la chaudière à va- 

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 peur, par réglage de la quantité de combustible et de la quantité d'air de combustion.Ce réglage permanent et poussé serait difficile à réaliser dans le cas d'un système combiné de four à cuve et de chaudière à vapeur, si on doit obtenir un produit fondu de valeur élevée uniforme.

   Des variations fré- quentes de la quantité de vent, qui représente normalement le constituant facile à régler dans le fonctionnement du four à cuve bas, empêchent un fonc- tionnement uniforme du four. Dans ces conditions, l'utilisation mentionnée d'un combustible auxiliaire dans la chaudière à vapeur signifie une élimina- tion complète des difficultés mentionnées. Le réglage de l'apport de chaleur dans la chaudière à vapeur a lieu, conformément à l'invention, par le dosage du combustible secondaire, par exemple du charbon pulvérisé et de son air de combustion. Le four à cuve bas travaille, dans le cas de ce mode de fonction- nement selon l'invention, de façon permanente avec une charge uniforme et est par suite en état de donner un produit de fusion de valeur élevée, uni- forme. 



   Dans le cinquième exemple de réalisation de la présente inven- tion, il s'agit d'un procédé de fonctionnement d'un four à cuve (par exemple d'un haut-fourneau ou d'un four à cuve bas ou d'un générateur   à   coulée) avec coulée liquide en combinaison avec un foyer (par exemple une chaudière à va- peur), dans lequel la production de fer est notablement diminuée dans le cas du fonctionnement comme four à cuve, ou est accrue dans le cas du fonctionne- ment comme générateur à coulée.

   Les avantages pouvant être atteints par le procédé selon l'invention ressortent de la description suivante, qui expli- que en même temps les différences du nouveau procédé par rapport aux procé- dés connus 
On connait des fours   à   cuve à coulée liquide des produits non évacués à l'état gazeux, fours à cuve dont le but principal est de produire, à partir-du combustible chargé, un gaz de valeur aussi élevé que possible. 



  Ce gaz est amené, épuré ou non épuré, à l'état chaud ou froid, à un foyer (par exemple une chaudière à vapeur ou un four industriel) pour y être brû- léo Le but de cette combustion et en particulier le rendement de   l'opéra-   tion de combustion rendent nécessaire que le gaz produit dans le four à cu- ve parvienne au foyer avec une puissance calorifique aussi élevée que pos- sible. De tels fours à cuve, servant à la production de gaz, sont en géné- ral appelés des générateurs à coulée. Pour pouvoir réaliser sans difficul- té l'opération au four à cuve avec coulée liquide, on ajoute au combustible des fondants, tels que chaux, scorie, minerais de fer et autres.

   Grâce à ces fondants, le point de fusion élevé des cendres de charbon est abaissé à un degré admissible, de sorte que l'on peut sans difficulté faire couler la scorie du four. Dans ce mode de fonctionnement des générateurs à coulée, on obtient toujours aussi de petites quantités de fer liquide, qui sont coulées avec la scorie. Ce fer provient en partie du fer contenu dans les cendres du charbon et, pour une autre partie, du fer contenu dans les fondants ajou- tés. Il viendrait facilement à l'esprit d'augmenter la quantité de fer, ex- traite par l'opération au générateur à coulée, en augmentant l'addition de minerai au combustible, pour obtenir une plus grande économie de l'opéra- tion.Mais cette mesure ne peut normalement pas être appliquée, parce qu'il en résulterait une détérioration notable du gaz.

   Il faut en effet, pour la réduction de minerai, une grande consommation de chaleur, de sorte que la puissance calorifique du gaz produit diminue dans la mesure où l'on utilise la puissance calorifique du combustible pour la réduction du minerai. 



   On connaît en outre des fours à cuve à coulée liquide et d'un usage général, dans lesquels le but principal est l'obtention d'une quantité aussi grande que possible de fer par unité de combustible chargé. Il résulte naturellement de ce problème que le gaz, recueilli dans cette opération com- me sous-produit, ne possède qu'une puissance calorifique relativement fai- ble et est de valeur relativement faible comme combustible gazeux. De tels gaz ne peuvent, dans beaucoup de fours industriels, pas être employés en rai- son de leur faible puissance calorifique, et leur combustion dans une chau- dière à vapeur n'est possible qu'à l'état épuré.

   Il a en effet été constaté 

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 qu'il est avantageux, en raison de la teneur élevée de tels gaz de gueulard de fours à cuve en poussières à point de fusion relativement bas,   d'effec-   tuer la combustion, à une température supérieure à la température de fusion des poussières, dans une chaudière à chambre de fusion.Mais ceci suppose   @   que la puissance calorifique du gaz est suffisamment élevée pour atteindre, en tenant compte du chauffage préalable de l'air, la température de combus- tion nécessaire.Si, par contre, on dispose d'un gaz d'une puissance calori- fique moindre à brûler, comme par exemple du gaz de gueulard du haut-four- neau - prototype d'un four à cuve servant principalement au traitement métal- lurgique de minerai -, le gaz doit normalement, avant la combustion,

   être dé- barrassé des poussières qu'il contient, car ainsi seulement une combustion sûre est possible dans une chaudière sans obtention, à l'état de fusion com- plète, des poussières contenues dans le gaz. Le générateur à coulée et le haut-fourneau constituent les genres de fours à cuve adaptés l'un à la pro- duction de gaz et l'autre au traitement métallurgique.L'un des produits - gaz ou fer - est le produit principal, l'autre est le sous-produit. 



   La présente invention porte sur une réalisation d'un nouveau gen- re de l'opération au four à cuve, à effectuer avec du combustible, du mine- rai de fer et,dans certaines circonstances, avec des matières d'addition, opération dans laquelle les deux produits - gaz et fer - constituent des pro- duits principaux d'un rang sensiblement égal.

   L'opération selon l'invention représente par suite un mode de fonctionnement dans lequel on ne produit pas du gaz aussi bon que dans le fonctionnement proprement dit du générateur à coulée et on ne produit pas autant de fer que dans le traitement métallurgi- que proprement dit - par exemple dans le haut-fourneau, - mais dans lequel la qualité du gaz est encore suffisante pour permettre par exemple une com- bustion directe du gaz chaud non-épuré dans la chaudière à chambre de fusion et dans lequel la quantité de fer par tonne de combustible chargé est encore si importante qu'elle exerce une influence décisive sur l'économie de   l'en-   semble de l'opération.Selon le genre de four à cuve employé - générateur à coulée, d'une part, ou haut-fourneau ou four à cuve bas, d'autre part-,

   le procédé selon l'invention constitue un fonctionnement de générateur à coulée avec production notablement accrue de fer ou un fonctionnement de haut-four- neau ou de four à cuve bas avec production réduite de fer* Dans le sens de l'appréciation adoptée, jusqu'ici sur le fonctionnement d'un générateur   à   coulée ou d'un haut-fourneau ou four à cuve bas, la définition précédente du procédé selon l'invention apparait comme un paradoxe, ce qui permet déjà de reconnaître le genre particulier du problème posé et résolu conformément à la présente invention. 



   La présente invention a une signification particulière pour le fonctionnement d'un four à cuve, dans le cas où l'on doit traiter des mine- rais pauvres en fer. De tels minerais pauvres en fer, par exemple avec une teneur de 25 % environ en fer, étaient jusqu'ici, dans le procédé normal de traitement métallurgique au haut-fourneau, mélangés avec des quantités rela- tivement faibles de minerais plus riches, car l'utilisation exclusive des mi- nerais pauvres en fer dans le procédé de traitement métallurgique employé jusqu'ici donnait lieu à une consommation trop élevée de combustible et n'é- tait par suite pas économique.

   Il a été fait la constatation surprenante qu'on peut, dans le procédé selon l'invention, par la combinaison   d'un   four à cuve avec une chaudière, traiter des minerais de fer avec par exemple 25 % seule- ment de fer, sans addition de minerais plus riches en fer, directement et avec un rendement économique élevé. Il est particulièrement surprenant qu'on peut en outre satisfaire encore à la condition aggravante d'employer comme combus- tible un charbon à teneur élevée en cendres. Il serait complètement impossi- ble de saitsfaire à ces conditions simultanément dans l'opération normale de traitement métallurgique au haut-fourneau ou au four à cuve bas, au point de vue économique.

   Par le procédé de traitement métallurgique selon l'invention, on peut par contre, observer par exemple avec le meilleur résultat les con- ditions opératoires suivantes: 
Le combustible consiste en un charbon avec une teneur en cendres 

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 de 25   %.     On   mélange au charbon du minerai avec une teneur en fer de 25 % en- viron.,On effectue la préparation du lit de fusion de telle manière que, d'une part, il existe environ 300 kg de fer par tonne de charbon chargé et que, d'autre part, on obtienne, autant que possible sans autres substances d'addition, à partir des cendres du charbon et de la gangue du minerai, un écoulement favorable de la scorie.

   La hauteur de la charge dans le four à cuve est maintenue si faible - par exemple 1,5 à 2 m - que le gaz de gueu- lard passe, avec une température d'environ 700 à 800 C dans la chambre de combustion de la chaudière à vapeur. On détermine la grosseur des grains du lit de minerai de telle manière - par exemple la plus grande partie de ces grains ayant de 20 à   40   mm - qu'il se produise une altération aussi faible que possible de la puissance calorifique par transformation de CO en CO2 par la décomposition du minerai de fer dans la partie supérieure du four à cuve. 



   Le précédent exemple de réalisation montre que le procédé selon l'invention, en ce qui concerne la hauteur de couche dans le four, la gros- seur des grains du lit de fusion, la consommation de combustible et le genre de combustible par tonne de fer, etc.., s'écarte complètement du mode opéra- toire des procédés métallurgiques connus.

   Le fait qu'on obtient malgré ce- la un rendement économique élevé est dû à ce que, dans ce procédé métallurgi- que, on emploie des matières premières de valeur moindre et que, contraire- ment au procédé métallurgique normal, la chaleur résiduelle, qui, dans celui- ci, apparait de façon prépondérante comme une grandeur négative, est recueil- lie comme deuxième sous-produit sous forme de gaz d'une puissance calorifi- que élevée ou est déjà recueillie sous forme de vapeur d'eau, lorsqu'on con- sidère le système combiné de four à cuve et de chaudière à vapeur comme un seul tout. 



   Il a également déjà été proposé des générateurs à coulée dans lesquels le gaz de gueulard chaud est amené directement à un foyer ou à une chaudière à vapeur pour y être brûlé. De telles solutions présentent toute- fois à peine encore des avantages par rapport à la chaudière à vapeur à chauf- fage au charbon pulvérisé, parvenue entre temps à son complet développement, en particulier par rapport à la chaudière à chambre de fusion   à   chauffage au charbon pulvérisé. C'est seulement par le fait que, conformément à la présen- te invention, ce procédé composite a été transformé en une opération métallur- gique avec le fer comme second produit principal qu'il a été obtenu une éco- nomie excellente et ainsi la nécessité technique de l'application pratique du procédé selon l'invention. 



   Le sixième exemple de réalisation de la présente invention est constitué par un procédé pour l'utilisation des combinaisons précédemment décrites d'un four à cuve avec un foyer, lorsque ceux-ci servent au traite- ment métallurgique de minerais de fer pauvres à gangue riche en silice, et il consiste en ce que, en appliquant le procédé de fusion fortement acide, on emploie comme combustible du charbon riche en cendres. Les avantages tech- niques pouvant être obtenus avec un tel procédé résultent des explications ci-après. 



   Une grande partie des minerais de fer a une faible teneur en fer, par exemple inférieure à 30 %, et une gangue riche en silice, par exemple à 50 % ou davantage de SiO2; c'est par suite un problème très important de dé- couvrir le traitement métallurgique le plus avantageux possible au point de vue technique et en même temps économique de tels minerais de fer. 



   Le traitement métallurgique direct des minerais mentionnés dans le procédé normal au four à cuve, par exemple au haut-fourneau, est possible; toutefois il exige, pour obtenir un écoulement approprié de la scorie, des matières d'addition qui rendent non-économique le mode opératoire dans beau- coup de cas. On peut par exemple traiter au haut-fourneau les minerais avec un indice normal de scorie (CaO: SiO2 = 1,2 à 1,4), mais on doit ajouter tant de chaux qu'une consommation très élevée de combustible devient ainsi néces- saire.

   Même dans le cas de la formation d'une scorie acide (indice de scorie 0,9 à 1,1), la consommation de chaux et par suite aussi la consommation de 

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 combustible sont encore si élevées qu'un traitement métallurgique économique des minerais de fer acides et pauvres n'est possible avec ce mode opératoire que pour d'autres circonstances particulièrement favorables. 



   Enfin, il a été réalisé, pour des minerais de ce genre, le procé- dé de fusion très acide, dans lequel l'indice de scorie est si fortement abais- sé (0,3 à 0,5) qu'on en sort essentiellement sans addition de chaux. Mais, pour pouvoir fondre au four à cuve des scories de ce genre, on doit surmonter une difficulté importanteoLes scories riches en silice sont, aux températu- res normales de l'ouvrage d'un four à cuve, relativement visqueuses, de sorte que la coulée de celles-ci à partir du four est difficile ou même impossible. 



   On a constaté que de telles scories deviennent suffisamment fluides lorsqu'- elles présentent une teneur plus élevée en FeO (environ 3-5 %) et en alca- lis (plus de 20 %). On effectue par suite le procédé de fusion très acide, dans son mode normal de réalisation, en ajoutant au lit de fusion des alcalis (par exemple des scories au carbonate de soude), et en réglant ainsi une te- neur déterminée de la scorie en alcalis. Cette nécessité de l'addition   d'al-   calis au lit de fusion limite les possibilités économiques du procédé de fu- sion très acide, tout au moins pour des minerais pauvres en fer, car la quan- tité relativement grande de scorie, résultant de la grande proportion de la gangue, exige, outre une consommation élevée correspondante de combustible, également encore une addition importante d'alcalis. 



   On a jusqu'ici été d'avis que l'on doit traiter des minerais de fer pauvres de ce genre avec un combustible aussi pauvre que possible en cen- dres, pour ne pas augmenter la grande quantité de scorie, provenant du mine- rai,inutilement encore par les cendres du combustible.Mais il a été fait la constatation surprenante que, contrairement à cette règle suivie jusqu'ici, on obtient un procédé métallurgique particulièrement favorable lorsqu'on trai- te un minerai de fer pauvre avec un charbon riche en   cendresa   Les cendres de charbons de presque toutes les provenances connues présentent en effet,   ou-   tre des quantités la plupart du temps notables en oxydes de fer,

   une propor- tion d'alcalis importante pour le but considéréo Cette teneur en alcali per- met la formation d'une scorie très acide dans l'opération au four à cuve avec de bonnes propriétés de fluidité de la scorie, sans qu'on ajoute des al- calis provenant de l'extérieur, comme cela était nécessaire jusqu'ici pour cette opération. Mais, comme la proportion en alcalis dans les cendres de charbon n'est la plupart du temps pas supérieure à   3-4 %   et dépasse rarement 5 %, la mesure apparemment paradoxale, mentionnée plus haut, est avantageu- se, à savoir qu'on doit traiter un minerai à teneur élevée en gangue avec un charbon à teneur élevée en cendres, car c'est ainsi seulement qu'on peut obtenir dans la scorie résultante une teneur suffisamment élevée en alcalis sans addition d'alcalis provenant de l'extérieur.

   Pour le procédé de traite- ment métallurgique selon l'invention, on obtient ainsi la règle générale, qui est en contradiction avec tous les principes reconnus jusqu'ici de la technique métallurgique: le charbon, employé pour le traitement métallurgi- que, doit normalement avoir une teneur en cendres d'autant plus élevée que le minerai de fer est plus pauvres, c'est-à-dire que sa gangue est plus ri- che en silice. 



   Le procédé de traitement métallurgique selon l'invention est ex- pliqué par exemple par le mode de réalisation suivant: 
Le charbon employé pour le traitement métallurgique a par exemple la composition suivante (à l'état anhydre): 
 EMI13.1 
 
<tb> Charbon <SEP> pur <SEP> 73 <SEP> % <SEP> 
<tb> Cendres <SEP> 27 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Coke <SEP> pur <SEP> 55 <SEP> % <SEP> 
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> cendres
<tb> 
<tb> dans <SEP> le <SEP> coke <SEP> 33 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 14> 

 Analyse des cendres: 
 EMI14.1 
 
<tb> SiO2 <SEP> 47%
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Al2O3 <SEP> 31%
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> CaO <SEP> + <SEP> MgO <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Fe203 <SEP> 13 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Alcalis <SEP> 4%
<tb> 
 
Le minerai à traiter a par exemple la composition suivante (à l'état anhydre):

   
 EMI14.2 
 
<tb> SiO2 <SEP> 18 <SEP> %
<tb> 
<tb> CaO <SEP> + <SEP> MgO <SEP> 8,5 <SEP> %
<tb> 
<tb> 
<tb> Al2O3 <SEP> 3,5 <SEP> %
<tb> 
<tb> 
<tb> Fe203 <SEP> 53 <SEP> %
<tb> 
<tb> 
<tb> Perte <SEP> au <SEP> feu <SEP> et
<tb> 
<tb> autres <SEP> 17 <SEP> %
<tb> 
 
Les matières premières mentionnées ci-dessus ont été réunies en un lit de fusion pour four à cuve, conformément au procédé selon   l'inven-   tion, de sorte qu'on a obtenu un indice de scorie (CaO + MgO): SiO2 =0,3% environ. La teneur en alcalis représente environ 2 % de la scorie.

   Dans une scorie de ce genre, on peut, sans subir de pertes en fer nuisant à l'é-   conomie,   laisser monter la teneur en fer jusqu'à 5 % et davantage et obte- nir ainsi l'avantage d'une réduction additionnelle de la viscosité de la sco- rie, car les cendres cu charbon amènent des quantités notables de fer et compensent la perte de fer dans la scorie. 



   Le traitement métallurgique selon l'invention de minerais pau- vres en fer et à gangue riche en silice avec du charbon riche en cendres est par ailleurs complété de façon avantageuse et dans une mesure importante par les caractéristiques suivantes de l'invention..Les quantités de scorie ré- sultant de ce procédé, rapportées à l'unité de fer extrait, sont inhabituel- lement élevées. Dans l'exemple précédemment mentionné, la quantité de scorie est approximativement égale à 1,5 fois la quantité de fer. Ceci a pour con- séquence une consommation relativement élevée de coke dans l'ouvrage du four, et il se produit un accroissement correspondant de la quantité de gaz de gueulard et de la chaleur résiduelle entraînée par le gaz de gueulard.

   Con- formément à l'invention, on utilise cette chaleur résiduelle de l'opération métallurgique pour le même but, auquel serait autrement utilisée l'énergie thermique contenue dans le charbon. Une consommation élevée de coke dans le four à cuve n'est manifestement pas nuisible à l'économie du procédé selon l'invention, lorsqu'on fait arriver la chaleur entraînée par le gaz de   gueu-   lard, qui représente de loin le poste le plus important de perte de chaleur de l'opération métallurgique, sans pertes à une chaudière à vapeur pour la production de vapeur. Dans l'application de cette idée fondamentale, le four à cuve est par suite, conformément à l'invention, réuni étroitement à une chaudière à vapeur de manière à constituer organiquement un seul tout.

   Le gaz de gueulard quittant le four est amené par de courtes conduites calorifugées à la chambre de combustion d'une chaudière à vapeur et est brûlé en cet en- droit avec de l'air secondaire. H a été reconnu particulièrement avantageux de disposer la chambre de combustion d'une chaudière à chambre de fusion di- rectement au-dessus du four à cuve. 



   Une telle installation combinée de four à cuve et de chaudière à 

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 vapeur travaille également avec un rendement économique excellent dans le cas d'une production relativement faible de fer par tonne de charbon chargé. On peut, par exemple, dans le mode opératoire précédemment mentionné, préparer un lit de fusion avec environ 850 kg de minerais pauvres en fer et riches en silice pour 1 tonne de charbon riche en cendres et obtenir ainsi environ 
300 kg de fer par tonne de charbon.La combinaison du four à cuve avec la chaudière à vapeur assure, dans ce cas également, malgré la proportion rela- tivement faible de fer, un rendement économique élevé de l'opération. 



   Dans le septième exemple de réalisation de l'invention,   le   sys- tème combiné de four à cuve et de chaudière à vapeur est construit de telle manière qu'au moins la chambre de combustion de la chaudière à vapeur soit disposée au-dessus du four à cuve au voisinage de la ou des ouvertures de sor- tie du gaz, par exemple directement au-dessus du four à cuve, et soit reliée à la chambre collectrice de gaz du four à cuve par au moins une amenée de gaz (par exemple des tubes ou des ouvertures d'amenée de gaz).

   Ce septième exem- ple de réalisation présente la construction détaillée suivante : 
Un système combiné de four à cuve et de chaudière à vapeur, con- struit conformément à l'invention, peut par exemple être agencé de telle ma- nière que la chambre de combustion de la chaudière soit disposée au-dessus du four à cuve, mais que, entre la partie supérieure du four, constituant la chambre collectrice de gaz, et la chambre de combustion de la chaudière, il soit prévu un ou plusieurs fonds sensiblement horizontaux, à travers lequel ou lesquels un ou plusieurs tubes ou ouvertures de passage du gaz permettent l'insufflation du gaz de gueulard dans la chambre de combustion de la chau-   dièreo   L'air de combustion (air secondaire)

   est ajouté au gaz de gueulard avantageusement sur le trajet du four à cuve à la chambre de combustion de la chaudière ou lors de   l'insufflation   dans cette chambre, par exemple au mo- yen d'un brûleur normal pour l'admission de gaz et d'air à la chaudière.Le système combiné de four à cuve et de chaudière à vapeur précédemment mention- né se caractérise surtout par le fait que, en raison de la combustion rapi- de du gaz de gueulard chaud, il est seulement nécessaire de prévoir une cham- bre de combustion relativement petite de la chaudière.

   Il est par conséquent possible de développer la chaudière, comme une chaudière à un seul carneau, seulement en hauteur, sans atteindre une hauteur de construction d'une gran- deur inadmissible de l'ensemble du système combiné, surtout lorsque le four à cuve présente lui-même une faible hauteur de chargement et par suite une hauteur de construction qui n'est pas trop grande.Le four   à   cuve avec la chaudière à un seul carneau construite par dessus présente l'avantage addi- tionnel d'un encombrement minimum et de la liberté complète du carneau au point de vue de   l'emplacement   des parties de l'installation disposées avant ou après le système combiné de four à cuve et de chaudière à vapeur.

   Lorsque l'opération à réaliser dans le four à cuve exige une hauteur de chargement relativement grande, par exemple lorsqu'on doit, dans le cas de l'obtention de fer dans la cuve du four,atteindre une réduction indirecte du minerai aussi complète que possible, la hauteur plus grande nécessaire du four à cu- ve peut rendre impossible le développement de toute la chaudière en hauteur. 



  Dans ce cas, il est avantageux de réaliser, conformément à l'invention, la disposition du système combiné de four à cuve et de chaudière à vapeur de telle manière que, directement au-dessus du four à cuve, il ne se trouve es- sentiellement que la chambre de combustion de la chaudière, qui est à nouveau séparée dans l'espace, par des fonds intermédiaires, de la partie supérieure du four et qui est raccordée à cette partie supérieure du four par des tubes sensiblement verticaux.

   Les parties restantes de la chaudière se trouve alors dans un carneau descendant, qui est disposé à côté du four à cuve et qui est éloigné de celui-ci seulement d'une distance telle que les opérations dans le four à cuve puissent être réalisées sans être compromises par ces parties du système combinéo On peut également, à partir de la chambre de combustion de la chaudière, développer la chaudière dans une direction plus horizontale dans l'espace, de sorte que par exemple la totalité de la chaudière ou d'as- sez grandes parties de celle-ci soient disposées sur une plateforme située au-dessus du four à cuve. Enfin, pour des raisons particulières, par exemple 

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 lorsque les dispositifs de chargement l'exigent, la chambre de combustion peut également être décalée par rapport à l'axe du four.

   Dans ce cas, il n'est pas nécessaire que la face limite inférieure de la chaudière à vapeur soit si- tuée au-dessus du plan du gueulard du four à cuve; mais une caractéristique très importante d'une telle disposition consiste en ce que la chambre de com- bustion de la chaudière à vapeur est disposée à une distance aussi faible que possible du tube ou des ouvertures de sortie des gaz du four à cuve et s'a- dapte dans une mesure aussi complète que possible à cette condition principa- le par une forme et une position appropriées dans l'espace. Sur ce point ain- si que sur d'autres points, il faut par suite toujours veiller à ce que la construction détaillée de la chaudière à vapeur et son développement dans une direction plus verticale ou plus horizontale soient volontairement subordon- nés à la condition de coordination avec le four à cuve. 



   La construction selon l'invention d'un système combiné de four à cuve et de chaudière à vapeur permet - et ceci constitue une caractéristique importante additionnelle de la présente invention - un chauffage préalable particulièrement avantageux du vent, destiné au four à cuve, dans le disposi- tif de chaudière a vapeur. Il est bien connu que les appareils employés pour le chauffage préalable du vent, tels que les Cowper, exigent pour leur fonc- tionnement un gaz de gueulard épuré dans une grande mesure. Etant donné que, conformément à l'invention, le chauffage préalable du vent pour le four à cu- ve, ainsi que le chauffage préalable de l'air de combustion pour la chaudière sont reportés dans la dernière partie du dispositif de chaudière, il n'est pas nécessaire de tenir compte des impuretés contenues dans le gaz.

   Le chauf- fage préalable de l'air de combustion de la chaudière n'est la plupart du temps pas accru au-delà de   450 C   environ. Par contre, il est nécessaire dans beaucoup de cas d'effectuer le chauffage préalable du vent pour le four à cuve à une température notablement plus élevée. Pour cette raison, il est avantageux de construire le dispositif de chauffage préalable du vent de tel- le manière que la chaudière à vapeur fournisse deux qualités d'air préalable- ment chauffé: l'une des qualités, avec une pression en général plus faible et une température plus basse, pour la chambre de combustion de la chaudière a. vapeur, et la deuxième qualité, à pression plus élevée et température plus élevée, comme vent pour le four.

   Il est en outre prévu, contrairement à la construction normale de chaudières, d'employer pour les éehangeurs de   tem-   pérature, pour le chauffage préalable de l'air, des alliages conformément aux températures plus élevées. 



   Selon une caractéristique additionnelle de la présente inven- tion, on utilise les pertes de chaleur par refroidissement du four à cuve à la production de vapeur, et des organes correspondants du four à cuve sont intercalés dans le système d'utilisation de chaleur de la chaudière   à   va- peur. Il est connu que 3 % et davantage de la chaleur utile du combustible sont perdus par le refroidissement du four à cuve. Ce montant peut être nota- blement réduit si on effectue par exemple le refroidissement de la cuve et, dans certaines circonstances, le refroidissement des étalages et de   l'ouvra-   ge du four au moyen d'éléments refroidisseurs à circulation d'eau, dont le circuit est raccordé au système de chaudière. 



   Dans un système combiné de four à cuve et de chaudière à vapeur, il faut, dans certaines circonstances, - par exemple lorsque le four à cuve est destiné à la production de   fer -   compter avec le fait qu'il se produit des variations dans la quantité et la qualité du gaz de gueulard amené à la chaudière à vapeur. Par exemple, le mode de fonctionnement d'un four à cuve rend de temps en temps nécessaires de courts arrêts. Pour atteindre malgré cela une production uniforme de vapeur d'eau de la chaudière, il est avanta- geux, conformément à l'invention, pour un système combiné de four à cuve et de chaudière à vapeur, de prévoir un chauffage additionnel réglable pour la chaudière à vapeur. En raison de la facilité du réglage, il est avantageux d'employer, comme combustible additionnel, du gaz, de l'huile ou du charbon pulvérisé.

   Mais l'obtention d'une production uniforme de vapeur peut égaie- 

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 ment être atteinte par l'emploi d'un accumulateur de vapeur. 



   Un avantage technique additionnel important du système combiné de four à cuve et de chaudière   à   vapeur selon l'invention résulte du chauf- fage préalable particulier du vent destiné au four à cuve. Dans les fours à cuve connus,qui travaillent avec chauffage préalable du vent, en particu- lier dans de tels fours qui exigent un chauffage préalable du vent au-delà de 500 C environ, il est nécessaire d'admettre dans l'appareil de chauffage préalable du vent = par exemple des Cowper ou des récupérateurs - du gaz de gueulard épuré dans une grande mesure en vue de sa combustiono C'est un grand avantage du système combiné selon l'invention que le chauffage préa- lable du vent a lieu avec du gaz de gueulard non épuré,

   de sorte qu'on réa- lise une économie importante de frais d'installation.Par le fait que la to-   talité   du bitume contenu dans le gaz de gueulard est brûlé en gaz permanents dans la chambre de combustion située au-dessus du four à cuve, le dépôt de suie dans le système tubulaire du réchauffeur préalable d'air est pratique- ment exclu.

   Dans beaucoup de cas, il est avantageux d'élever la température dans la chambre de combustion à un point tel que les poussières minérales contenues dans le gaz de gueulard soient complètement fondues, car dans ce cas la plus grande partie de ces poussières est séparée sur une grille de granulation.Si, dans de tels cas, la production de vapeur du système est li- mitée à un minimum, il est avantageux d'utiliser au moins le faisceau tubu- laire de la grille de granulation pour la production de vapeur, car, dans le cas de l'admission d'air sur ce faisceau tubulaire et de l'utilisation de celui-ci pour le chauffage préalable de l'air, les températures des tubes s'élèveraient trop fortement.Mais il existe également la possibilité de sup- primer complètement la production de vapeur dans le système selon l'inven- tion lorsqu'on utilise les faisceaux tubulaires,

   qui doivent supporter une charge élevée, faisceaux tubulaires   auxquels   peut également appartenir   le .re-   vêtement de la chambre de combustion, pour le chauffage d'air qui se trouve à un niveau de pression notablement plus élevé, par exemple au-dessus de 20 atm, car dans ce cas la transmission de chaleur est notablement accrueo De telles combinaisons ne sont en général possibles qu'en association avec des turbines à air chaud.

   On peut également réaliser ce mode opératoire en ne brûlant, dans la chambre de combustion disposée au-dessus du four à cuve, pour le gaz de gueulard, que la partie qui est nécessaire pour le chauffage préalable du vent, tandis que l'autre partie du gaz, qui est en général plus grande, est soumise à une opération normale d'épuration de gaz et est utili- sée à l'état de gaz   épuré.   



   La caractéristique essentielle du huitième exemple de réalisation du système combiné de four à cuve et de chaudière à vapeur selon la présente invention consiste en ce que deux fours à cuve au moins sont reliés à une chaudière à vapeur de telle manière qu'ils fournissent du gaz à celle-ci. 



  Lorsqu'on fait fonctionner le four à cuve avec coulée liquide, et en parti- culier lorsque le four à cuve est simultanément destiné à l'obtention de fer, un tel système combiné implique des difficultés importantes en raison des pro- ductions relativement inégales de gaz du four à cuve, - alors que, pour le fonctionnement d'une chaudière, l'une des conditions les plus importantes est l'amenée et la combustion aussi uniformes que possible et réglables aussi exactement que possible du combustible.Mais le fonctionnement de fours à cu- ve à coulée liquide, en particulier de fours à cuve qui servent à l'obtention de fer, comporte certaines Irrégularités.

   Celles-ci reposent, en particulier, sur la perméabilité variable et difficile à régler de la zone de fusion du four par rapport au gaz, et en outre sur des phénomènes de séparation du mé- lange du lit de fusion composé de plusieurs constituants, et en particulier sur la discontinuité qui est provoquée dans le fonctionnement du four par la coulée périodique. 



   La présente invention fournit une solution du problème consis- tant à adapter autant que possible l'un à l'autre la production de gaz par le 

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 four à cuve et le besoin de gaz de la chaudière. Les mesures selon l'inven- tion concernent le cote du four à cuve. Elles partent de la constatation que, dans le cas de l'addition des effets de plusieurs organes, du même gen- re par eux-mêmes, dont les effets individuels sont soumis à des variations notables mais irrégulières, la somme des effets présente des variations plus faibles.

   L'application de cette constatation au cas présent consiste en ce que, au lieu d'un seul four à cuve coopérant organiquement avec une chaudiè- re à vapeur, on dispose deux ou un plus grand nombre de fours à cuve - dont chacun possède une production réduite de façon correspondante -, de sorte que deux ou un plus grand nombre de fours cèdent leur gaz à une chaudière à vapeur. L'action de cette mesure sur l'ensemble du système est la suivante: 
La variation de la production de gaz, exprimée en puissance ca- lorifique, est par exemple de +¯ 10   %.   La puissance calorifique consiste en chaleur sensible et en chaleur chimiquement liée. Si l'on divise le grand four à cuve en deux fours ayant chacun la moitié de la capacité de produc- tion de celui-ci, chacun d'eux doit fournir 50 % de la production totale de gaz.

   Son propre écart dans la production de gaz est -encore de 10 % de ces 50 %,   c'est-à-dire   5 % de la quantité totale de gaz.  Comme   ces variations irrégulières se compensent dans une grande mesure lorsqu'on réunit.les gaz provenant de plusieurs fours, on peut par suite, dans le cas de la réparti- tion de la production totale de gaz à deux fours à cuve, compter avec une variation qui n'est pas supérieure à   2-3 %   environ. 



   La répartition, conformémentà l'invention,de la production to- tale des fours à cuve présente encore un autre avantage important, qui est basé sur le fait que des chaudières à vapeur exigent dans la plupart des cas qu'on puisse régler-notablement et rapidement leur production. Si la chaudiè- re à vapeur est combinée avec un seul four à cuve, ce réglage de la   produc-   tion de la chaudière provoque une forte variation dans le fonctionnement du four à cuve, qui se fait sentir dans la nature et la quantité de ses pro- duits. Un fonctionnement convenable d'un four à cuve combiné avec une seule chaudière à vapeur, soumise au réglage, n'est par suite pas possible ou est tout au moins rendu difficile. 



   Conformément à l'invention,, dans le cas où deux ou un plus grand nombre de fours à cuve doivent fournir à une chaudière le gaz qu'ils produisent, on fait fonctionner l'un des fours comme four de réglage, tan- dis qu'on fait fonctionner l'autre ou les autres fours aussi régulièrement que possible et seulement ou de façon prépondérante d'après les points de vue métallurgiques.L'un au moins des fours à cuve, travaillant dans la   com-   binaison selon l'invention, peut alors fournir de façon permanente des pro- duits de haute valeur et uniformes, avec une diminution simultanée très im- portante dans la variation de la production de gaz pour la chaudière à va- peur. 



   Le neuvième exemple de réalisation de l'invention consiste en un système combiné de four à cuve et de chaudière à vapeur, qui comporte un refroidissement du four à cuve, dans lequel le four à cuve est muni d'élé- ments refroidisseurs individuels à circulation d'eau, avec lesquels la quan- tité d'eau s'échappant en cas de fuite est automatiquement limitée. 



   Dans un système combiné de four à cuve et de chaudière à va- peur, muni d'un tel dispositif de refroidissement de four à cuve, il est par- ticulièrement avantageux d'utiliser le refroidissement du four à cuve pour le chauffage préalable de l'eau d'alimentation de la chaudière à vapeur. 



   On connait déjà des dispositifs de refroidissement de fours à cuve, dans lesquels, par exemple, le four est, dans sa partie chaude, en- touré d'une chemise à circulation d'eau, dans laquelle on produit de l'eau chaude ou de la vapeur. Mais l'emploi de ces dispositifs connus de refroi- dissement de fours à cuve ne s'est pas développé, surtout dans le cas de fours à cuve qui servent à l'obtention de fer, car cette chemise à circula- 

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 tion d'eau représente, dans le cas de la présence de fer liquide, une grave source de dangers.La possibilité, accrue précisément dans un tel mode de fonctionnement, d'un défaut d'étanchéité de la chemise à circulation d'eau aurait en effet pour conséquence la pénétration d'eau dans la chambre du four,

   éventualité qu'il est difficile de contrôler et dont on ne peut prévoir les conséquences et qui, dans certaines circonstantes, pourrait provoquer des ex- plosions dans la chambre du four. 



   La présente invention évite ces inconvénients et se propose d'u- tiliser la chaleur de l'eau de refroidissement également dans le cas de fours à cuve qui produisent du fer à l'état liquide ou dans lesquels il existe des conditions qui empêchaient jusqu'ici l'utilisation de la chaleur de l'eau de refroidissement en conservant la sécurité de fonctionnement. Ce problème est résolu, conformément à l'invention, par le fait que la chemise à circulation d'eau est remplacée par un nombre assez grand d'éléments refroidisseurs, dont chacun est construit comme un petit générateur de vapeur et comporte une ar- rivée réglable de l'eau de condensation.

   La sécurité de fonctionnement désirée est obtenue en particulier par le fait qu'il est prévu des dispositifs qui, lorsqu'il se produit une fuite dans un tel élément refroidisseur, assurent l'obturation la plus rapide de cet élément par rapport à l'arrivée d'eau ou sa mise automatique hors circuit. 



   Il est décrit ci-après deux modes différents de refroidisse- ment du four à cuve : 
Le premier mode de refroidissement du four à cuve consiste dans l'application du principe de la chaudière de Schmidt au présent problème de refroidissement.La chaudière de Schmidt présente, comme il est connu, un circuit intérieur fermé d'eau de la chaudière, qui cède sa chaleur, à l'ex- térieur de la chaudière ou à l'extérieur de la région des gaz de chauffage, dans des échangeurs de température particuliers, à un circuit extérieur d'eau ou de vapeur d'eau, dans lequel une turbine à vapeur, par exemple, est inter-   calée   Conformément à l'invention, chaque élément de refroidissement du four à cuve est construit comme une chaudière de Schmidt, c'est-à-dire qu'il est parcouru par un circuit d'eau fermé, qui cède sa chaleur,

   en un endroit ap- proprié, à distance du four, dans un échangeur de température particulier, à un deuxième circuit d'eau ou de vapeur, dans lequel la chaleur est utili- séeCe deuxième circuit est avantageusement commun à tous les éléments re- froidisseursoAvec ce mode de refroidissement, la quantité d'eau, qui peut au maximum pénétrer dans le four à partir d'un endroit où il se produit une fuite, est limitée à la faible quantité qui est contenue dans le premier cir- cuit fermé de l'élément refroidisseur considéré. Par ailleurs, dans le cas   d'un   défaut d'étanchéité, même faible, la pression dans le premier circuit fermé de l'élément refroidisseur tombe rapidement, de sorte que le défaut peut être immédiatement décelé et que des contre-mesures appropriées peuvent être prises. 



   L'avantage du mode de refroidissement décrit du four à cuve con- siste, en outre de l'utilisation des pertes notables de chaleur dues au re- froidissement par eau, dans l'économie d'eau de refroidissement. Comme il est connu,notablement dans le mode de refroidissement employé jusqu'ici, en par-   ticulier   de   hauts=fourneaux.,   l'amenée des grandes quantités d'eau de refroi- dissement nécessaires en beaucoup d'endroits du four constitue un problème difficile. 



   La réalisation technique du refroidissement du four à cuve se- lon l'invention a lieu en se basant sur la suppression aussi complète que possible de tout risque en considération du traitement métallurgique assez rude. Les caractéristiques de construction d'un autre mode de refroidisse- ment du four à cuve sont les suivantes: 
On utilise des tubes de refroidissement à circulation d'eau avec 

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 un écoulement uniforme nettement dirigée On a utilisé jusqu'ici, pour le re- froidissement par eau de fours à cuve, des corps en forme de caissons, dans lesquels il se produit un écoulement irrégulier et complètement inégal. De tels corps sont, par exemple, les chemises à circulation d'eau de générateurs et de fours à cuve, les tuyères de soufflage coulées, les caissons à tuyères de soufflage, etc.. de fours à cuve et analogues.

   Comme exemple de la con-   structièn   améliorée conformément à l'invention, il est représenté   schémati-   quement sur la figo 3 la construction d'une tuyère de soufflage . 101 dési- gne le tube de refroidissement avec l'arrivée d'eau 102 et l'évacuation d'eau 103..De manière en soi connue, le tube de refroidissement est enroulé en hé- lice sur lui-même de telle manière qu'il revient sur lui-même et que l'arri- vée et l'évacuation de l'eau sont situées sur le même côté..   104   désigne le corps de tuyère à protéger par le tube de refroidissement 101 et qui peut être construit en plusieurs parties.

   Au lieu d'un tube enroulé en hélice au- tour de la tuyère, on peut, pour raccourcir le trajet de l'eau, également employer plusieurs tubes enroulés en hélice, avec arrivée et évacuation d'eau distinctes.Ces tubes enroulés en hélice sont alors disposés l'un à la suite de l'autre dans la direction de la tuyère, ou bien les différentes hélices sont enroulées l'une à l'intérieur de l'autre. Les tubes de refroidissement consistent, selon la transmission de chaleur nécessaire dans chaque cas, en cuivre électrolytique, en bronze, en acier,   etc...   



   La paroi du four elle-même est, conformément à l'invention, éga- lement refroidie par des tubes, qui s'étendent essentiellement en direction verticale ou essentiellement en direction horizontale; on peut également utiliser ces deux genres de tubes sur un même four. Les tubes verticaux ont en général l'avantage qu'ils permettent une circulation naturelle de l'eau, tandis que des tubes s'étendant dans une direction horizontale doivent avoir recours à une circulation forcée.Malgré cet inconvénient, on emploie, con- formément à l'invention, avantageusement des tubes horizontaux dans la par- tie inférieure du four à cuve, dans laquelle les produits liquides, tels que la scorie et le fer, exercent dans certaines circonstances une forte pres- sion de l'intérieur sur la paroi du four.

   Les tubes annulaires qui, dans une telle construction, sont disposés l'un au-dessus de l'autre et enveloppent de l'extérieur, par exemple l'ouvrage du four, peuvent supporter des forces notables en direction radiale et rendent superflu le fort blindage jusqu'ici nécessaire en cet endroit.Il suffit au contraire d'envelopper les tubes, de l'extérieur,avec une chemise en fer relativement mince, qui assure l'é- tanchéité du four au gaz. 



   Pour rendre aussi faibles que possibles les pertes par refroi- dissement, on rend aussi grand que possible l'écartement entre les tubes in- dividuels de refroidissement. Dans le cas de tubes à section transversale ovale, on dispose les tubes de telle manière que le grand axe de la section transversale soit situé dans la surface latérale du four.

   On peut également obtenir un écartement additionnel des tubes, avec un refroidissement aussi uniforme que possible du four, par le fait qu'on munit les tubes de nervures ou pointes métalliques, qui remplissent plus ou moins l'espace compris entre deux tubes adjacents.Dans des régions de la paroi du four dans lesquelles il faut compter sur la présence de scorie ou de métal liquide, on prévoit, conformément à l'invention, un revêtement des tubes ou un revêtement des in- tervalles entre les tubes avec des matières céramiques, qui résistent dans une grande mesure à l'attaque des produits liquides. 



   Comme telles matières céramiques il convient d'employer par exem- ple du carbure de silicium, une masse de charbon damée, ou d'argile réfrac- taire, ou de minerai de chrome, entre autres.On dispose avantageusement les tubes de refroidissement, pour réduire le dégagement de chaleur, dans une ma- tière isolante, par exemple de la terre d'infusoires.

   La fig. 4 représente schématiquement en coupe, une partie du creuset d'un four à cuve avec un système de refroidissement selon l'invention; la fig; 5 représente schéma- tiquement une section transversale du creuset d'un four avec le système de refroidissement correspondant. 105 désigne la maçonnerie réfractaire du 

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 four (figo 4 et 5). 106 désigne des tubes de refroidissement, de section transversale ovale, avec des pointes métalliques rapportées 107. 108 dési- gne la masse damée de minerai de chrome, qui entoure de tous côtés les tubes
106 et leurs pointes 107.

   109 désigne l'enveloppe métallique du four, étan- che au gaz 110 (figo 5) désigne le circuit primaire, fermé sur lui-même, de l'eau pour un élément refroidisseuro 111 désigne   l'échangeur   de tempéra- ture pour la transmission de chaleur à partir du circuit primaire 110 au cir- cuit secondaire ou circuit de travail 112, commun à tous les éléments refroi- disseurs avec une turbine à vapeur 113. 114 désigne l'organe indicateur ou autre, qui entre en action dans le cas d'une diminution de pression dans le circuit primaire 1100 
Dans le dixième exemple de réalisation de l'invention, il s'agit d'un système combiné de four à cuve et de foyer, dans lequel le foyer (par exemple une chaudière à vapeur) comporte un dispositif pour l'amenée d'air secondaire.

   Les caractéristiques particulières de cet exemple de réalisation et les avantages techniques pouvant être atteints avec celui-ci résultent des explications suivantes: 
Si, conformément à la présente invention, le gaz de gueulard, ob- tenu dans un four à cuve, sert au chauffage des chaudières à vapeur ou autres fours industriels, de tels appareils de chauffage 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 une base essentielle addition-   nelle   de la présente invention, qui est caractérisée par les points suivants: La hauteur de la couche dans le four à cuve, fonctionnant principalement avec du vent préalablement chauffé, est seulement telle qu'il se produit une réaction complète de l'oxygène insufflé avec le charbon de la charge, en formant principalement de l'oxyde de carbone, et, dans le cas de la présence de minerai de fer dans le lit de fusion, on renonce dans une grande mesure à la réduction indirecte. Ceci signifie que, des parties existant normalement dans un four à cuve - ouvrage, grille et cuve il n'existe, dans le four à cuve selon l'invention, que l'ouvrage et la grille, cette dernière dans certaines circonstances sous une forme raccourcie.

   Le résultat de cette mesure est que le gaz de gueulard sortant de la charge est très chaud, d'une température supérieure de plusieurs centaines de degrés à celle du gaz de gueulard dans un four à cuve de construction et de fonctionnement normaux. 



  On fait arriver le gaz de gueulard, avec cette température de sortie élevée, par une conduite convenablement calorifugée, au dispositif de chauffage placé au voisinage immédiat du four à cuve ; dans la plupart des cas, il s'agit d'un dispositif de chauffage d'une chaudière à vapeur, car une chaudière à vapeur peut être facilement montée au voisinage immédiat du four à cuveo Le gaz de gueulard est normalement brûlé dans le dispositif de chauffage avec de l'air secondaire. On peut, en particulier dans le cas de chaudières, fondamentalement faire fonctionner celles-ci également comme des chaudières chauffées par des gaz brûlés, le gaz de gueulard refroidi étant recueilli pour être utilisé ultérieurement. 



   Il y a lieu de remarquer, comme avantage particulier, qu'un four à cuve fonctionnant conformément à l'invention peut travailler avec du charbon bitumineux, sans qu'il se présente les difficultés connues occasionnées par les constituants goudronneux contenus dans le gaz de gueulard. Dans le four à cuve fonctionnant conformément à l'invention, les constituants bitumineux subissent un cracking en raison des températures élevées du gaz de gueulard et ne peuvent pas se séparer comme goudron ou brai ensouillant le système de conduites.Au contraire,   le   gaz est carburé de manière efficace par les constituants goudronneux ayant subi le cracking. 



   Pour différentes applications du gaz de gueulard chaud comme gaz de chauffage, il est avantageux de dépoussiérer celui-ci avant la combustion.   On   dispose, pour ce dépoussiérage, de différents appareils et mesures. 



  Conformément à l'invention, pour obtenir un gaz de gueulard pauvre en pous- 

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 sières, on élargit le four à cuve au-dessus de la charge, par exemple'en for- me de trémie, pour diminuer ainsi la vitesse du gaz, avant que celui-ci soit évacué de la partie supérieure du four. 



   REVENDICATIONS. 



   1) Système combiné de four à cuve (par exemple haut-fourneau, four à cuve bas, générateur à coulée) et de foyer (par exemple chaudière à vapeur, chaudière chauffée par des gaz brûlés, four industriel, brûleur à gaz), caractérisé en ce qu'on utilise, comme installation de chauffage pour le foyer, un four à cuve (par exemple haut-fourneau, four à cuve bas, géné- rateur à coulée) relié directement à ce foyer et servant en même temps à la production de métal (par exemple de fer). 



   2) Système combiné de générateur à coulée et de foyer, caracté- risé en ce que le générateur à coulée comporte au moins une paroi en commun avec la chambre de combustion du   fopere   
3) Système combiné de générateur à coulée et de foyer selon Re- vendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le générateur à coulée est con- struit de manière à comporter une couche peu épaisse de charbon, de sorte que le gaz produit passe à température élevée dans la chambre de combustion du foyer (par exemple chaudière à vapeur). 



   4) Système combiné de générateur à coulée et de chaudière à va- peur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, en- tre l'appareil de gazéification et la chambre de combustion est ménagée une ouverture en forme de tuyère, qui maintient dans l'appareil de gazéifica- tion une pression plus élevée et qui assure un bon mélange avec l'air de combustion lors de l'écoulement des gaz de chauffage dans la chambre de com- bustion de la chaudière. 



   5) Système combiné de générateur à coulée et de chaudière à va- peur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, en avant de la chambre de gazéification du générateur à coulée est disposée une - chambre de chauffage préalable et de distillation lente pour le charbon, qui est parcourue par une partie du gaz produit dans l'appareil de gazéifi- cation, comme gaz de balayage. 



   6) Système combiné de générateur à coulée et de chaudière à va- peut selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le passage du charbon à partir de la chambre de chauffage préalable et de dis- tillation lente dans la chambre de gazéification est commandé par un organe régulateur particulier, qui règle la hauteur de la couche de charbon dans la chambre de gazéification. 



   7) Procédé pour l'utilisation du système combiné selon Revendi- cations 2-5, caractérisé en ce qu'un minerai (par exemple un minerai de fer) est ajouté au charbon de gazéification.



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   KO-WE NIEDERSCHACHTOFEN-GESELLSCHAFT, m.b.H., residing in BAD GODESBERG (Germany).



   COMBINED SYSTEM OF TANK OVEN AND FIREPLACE.



   The present invention relates to combined shaft furnace systems (eg blast furnace, low shaft furnace, casting generator) with a hearth (eg steam boiler, flue gas-heated boiler, furnace. industrial gas burner), which, in addition to increased production capacity, also have, as technical advantages, the possibility of obtaining high-value products, such as metals (for example iron), use of coal with a high ash content and a low ash melting point, and the elimination of work with old-fashioned.

   The invention essentially consists in using, as the heating installation for the hearth, a shaft furnace (for example blast furnace, low-chamber furnace, casting generator), directly connected to it and serving at the same time in obtaining metal (eg iron).



   Several exemplary embodiments of the combined system forming the subject of the invention and methods for using this combined system are described below.



   The first exemplary embodiment consists of a combination of a particular kind of a metal casting generator with a steam boiler and has the following characteristics, separately or in combination;
1. The casting generator has a rectangular horizontal cross section. 11 is joined by construction to the boiler so as to constitute with the latter a single whole, so that it has a wall in common with the boiler. combustion chamber of the boiler. The generator normally runs the full width of the boiler wall.



     2. The blowing nozzles for the combustion air are arranged in a horizontal row on the side of the generator away from the boiler.



   3.The diameter of the generator work, i.e. the distance of the nozzle orifice from the opposite wall, is a little higher.

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 greater than the penetration depth of the blown air. It is generally between 1 m and 1.5 m.



     4 'Preheated combustion air is blown in. The preheating is advantageously all the stronger the higher the ash content of the coal.



   5. 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, with a relatively thin layer of coal, as low a temperature as possible of the top gas.

   This method of using excess heat from the gasification operation is deliberately waived, and with advantages, in the present combination. The decomposition of water vapor is related to the high loss. energy of the heat of vaporization of water, which, referred to the stoichiometric equation of the reaction, amounts to approximately 25% of the quantity of heat employed (see the following equations: )
C + H2O (as water vapor) = CO + H2O- 31.6 Kcal
C + H2O (in liquid state) = CO + H2 - 41.6 Kcal.



  For this reason, it is fundamentally fairer to use, as such, the heat given off by gasification of coal with oxygen or air, and this is one of the great advantages of the combined process. mentioned to allow the direct use of the heat of gasification. The heat released by 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 casting generator working in combination with a boiler, both quantities of heat can be used in a simple and direct way for heating the boiler.



   With regard to the heat contained in the gases, this takes place by keeping the carbon layer as thin as necessary in the interest of a complete transformation of oxygen into CO2. and carbonic acid to CO. The height of the carbon layer above the level of the nozzles is thus most of the time not more than about 2 m. The gas, leaving this layer of coal after having crossed 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 production capacities 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 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.



  A slow distillation and preheating chamber is therefore arranged in front of the gasification chamber of the casting generator. From the gas produced in the gasification chamber, a partial stream is diverted and passed through the slow distillation and preheating chamber. This partial stream of sweep gas, cooled to low temperature, contains, after leaving the generator, the tar vapors. These are collected in a known manner and the sweep gas, enriched with the high calorific value slow distillation gas, is burned in the combustion chamber of the boiler.



   7. Care must be taken that there is no negative pressure anywhere in the generator. The pressure conditions in the combined generator and boiler system can be excellently adjusted without leaving

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 The heating gas does not pass freely from the generator chamber into the combustion chamber of the boiler, but retains this gas by an intermediate device in the form of a nozzle. This arrangement has the advantage that the pressure level is raised throughout the generator, so that one can walk under pressure through the whole slow distillation chamber and that one can, at the top, still obtain by setting any desired overpressure.

   It is advantageous in certain circumstances to run the whole generator under a slightly increased pressure, because it is thus possible to increase appreciably the production per m2 of cross-section of the tank, as one shows tests at the top. furnace. The increase in pressure in the generator via the passage nozzle has the additional advantage that, in the case of a suitable embodiment of the nozzle, it is possible to obtain a rapid mixing of the gas from the nozzle. heating with combustion air and thus a short hot flame.



   8. The necessary height of the carbon bed in the generator depends on the reactive power of the carbon. It is therefore necessary to be able to adjust the height of the carbon bed. This can be done, for example, by arranging, the place where the coal passes from the pre-heating and slow distillation chamber into the gasification chamber, a register-like regulating member.



   9. A metal casting generator, working in combination with a boiler, can by the inherent nature of this combination also be easily adapted to the use of sticky coal. Although, in the case of coals with a high ash content, the bonding property does not normally cause the same difficulties as in the case of coals with a low ash content, this fact however also underlines the advantageous character of the combination mentioned.

   Indeed, the fact that the gases, leaving the gasification chamber, are very strongly heated, allows the following operating mode: the coals are, in the pre-heating and slow distillation chamber, only heated up to- below the temperature of the onset of agglutination and are, in this state, spread periodically in a thin layer on the hot surface of the carbon in the gasification chamber. The heating, especially of the outer zone of the pieces of coal, beyond the coking temperature, takes place here so rapidly that any agglutination, which hinders the gasification operation, is avoided.
10.

   A particular point in the proposed combined process lies in the fact that during the gasification of coal with a high ash content, large amounts of liquid slag are formed. of slag, to think that the slag, which is introduced into the generator in the form of ash, entails exactly the same costs as coal. Especially in a very hot state, it constitutes a material which entails high costs. One must therefore endeavor to transform the slag into products which can be sold.

   The prospects of obtaining such slag-based products are, when obtained in a fluid state, much more favorable than when the slag is obtained in inhomogeneous, practically unusable form, as in the case of stoves grate or pulverized fuel hearths, - or else these prospects exist only in the case of obtaining slag in the fluid state. Such slag-based products, which can under certain circumstances be transformed by specific additives, are slag bricks, slag sand, slag wool and especially cement.



  It has already been found on several occasions that coal ash has hydraulic properties. However, the use of this fact for the cement industry has hitherto only been possible to a limited extent, because the composition of this ash (which mainly comes from pulverized charcoal stoves) was too uneven. . In the metal casting generator, a completely homogeneous slag product is obtained, which can be transformed, by suitable additions, exactly into a raw material for the cement industry. It is furthermore possible, by the addition of quan-

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 Suitable tities of lime to carbon gasification, directly obtain molten cement in the casting generator.

   This molten cement constitutes a particularly high value use method of the collected slag, and the product obtained constitutes a high profit item for the generator. In this procedure, of course, care must be taken that the temperature in the generator structure is high enough to reach the free-flowing temperature of the cement slag. The means to be employed for this purpose are the preliminary heating of the air and, in certain circumstances, the use of air enriched with oxygen.

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



     11. The amount of heat contained in the slag fluid is only a small fraction of the calorific value of coal. Even when the ash content of the coal is 25%, the heat contained in the slag is barely 3% of the heat given off by the combustion of the coal. It may, it is true, in the case of higher contents of the charcoal ashes, be of some importance that the slag is cooled in the combustion chamber, in a suitable place, by a device taking into account the obtaining The slag cooling can also be used in a particularly simple way to preheat the air.



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

   The iron oxide dissolved in the slag reacts with the fine particles of carbon included in the slag, which cannot be reached by the blown oxygen, due to the slag envelope which surrounds them, 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 work of the generator is naturally all the greater as the content of the coal in ash is higher, so that the addition of the mine - charcoal spoke constitutes in this case an important measure to ensure a functioning of the furnace free of disturbances. Many coal ash by itself contains fairly large amounts of iron oxide, so that it does not require or require only a small addition of ore. It can however be considered, as a particular advantage of the gasification of coal in the casting generator, that the iron oxide introduced is reduced and constitutes, in the form of cast iron, an important item to be credited to the generator.



   The advantages of the device described in points 1) to 12) for the use of ash-rich coal for heating boilers are, compared to other known devices, the following: operation free of faults even in the case of a high ash content; unburned coal residue in the ashes; maximum production for a small footprint; simple and inexpensive construction of the installation; high flame temperatures in the combustion chamber of the boiler; obtaining high value by-products.



   In the accompanying drawings, fig. 1 schematically represents a gasification installation for a boiler hearth.



   A designates the casting generator, and B the combustion chamber of

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 Boiler. 1 designates the generator charging device, into which the coal and, in certain circumstances, the additive materials are charged. 2 designates the discharge port for the scavenging gas, which is enriched with tar vapors released from the coal by slow distillation of that = cio The scavenging gas is, after separation of the slow distillation tar, blown into a suitable place in the combustion chamber of the boiler. 3 denotes the heating and slow distillation chamber, through which the hot purge gas passes.

   This scavenging gas is formed by a partial stream of the gas formed in the gasification chamber. 4 denotes the gasification chamber, from which most of the gas formed flows in the hot state into the chamber. combustion chamber, while a small part of it is passed, as purge gas, through the heating and slow distillation chamber of the generator. 5 denotes the blowing nozzles for the supply air. gasification. 6 designates 1 * outlet for the fluid slag, which in the example considered is passed into the combustion chamber of the boiler for its cooling. 7 designates the tap hole for the formed iron.

   The passage of the coal from the slow distillation chamber into the gasification chamber is regulated by a register 8, which can be moved in height, so that the height of the fuel bed can be adjusted in the gasification chamber corresponding to the reaction capacity of the coal. This damper 8 has openings for the passage of the purging gas. The combustion air and the heating gas are blown into the combustion chamber of the boiler by nozzle-shaped orifices 9 and 10. It is obvious that the combined system described can be applied to all apparatus which burns heating gas, for example gas heaters, hearth furnaces, calcination furnaces, etc. ..



   The second exemplary embodiment of the present invention is a combined system of a casting generator with a steam boiler, in which the casting generator is located so close to the boiler that the gas passes with the highest temperature. higher in the boiler, and the device for the admission of air, fuel and additives to the casting generator is on the side of the casting generator which is remote from the boiler. Already in the first exemplary embodiment, the combination of the casting generator with a steam boiler is made in such a way that they constitute a single complete whole.

   In the second embodiment, the following improvements are provided to further increase the production capacity:
The production capacity of a casting generator is normally, for a given fuel, a function of the cross section of the generator. One can, based on the practice of the blast furnace, build casting generators with a diameter of several meters. But, in the combined generator and boiler system, it is disadvantageous to make the generator wider than about 1.5-2m.

   Indeed, as the height of the fuel above the level of the nozzles is normally between 1 and 2 m, it would be necessary, with larger widths of the generator, to count with nozzles ensuring a blowing from side to side. apart from 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, sufficient gasification capacities for modern boilers with high steam production, a series of new operating characteristics are planned:
1.

   For a given cross section of the structure, a casting generator can be charged to a height that is greater the more gas, flowing upward through the charge, is more evenly distributed over the total cross section. generator. For the same layer height over the entire cross section of the generator and for a uniform distribution of grain sizes over the entire cross section,

   the gas flow velocity is maximum along the wall of the generator in which the blowing nozzles are placed and this velocity decreases to

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 as one moves away from the orifice of the blowing nozzles o It is only after the gas has made a path of several meters upwards through the charge that a progressive equalization of the speed occurs gas flow over the entire cross section of the generator.

   To achieve this equalization as quickly as possible, also for the low heights of the load in the generator combined with the boiler, this generator is loaded on the side corresponding to the blowing nozzles, so that an embankment occurs. of the load according to the angle of the natural landslide slope and that the slope of the slope decreases from the side of the generator corresponding to the blast nozzles to the side of the generator facing the boiler. With this arrangement, two effects occur which exert an equalizing action on the flow of gas in the charge. The large pieces in the charge roll down the slope and make the side of the generator that is away from the blast nozzles more gas permeable.

   The distance of the blowing nozzles from the surface of the load becomes of the same magnitude at all points thereof. Further, a large gas exit area is formed from the feed, resulting in lower gas exit velocity with reduced dust loss.



   2. In the case of limiting the width of the generator to approximately 2 m, the surface of the generator, to be placed on the front of the boiler, is not sufficient, - in certain circumstances, in particular in the case of the case of coals which are not very reactive and rich in inert constituents, - 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 straight front wall, with a section rectangular cross section of the generator associated therewith by construction, the boiler is given a curved front wall up to a circular shape, so that, in the limiting case, the cross section 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 in the case where the boiler is limited by straight lines in cross section.



    Solution b: casting generator not only extends along one wall of the boiler, but limits the boiler to several sides a If one side of the boiler remains free, the cross section of the generator can advantageously also have the shape of 'U. In the extreme case, for boilers with very high production capacity, the boiler is limited on all four sides by the 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 casting generator, which in this case is advantageously circular in shape and large in diameter. Charging takes place at the periphery of the generator, so that a hopper-shaped bed of fuel occurs. Secondary air is blown into the space above the fuel bed; under certain circumstances a controlled flow is advantageous in this space, for example circular in shape. To reduce the gas outlet speed and the loss of dust, the generator can also be widened upwards in the form of a hopper.



   3. In accordance with the invention, it is possible to achieve a significant additional increase in production by increasing the pressure in the system. The advantages of such an increase in production have already been used in the first embodiment. pressure beyond the pressures normally existing at the outlet of the generator;

   the pressure value was to be used, in the case of insufflation in the combustion chamber of the

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 boiler by a nozzle or by a burner, to achieve rapid combustion. It is now recognized that it is advantageous in certain circumstances to raise the pressure level in the entire boiler system. This is because the heat transfer phenomena in the boiler are significantly increased in certain circumstances. In such cases, a turbine driven by the burnt gases is placed behind the boiler.



   In the third exemplary embodiment of the invention, there is a combined system of a shaft furnace and of a steam boiler, in which the gas produced in the shaft furnace is supplied to the combustion chamber d. In a steam boiler, the solids contained in the gas are brought to a liquid state by complete melting in the steam boiler and are separated from the flue gas in this form.



   A steam boiler combined with a shaft furnace must burn and use the hot top gas and in some cases enriched with tarry constituents o The shaft oven and the steam boiler combined with each other are, in the third embodiment, described below, arranged with respect to each other in such a way that the difficulties which arise separately in each system are avoided by the use of such a combination.

   It has in fact been observed that the operating conditions of a shaft furnace are improved quite remarkably when one has behind this shaft furnace, not an ordinary boiler, but a chamber boiler. smelting, or other boiler in which the solids contained in the flue gases are separated in a state of complete fusion and are recovered o Important steps in the construction and operation of a shaft furnace, in particular of such a furnace used for the treatment of iron ores, have hitherto been taken in order to obtain a top gas as low as possible in dust. In most furnaces, production is limited by the high content top gas in dust, which occurs in the case of increased production;

   this high dust content loads the dust separators behind the furnace and raises the problem of using the dust from the top gas. On the other hand, it is an operating characteristic of melting chamber boilers that it is possible to overcome even very high dust contents in the combustion gas, as they occur in the case of combustion. the combustion of a coal with inert constituents with an ash content of 40 to 50%, by melting the dust in the melting chamber. It has even been found that such melting chambers work more unfavorably with a low dust content in the flue gas than with a higher dust content.

   According to the invention, the shaft furnace is therefore combined, without the interposition of any dust removal device, directly with a melting chamber boiler.



   The melting chamber of the boiler, in the case of this embodiment, simultaneously plays the role of an apparatus for collecting dust from the throat. The dust from the top is, as long as it does not consist of fuel, = which is burnt in the melting chamber, which is an additional advantage, - separated in the liquid state and discharged from the melting chamber at the liquid state. This melt is, as long as there is no other new use, cooled in the form of pieces and is added again to the melt bed of the shaft furnace.

   This transformation in the form of pieces can take place in the simplest case by granulation of the melt in water; but cooling can also be effected by slower solidification into larger sized pieces or plates, which are then broken up to the size required for the shaft furnace.



   An important additional embodiment of the combined shaft furnace and melting chamber boiler system is the use of the melting chamber for the smelting of ore dust. It is known that one cannot that it is very difficult to operate shaft furnaces with pulverulent raw materials, in particular with ores

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 In any case, a relatively low dust content in the melting bed cannot be exceeded. In the case of a high dust content in the melting bed, the production of the furnace is always limited by the need to maintain a low speed of the gas at the top.

   Many iron ores are obtained predominantly in pulverulent form or have a higher dust content than the shaft furnace can withstand. Until now, care has been taken to bring the fine ore in the form of lumps, at additional expense, by sintering, agglomeration in the form of balls or briquettes. One can consider as a very favorable solution the fact that one is able to bring the fine ore to the liquid state in the melting chamber of the steam boiler and to obtain, from the melt, in a simple way, a lumpy product, which can be added to the melting bed of the shaft furnace.



   In the simplest case, the fine ore is introduced into the shaft furnace with the rest of the smelting bed; the shaft furnace is thus operated with a high production and, due to the corresponding high speed of the gas at the top, is allowed to entrain a large part of the pulverulent constituents with the top gas and pass into the melting chamber. since these are predominantly pulverulent ores, it may also be more favorable to blow these directly for their fusion in the melting chamber.



   In order to achieve the melting effect in the melting chamber also in the case of higher dust contents and a relatively low top gas temperature, it is, in certain circumstances, necessary to provide special measures for increase the combustion temperature in the melting chamber. This can be effectively obtained by raising the temperature of the combustion air, to be blown into the melting chamber, beyond the air temperature usually adopted in boilers of this type. , for example to 5000 and more.



  In this case, the boiler is fitted not only with the usual air heater, but also with a hot air tube appliance. In this case, it may be advantageous to heat both the wind for the shaft furnace and the air for the melting chamber in a hot-air tube appliance mounted after the boiler. The temperature rise in the melting chamber consists in the use of additional heating agents, which are burnt alongside the top gas in the melting chamber, for example coal dust or carbon. oil. Such additional heating can also play an important role in the equalization of the heat input, varying in certain circumstances, for the boiler due to variations in the operation of the shaft furnace.



   In the case of high melting point ore dusts, it is further advantageous to additionally introduce, into the melting chamber, melting agents, which produce a lower melting temperature, for example CaO or Si02, depending on the composition of the melt. It is also particularly advantageous to introduce the lime necessary for the metallurgical operation, in the form of powdery limestone, into the melting chamber, since the operation in the shaft furnace is thus dispensed with the quantity of heat, which is important in certain circumstances, which is necessary for the neutralization of the acidity of limestone.



   Fig. 2 of the accompanying drawings shows by way of example a combination according to the invention between a shaft furnace and a melting chamber boiler. 11 designates the shaft furnace with the duct 12 for supplying the wind and the device 13 for loading the top. 14 designates the pipes for supplying gas from the top to the boiler. 15 denotes the melting chamber of the boiler with the burners 16. The melting chamber is surrounded, in the usual way, by vaporization tubes, which are coated with a protective material, for example refractory clay. At its lower end, the melting chamber has an orifice 17 for the discharge of the liquid melt.

   Following the fusion chamber are

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 mounted the superheater 18 and the hot-air tube device 19 for the heating of the wind for the shaft furnace In the path of the flue gases are also interposed, as the temperature drops, a heater preliminary 20, a steel economizer 21, a cast iron economizer
22 and the heater 23 for the pre-heating of the combustion air for the melting chamber and for the pre-heating of the wind for the shaft furnace.



   The fourth exemplary embodiment of the present invention described below constitutes a variant of the third exemplary embodiment and is characterized essentially by the fact that, in addition to the device for combustion, it is provided in the steam boiler. top gas from the shaft furnace, again a device for the combustion of a second fuel, for example pulverized coal
The procedure, with a combined shaft furnace and steam boiler system according to this embodiment, assumes that the combustion temperature in the combustion chamber of the boiler is high enough to achieve complete melting of the gases. solid constituents.



   As a means of achieving a sufficient combustion temperature, it has heretofore been proposed to preheat, to a suitable high degree, the combustion air for the steam boiler, as well as to work with a high temperature of the combustion gas. top of the shaft furnace. The present invention proposes to provide the technique, - for certain operating conditions of the shaft furnace, which make it difficult or impossible to use the means indicated, - an additional measure making it possible to achieve the desired aim.

   In the case of certain operating conditions of the low-shaft furnace, - for example when as much iron as possible has to be extracted per unit of loaded coal, - it is in fact not possible to walking with a high temperature of the top gas; in addition, the calorific value of the top gas decreases in the case of such an operating mode. The result of these two circumstances is that a sufficiently high combustion temperature of the flue gas can only be reached with prior reheating, to a non-aconcmically high degree, of the combustion air. of the fusion bed in H20 and CO2 acts in the same direction.

   In accordance with the invention, in such cases, a secondary fuel is also burned in the combustion chamber of the boiler, in addition to the top gas. Suitable such secondary fuels are gaseous substances, liquid or solid, which, by themselves, on burning with preheated air, give a higher combustion temperature than that necessary to produce the fusion of the solid constituents. Gueulardo gas It appears particularly advantageous to provide for this purpose additional heating with pulverized coal for the combustion chamber of the boiler. The use and provision of additional pulverized coal heating is, for still other reasons, an important additional measure for the combined shaft furnace and steam boiler system.

   The shaft furnace works best with a grain material, the dust content of which should not exceed a certain upper limit, for example 20%. If fine coal with a grain size of 0 - 10 mm is fed to a combined shaft furnace and steam boiler system, it is advantageous in accordance with the present invention to charge the fine coal. with a grain size of 3-10 mm in the low-chamber furnace and to use fine charcoal with a grain size of less than 3 mm, if necessary after additional division, for the auxiliary heating of Boiler.



   The use, according to the invention, of the aforementioned auxiliary heating of the boiler makes it possible to achieve a further object, namely, to eliminate an important fundamental difficulty of the combined system of a shaft furnace and of a steam boiler, which difficulty arises. present when high-value products, for example casting melt, are to be melted in the low-shaft furnace. The energy offtake is in fact generally subject to variations, which are normally equalized, on the side of the va-

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 fear, by adjusting the quantity of fuel and the quantity of combustion air. This permanent and extensive adjustment would be difficult to achieve in the case of a combined system of a shaft furnace and steam boiler, if it is necessary to obtain a melted product of uniform high value.

   Frequent variations in the amount of wind, which is normally the easy to adjust component in the operation of the low shaft furnace, prevent uniform operation of the furnace. Under these conditions, the mentioned use of an auxiliary fuel in the steam boiler means a complete elimination of the mentioned difficulties. The adjustment of the heat input into the steam boiler takes place, according to the invention, by metering the secondary fuel, for example pulverized coal and its combustion air. The low-shaft furnace works, in the case of this mode of operation according to the invention, permanently with a uniform load and is therefore able to give a high-value, uniform melt.



   In the fifth exemplary embodiment of the present invention, there is a method of operating a shaft furnace (for example a blast furnace or a low shaft furnace or a shaft furnace. casting generator) with liquid casting in combination with a furnace (for example a steam boiler), in which the production of iron is notably reduced in the case of operation as a shaft furnace, or is increased in the case of operation. - ment as a casting generator.

   The advantages achievable by the process according to the invention appear from the following description, which at the same time explains the differences between the new process and the known processes.
There are known liquid-casting shaft furnaces products not evacuated in the gaseous state, shaft furnaces whose main purpose is to produce, from the loaded fuel, a gas of as high a value as possible.



  This gas is brought, purified or uncleaned, in the hot or cold state, to a hearth (for example a steam boiler or an industrial furnace) to be burnt there. The purpose of this combustion and in particular the efficiency of the combustion process makes it necessary for the gas produced in the shaft furnace to reach the hearth with as high a calorific power as possible. Such shaft furnaces, used for the production of gas, are generally called flow generators. In order to be able to carry out the operation in the shaft furnace with liquid casting without difficulty, fluxes, such as lime, slag, iron ore and others, are added to the fuel.

   By means of these fluxes, the high melting point of the coal ash is lowered to a permissible degree, so that the slag can be poured out of the furnace without difficulty. In this mode of operation of the casting generators, one always obtains also small quantities of liquid iron, which are poured with the slag. This iron comes in part from the iron contained in the ashes of the coal and, in part, from the iron contained in the added fluxes. It would easily come to mind to increase the amount of iron extracted by the casting generator operation, by increasing the addition of ore to the fuel, to achieve greater economy of operation. But this measure cannot normally be applied, because it would result in a noticeable deterioration of the gas.

   In fact, for the reduction of ore, a large consumption of heat is required, so that the calorific power of the gas produced decreases to the extent that the calorific power of the fuel is used for the reduction of the ore.



   Also known are furnaces with liquid casting and general use, in which the main aim is to obtain as large a quantity as possible of iron per unit of fuel loaded. It naturally results from this problem that the gas, collected in this operation as a by-product, has only a relatively low heat output and is of relatively low value as a gaseous fuel. Such gases cannot, in many industrial furnaces, be used because of their low calorific power, and their combustion in a steam boiler is only possible in the purified state.

   It was indeed found

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 that it is advantageous, owing to the high content of such top gas from shaft furnaces in relatively low melting point dust, to carry out the combustion at a temperature above the melting point of the dust, in a melting chamber boiler. But this supposes @ that the calorific power of the gas is sufficiently high to reach, taking into account the pre-heating of the air, the necessary combustion temperature. of a gas with a lower calorific power to burn, such as for example top gas from the blast furnace - prototype of a shaft furnace mainly used for the metallurgical treatment of ore -, the gas must normally, before combustion,

   be free of the dust contained in it, because in this way only safe combustion is possible in a boiler without obtaining, in the state of complete fusion, the dust contained in the gas. The casting generator and the blast furnace are the types of shaft furnaces, one suitable for gas production and the other for metallurgical processing. One of the products - gas or iron - is the main product, the other is the by-product.



   The present invention relates to a novel embodiment of the shaft furnace operation to be carried out with fuel, iron ore and, in certain circumstances, with additives, operation in in which the two products - gas and iron - constitute principal products of approximately equal rank.

   The operation according to the invention therefore represents a mode of operation in which gas is not produced as good as in the actual operation of the casting generator and as much iron is not produced as in the metallurgical treatment proper. said - for example in the blast furnace, - but in which the quality of the gas is still sufficient to allow, for example, direct combustion of the hot unclean gas in the melting chamber boiler and in which the quantity of iron per tonne of fuel loaded is still so great that it has a decisive influence on the economy of the entire operation. Depending on the type of shaft furnace used - casting generator on the one hand, or blast furnace or low vessel furnace, on the other hand,

   the process according to the invention constitutes the operation of a casting generator with significantly increased production of iron or the operation of a blast furnace or low-shaft furnace with reduced production of iron * In the sense of the assessment adopted, up to 'here on the operation of a casting generator or of a blast furnace or low-vessel furnace, the previous definition of the process according to the invention appears as a paradox, which already makes it possible to recognize the particular type of the problem posed and solved in accordance with the present invention.



   The present invention has particular significance for the operation of a shaft furnace, in the event that ore poor in iron is to be processed. Such iron-poor ores, for example with a content of about 25% iron, were heretofore, in the normal blast-furnace metallurgical process, mixed with relatively small amounts of richer ores, because the exclusive use of iron-poor minerals in the metallurgical treatment process employed heretofore resulted in too high a fuel consumption and was therefore uneconomical.

   The surprising observation was made that it is possible, in the process according to the invention, by the combination of a shaft furnace with a boiler, to treat iron ores with, for example, only 25% iron, without addition of ores richer in iron, directly and with a high economic return. It is particularly surprising that the further aggravating condition of employing coal with a high ash content as fuel can be further satisfied. It would be completely impossible to do under these conditions simultaneously in the normal operation of metallurgical treatment in the blast furnace or in the low-shaft furnace, from an economic point of view.

   By the metallurgical treatment process according to the invention, on the other hand, it is possible to observe for example with the best result the following operating conditions:
The fuel consists of coal with an ash content

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 by 25%. Ore with an iron content of about 25% is mixed with the coal. The preparation of the smelting bed is carried out in such a way that, on the one hand, there is about 300 kg of iron per tonne of coal loaded and that, on the other hand, one obtains, as far as possible without other additive substances, from the ashes of the coal and the gangue of the ore, a favorable flow of the slag.

   The height of the charge in the shaft furnace is kept so low - for example 1.5 to 2 m - that the top gas passes, with a temperature of about 700 to 800 C in the combustion chamber of the tank. steam boiler. The grain size of the ore bed is determined in such a way - for example the majority of these grains having from 20 to 40 mm - that there occurs as little change as possible of the calorific power by transformation of CO into CO2 from the decomposition of iron ore in the upper part of the shaft furnace.



   The previous exemplary embodiment shows that the process according to the invention, as regards the layer height in the furnace, the size of the grains of the fusion bed, the fuel consumption and the type of fuel per tonne of iron. , etc., departs completely from the mode of operation of known metallurgical processes.

   The fact that despite this a high economic yield is obtained is due to the fact that, in this metallurgical process, raw materials of lower value are used and that, contrary to the normal metallurgical process, the residual heat, which, in this latter, appears predominantly as a negative quantity, is collected as a second by-product in the form of a gas of high calorific power or is already collected in the form of water vapor, when The combined system of shaft furnace and steam boiler as a single whole.



   Casting generators have also already been proposed in which the hot top gas is brought directly to a hearth or to a steam boiler to be burnt there. However, such solutions hardly offer any further advantages over the steam boiler with pulverized coal heating, which has now reached its full development, in particular over the coal-fired melting chamber boiler. sprayed. It is only by the fact that, in accordance with the present invention, this composite process has been transformed into a metallurgical operation with iron as the second main product that excellent economy has been obtained and thus the production. technical necessity of the practical application of the method according to the invention.



   The sixth exemplary embodiment of the present invention consists of a method for using the combinations described above of a shaft furnace with a hearth, when these are used for the metallurgical treatment of poor iron ores with rich gangue. in silica, and it consists in that, by applying the strongly acidic fusion process, coal rich in ash is used as fuel. The technical advantages which can be obtained with such a process result from the explanations below.



   A large part of iron ores has a low iron content, eg less than 30%, and a matrix rich in silica, eg 50% or more SiO2; It is therefore a very important problem to find the most advantageous possible metallurgical treatment from the technical point of view and at the same time economical of such iron ores.



   Direct metallurgical treatment of the ores mentioned in the normal process in the shaft furnace, for example in the blast furnace, is possible; however, in order to achieve proper slag flow it requires additives which in many cases render the procedure uneconomical. For example, ores with a normal slag index (CaO: SiO2 = 1.2 to 1.4) can be treated in a blast furnace, but so much lime has to be added that a very high fuel consumption becomes necessary. sary.

   Even in the case of the formation of an acid slag (slag index 0.9 to 1.1), the consumption of lime and hence also the consumption of

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 fuel are still so high that an economical metallurgical treatment of acidic and poor iron ores is only possible with this procedure under other particularly favorable circumstances.



   Finally, it has been carried out, for ores of this kind, the very acid smelting process, in which the slag index is so strongly reduced (0.3 to 0.5) that it comes out. essentially without the addition of lime. However, in order to be able to melt such slag in a shaft furnace, one has to overcome a major difficulty. Slag rich in silica is, at normal temperatures in the work of a shaft furnace, relatively viscous, so that the casting these from the furnace is difficult or even impossible.



   It has been found that such slags become sufficiently fluid when they have a higher content of FeO (about 3-5%) and alkalis (more than 20%). The highly acidic smelting process is therefore carried out, in its normal embodiment, by adding alkalis (for example soda ash slag) to the smelting bed, and thus regulating a determined slag content in alkalis. This need for the addition of alkalis to the fusion bed limits the economic possibilities of the highly acidic smelting process, at least for ores poor in iron, since the relatively large quantity of slag resulting from the large proportion of gangue requires, besides a corresponding high fuel consumption, also a significant addition of alkalis.



   It has hitherto been of the opinion that such poor iron ores should be treated with a fuel as low as possible in ash, so as not to increase the large quantity of slag, coming from the ore. , still unnecessarily by the ashes of the fuel. But it has been made the surprising observation that, contrary to this rule followed hitherto, a particularly favorable metallurgical process is obtained when a poor iron ore is treated with a rich coal in ashes The ashes of coals from almost all known sources present, in fact, in addition to mostly significant quantities of iron oxides,

   a high proportion of alkali for the purpose in question This alkali content allows the formation of a very acidic slag in the shaft furnace operation with good slag fluidity properties, without adding alkalis from outside, as was necessary until now for this operation. But, as the proportion of alkalis in coal ash is mostly not more than 3-4% and rarely exceeds 5%, the apparently paradoxical measure mentioned above is advantageous, namely that high gangue ore must be treated with high ash coal, because only then can a sufficiently high alkali content be obtained in the resulting slag without addition of alkali from outside .

   For the metallurgical treatment process according to the invention, the general rule is thus obtained, which is in contradiction with all the principles hitherto recognized in metallurgical technique: the coal, used for the metallurgical treatment, should normally have an ash content all the higher as the iron ore is poorer, ie its gangue is richer in silica.



   The metallurgical treatment process according to the invention is explained for example by the following embodiment:
The carbon used for metallurgical treatment has, for example, the following composition (in the anhydrous state):
 EMI13.1
 
<tb> Pure <SEP> coal <SEP> 73 <SEP>% <SEP>
<tb> Ashes <SEP> 27 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> Coke <SEP> pure <SEP> 55 <SEP>% <SEP>
<tb> <SEP> content in <SEP> ash
<tb>
<tb> in <SEP> the <SEP> coke <SEP> 33 <SEP>% <SEP>
<tb>
 

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 Ash analysis:
 EMI14.1
 
<tb> SiO2 <SEP> 47%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Al2O3 <SEP> 31%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> CaO <SEP> + <SEP> MgO <SEP> 5 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fe203 <SEP> 13 <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Alkalis <SEP> 4%
<tb>
 
The ore to be treated has for example the following composition (in the anhydrous state):

   
 EMI14.2
 
<tb> SiO2 <SEP> 18 <SEP>%
<tb>
<tb> CaO <SEP> + <SEP> MgO <SEP> 8.5 <SEP>%
<tb>
<tb>
<tb> Al2O3 <SEP> 3.5 <SEP>%
<tb>
<tb>
<tb> Fe203 <SEP> 53 <SEP>%
<tb>
<tb>
<tb> Loss <SEP> at <SEP> fire <SEP> and
<tb>
<tb> others <SEP> 17 <SEP>%
<tb>
 
The raw materials mentioned above were combined in a shaft furnace melting bed, in accordance with the process according to the invention, so that a slag number (CaO + MgO) was obtained: SiO2 = 0 , About 3%. The alkali content represents about 2% of the slag.

   In such a slag, it is possible, without suffering losses of iron which adversely affect the economy, to allow the iron content to rise to 5% and more and thus obtain the advantage of further reduction. the viscosity of the slag, because the ashes or charcoal supply significant amounts of iron and compensate for the loss of iron in the slag.



   The metallurgical treatment according to the invention of low iron ores with a matrix rich in silica with coal rich in ash is moreover advantageously and to a large extent supplemented by the following characteristics of the invention. of slag resulting from this process, relative to the unit of iron extracted, is unusually high. In the previously mentioned example, the amount of slag is approximately equal to 1.5 times the amount of iron. This results in a relatively high consumption of coke in the furnace work, and there is a corresponding increase in the amount of top gas and the waste heat entrained by the top gas.

   According to the invention, this residual heat from the metallurgical operation is used for the same purpose, for which the thermal energy contained in the coal would otherwise be used. A high consumption of coke in the shaft furnace is obviously not detrimental to the economy of the process according to the invention, when the heat entrained by the top gas, which by far represents the most important station, is introduced. greater heat loss from the metallurgical operation, without losses to a steam boiler for steam production. In the application of this fundamental idea, the shaft furnace is therefore, in accordance with the invention, closely joined to a steam boiler so as to constitute organically a single whole.

   The top gas leaving the furnace is conveyed by short heat-insulated pipes to the combustion chamber of a steam boiler and is burned there with secondary air. It has been recognized as particularly advantageous to dispose the combustion chamber of a melting chamber boiler directly above the shaft furnace.



   Such a combined installation of a shaft furnace and of a

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 Steam also works with excellent economic efficiency in the case of a relatively low production of iron per ton of coal loaded. It is possible, for example, in the procedure mentioned above, to prepare a smelting bed with approximately 850 kg of ores low in iron and rich in silica per 1 ton of coal rich in ash and thus obtain approximately
300 kg of iron per tonne of coal. The combination of the shaft furnace with the steam boiler ensures, in this case also, despite the relatively low proportion of iron, a high economic efficiency of the operation.



   In the seventh exemplary embodiment of the invention, the combined shaft furnace and steam boiler system is constructed such that at least the combustion chamber of the steam boiler is disposed above the furnace. shaft in the vicinity of the gas outlet opening (s), for example directly above the shaft furnace, and is connected to the gas collecting chamber of the shaft furnace by at least one gas supply (for example pipes or gas supply openings).

   This seventh example of an embodiment presents the following detailed construction:
A combined shaft furnace and steam boiler system, constructed in accordance with the invention, can, for example, be arranged in such a way that the combustion chamber of the boiler is arranged above the shaft furnace, but that, between the upper part of the furnace, constituting the gas collecting chamber, and the combustion chamber of the boiler, one or more substantially horizontal bottoms are provided, through which one or more tubes or openings for the passage of the gases allow the blowing of top gas into the combustion chamber of the boiler o Combustion air (secondary air)

   is added to the top gas advantageously on the path from the shaft furnace to the combustion chamber of the boiler or during blowing into this chamber, for example by means of a normal burner for the gas inlet and air to the boiler The above-mentioned combined shaft furnace and steam boiler system is characterized above all by the fact that, due to the rapid combustion of the hot top gas, it is only necessary to provide a relatively small combustion chamber for the boiler.

   It is therefore possible to develop the boiler, as a single flue boiler, only in height, without reaching an unacceptable construction height of the entire combined system, especially when the shaft furnace has itself a low loading height and therefore a construction height which is not too great. The shaft furnace with the single flue boiler built on top has the additional advantage of a minimum space requirement and complete freedom of the flue from the point of view of the location of the parts of the installation arranged before or after the combined system of shaft furnace and steam boiler.

   When the operation to be carried out in the shaft kiln requires a relatively large loading height, for example when, in the case of obtaining iron in the kiln vessel, it is necessary to achieve an indirect reduction of the ore as complete as possible, the greater height required of the shaft furnace may make it impossible to develop the entire boiler in height.



  In this case, it is advantageous to realize, according to the invention, the arrangement of the combined system of shaft furnace and steam boiler in such a way that, directly above the shaft oven, it is not located. essentially that the combustion chamber of the boiler, which is again separated in space, by intermediate bottoms, from the upper part of the furnace and which is connected to this upper part of the furnace by substantially vertical tubes.

   The remaining parts of the boiler are then in a descending flue, which is arranged next to the shaft furnace and which is only spaced from it at such a distance that operations in the shaft furnace can be carried out without being compromised by these parts of the combined system o It is also possible, from the combustion chamber of the boiler, to develop the boiler in a more horizontal direction in space, so that for example the entire boiler or as- large parts of it are placed on a platform located above the shaft furnace. Finally, for special reasons, for example

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 when the loading devices so require, the combustion chamber can also be offset from the axis of the furnace.

   In this case, it is not necessary for the lower limit face of the steam boiler to be located above the plane of the top of the shaft furnace; but a very important feature of such an arrangement consists in that the combustion chamber of the steam boiler is arranged at a distance as small as possible from the tube or the gas outlet openings of the shaft furnace and s' adapts as fully as possible to this main condition by an appropriate shape and position in space. On this point as well as on other points, it is therefore always necessary to ensure that the detailed construction of the steam boiler and its development in a more vertical or more horizontal direction are voluntarily subordinated to the condition of coordination with the shaft oven.



   The construction according to the invention of a combined shaft furnace and steam boiler system allows - and this constitutes an additional important characteristic of the present invention - a particularly advantageous preheating of the wind, intended for the shaft furnace, in the chamber. steam boiler device. It is well known that the apparatus employed for preheating the wind, such as the Cowper, require for their operation a purified top gas to a great extent. Since, according to the invention, the pre-heating of the wind for the shaft furnace, as well as the pre-heating of the combustion air for the boiler are carried over to the last part of the boiler device, it is not necessary to It is not necessary to take into account the impurities contained in the gas.

   The pre-heating of the combustion air in the boiler is usually not increased above approx. 450 C. On the other hand, it is necessary in many cases to carry out the preliminary heating of the wind for the shaft furnace at a notably higher temperature. For this reason, it is advantageous to construct the preheater of the wind in such a way that the steam boiler provides two qualities of preheated air: one of the qualities, with a generally lower pressure. and a lower temperature, for the combustion chamber of the boiler a. steam, and the second quality, at higher pressure and higher temperature, like wind for the furnace.

   In addition, unlike the normal construction of boilers, it is foreseen to use for the temperature exchangers, for the preheating of the air, alloys corresponding to the higher temperatures.



   According to an additional feature of the present invention, use is made of the heat losses by cooling the shaft furnace for the production of steam, and corresponding members of the shaft furnace are interposed in the heat utilization system of the boiler. steamed. It is known that 3% and more of the useful heat of the fuel is lost by the cooling of the shaft furnace. This amount can be considerably reduced if, for example, the cooling of the tank and, in certain circumstances, the cooling of the shelves and the opening of the furnace are carried out by means of cooling elements with circulating water, including the circuit is connected to the boiler system.



   In a combined shaft furnace and steam boiler system it is necessary, under certain circumstances, - for example when the shaft furnace is intended for the production of iron - to allow for the fact that there are variations in the temperature. quantity and quality of top gas supplied to the steam boiler. For example, the mode of operation of a shaft furnace occasionally necessitates short stops. In order to achieve despite this a uniform production of steam from the boiler, it is advantageous, according to the invention, for a combined system of shaft furnace and steam boiler, to provide an additional adjustable heating for the boiler. steam boiler. Because of the ease of adjustment, it is advantageous to use gas, oil or pulverized coal as additional fuel.

   However, obtaining uniform vapor production can also

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 be achieved by the use of a steam accumulator.



   An important additional technical advantage of the combined shaft furnace and steam boiler system according to the invention results from the particular pre-heating of the wind intended for the shaft furnace. In the known shaft furnaces, which work with prior heating of the wind, in particular in such furnaces which require prior heating of the wind above approximately 500 ° C., it is necessary to admit into the heater prior wind = for example Cowper or recuperators - top gas purified to a large extent for combustion It is a great advantage of the combined system according to the invention that the prior heating of the wind takes place with unclean top gas,

   so that a significant saving in installation costs is achieved. By the fact that all of the bitumen contained in the top gas is burnt as permanent gases in the combustion chamber located above the tank, the deposit of soot in the tubular system of the pre-air preheater is practically excluded.

   In many cases it is advantageous to raise the temperature in the combustion chamber to such a point that the mineral dust contained in the top gas is completely melted, because in this case most of this dust is separated over a granulation screen. If in such cases the steam production of the system is kept to a minimum, it is advantageous to use at least the tube bundle of the granulation screen for the steam production, because, in the case of the admission of air on this tube bundle and the use of this one for the preliminary heating of the air, the temperatures of the tubes would rise too strongly. But there is also the possibility to completely suppress the production of steam in the system according to the invention when the tube bundles are used,

   which must withstand a high load, tube bundles to which the lining of the combustion chamber may also belong, for heating air which is at a significantly higher pressure level, for example above 20 atm , because in this case the heat transmission is significantly increased. Such combinations are generally only possible in combination with hot air turbines.

   This procedure can also be carried out by burning, in the combustion chamber placed above the shaft furnace, for the top gas, only the part which is necessary for the preliminary heating of the wind, while the other part gas, which is generally larger, is subjected to normal gas scrubbing operation and is used as a scrubber.



   The essential feature of the eighth exemplary embodiment of the combined shaft furnace and steam boiler system according to the present invention consists in that at least two shaft furnaces are connected to a steam boiler in such a way that they supply gas. to this one.



  When operating the shaft furnace with liquid casting, and in particular when the shaft furnace is simultaneously intended for the production of iron, such a combined system involves significant difficulties owing to the relatively uneven production of iron. gas from the shaft furnace, - whereas one of the most important conditions for the operation of a boiler is the supply and combustion of the fuel as uniform as possible and as precisely adjustable as possible. Liquid casting shaft furnaces, in particular shaft furnaces which are used to obtain iron, has certain irregularities.

   These are based, in particular, on the variable and difficult to regulate permeability of the melting zone of the furnace with respect to the gas, and also on the phenomena of separation of the mixture from the melting bed composed of several constituents, and in particular on the discontinuity which is caused in the operation of the furnace by the periodic casting.



   The present invention provides a solution to the problem of adapting the production of gas by the gas to each other as far as possible.

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 shaft furnace and the gas requirement of the boiler. The measurements according to the invention relate to the dimension of the shaft furnace. They start from the observation that, in the case of the addition of the effects of several organs, of the same type by themselves, the individual effects of which are subject to notable but irregular variations, the sum of the effects presents variations. weaker.

   The application of this observation to the present case consists in that, instead of a single shaft furnace organically cooperating with a steam boiler, there are two or more shaft furnaces - each of which has one. correspondingly reduced production -, so that two or more furnaces give up their gas to a steam boiler. The action of this measure on the whole system is as follows:
The variation in gas production, expressed in heat output, is for example + ¯ 10%. Heat output consists of sensible heat and chemically bound heat. If we divide the large shaft furnace into two furnaces, each having half its production capacity, each of them must provide 50% of the total gas production.

   Its own gap in gas production is still 10% of this 50%, i.e. 5% of the total amount of gas. As these irregular variations are to a great extent compensated for by combining the gases from several furnaces, it is therefore possible, in the case of the distribution of the total gas production to two shaft furnaces, to count with a variation which is not more than approximately 2-3%.



   The distribution according to the invention of the total output of the shaft furnaces has yet another important advantage, which is based on the fact that steam boilers in most cases require that it be possible to regulate significantly and quickly their production. If the steam boiler is combined with a single shaft furnace, this adjustment of the output of the boiler causes a large variation in the operation of the shaft furnace, which is felt in the nature and quantity of its products. Proper operation of a shaft furnace combined with a single steam boiler, subject to the regulation, is therefore not possible or at least is made difficult.



   According to the invention, in the event that two or more shaft furnaces are to supply a boiler with the gas which they produce, one of the furnaces is operated as a control furnace, while 'the other or the other furnaces are operated as regularly as possible and only or predominantly from metallurgical points of view. At least one of the shaft furnaces, working in the combination according to the invention , can then permanently deliver high value and uniform products, with a very large simultaneous decrease in the variation of gas production for the steam boiler.



   The ninth exemplary embodiment of the invention consists of a combined shaft furnace and steam boiler system, which includes cooling of the shaft furnace, in which the shaft furnace is provided with individual circulating cooling elements. water, with which the amount of water escaping in the event of a leak is automatically limited.



   In a combined shaft furnace and steam boiler system provided with such a shaft furnace cooling device, it is particularly advantageous to use the cooling of the shaft furnace for preheating the tank. feed water to the steam boiler.



   There are already known devices for cooling shaft furnaces, in which, for example, the furnace is, in its hot part, surrounded by a jacket with water circulation, in which hot water is produced or steam. However, the use of these known devices for cooling shaft furnaces has not developed, especially in the case of shaft furnaces which are used to obtain iron, because this jacket has to circulate.

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 In the presence of liquid iron, water represents a serious source of danger. The possibility, increased precisely in such a mode of operation, of a leakage of the water circulation jacket would have the consequence is the penetration of water into the oven chamber,

   A possibility which is difficult to control and the consequences of which cannot be foreseen and which, in certain circumstances, could cause explosions in the furnace chamber.



   The present invention avoids these drawbacks and proposes to use the heat of the cooling water also in the case of shaft furnaces which produce iron in the liquid state or in which there are conditions which prevent up to here the use of heat from the cooling water maintaining operational safety. This problem is solved, in accordance with the invention, by the fact that the water circulation jacket is replaced by a fairly large number of cooling elements, each of which is constructed as a small steam generator and has an inlet. adjustable condensate water.

   The desired operating safety is obtained in particular by the fact that devices are provided which, when a leak occurs in such a cooling element, ensure the fastest closing of this element with respect to the inlet. water or its automatic shutdown.



   Two different methods of cooling the shaft furnace are described below:
The first mode of cooling the shaft furnace consists in applying the principle of the Schmidt boiler to the present cooling problem. The Schmidt boiler has, as is known, a closed internal circuit of water of the boiler, which transfers its heat, outside the boiler or outside the heating gas region, in special temperature exchangers, to an external water or water vapor circuit, in which a Steam turbine, for example, is interposed According to the invention, each cooling element of the shaft furnace is constructed like a Schmidt boiler, that is to say it is traversed by a circuit of closed water, which gives up its heat,

   in a suitable place, away from the oven, in a particular temperature exchanger, in a second water or steam circuit, in which the heat is used This second circuit is advantageously common to all the cooling elements o With In this mode of cooling, the quantity of water which can penetrate the furnace as far as possible from a point where a leak occurs is limited to the small quantity which is contained in the first closed circuit of the cooling element considered. Furthermore, in the event of a leak, even a small one, the pressure in the first closed circuit of the cooling element drops rapidly, so that the fault can be immediately detected and that appropriate countermeasures can be taken. taken.



   The advantage of the described cooling method of the shaft furnace consists, in addition to the use of the significant heat losses due to water cooling, in the saving of cooling water. As is known, notably in the mode of cooling employed heretofore, in particular of blast furnaces, the supply of the large quantities of cooling water required in many places of the furnace constitutes a problem. difficult.



   The technical realization of the cooling of the shaft furnace according to the invention takes place on the basis of the elimination as complete as possible of any risk in consideration of the rather harsh metallurgical treatment. The constructional characteristics of another method of cooling the shaft furnace are as follows:
Circulating water cooling tubes with

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 a clearly directed uniform flow. Box-shaped bodies have heretofore been used for the water cooling of shaft furnaces, in which an irregular and completely uneven flow occurs. Such bodies are, for example, the water circulation jackets of generators and shaft furnaces, cast blowing nozzles, blowing nozzle chambers, etc. of shaft furnaces and the like.

   As an example of the improved construction according to the invention, there is shown schematically in Fig. 3 the construction of a blowing nozzle. 101 denotes the cooling tube with the water inlet 102 and the water outlet 103. In a manner known per se, the cooling tube is helically wound on itself in such a way that 'it comes back on itself and the inlet and outlet of the water are located on the same side. 104 designates the nozzle body to be protected by the cooling tube 101 and which can be constructed in several parts.

   Instead of a tube wound helically around the nozzle, it is also possible, to shorten the water path, to use several tubes wound in a helix, with separate water inlet and outlet. are then arranged one after the other in the direction of the nozzle, or else the different propellers are wound one inside the other. The cooling tubes consist, depending on the heat transfer required in each case, of electrolytic copper, bronze, steel, etc.



   The wall of the furnace itself is, according to the invention, also cooled by tubes, which extend essentially in the vertical direction or essentially in the horizontal direction; these two types of tubes can also be used on the same furnace. Vertical tubes generally have the advantage that they allow a natural circulation of water, whereas tubes extending in a horizontal direction must have recourse to forced circulation. Despite this disadvantage, it is, in accordance with this practice, used to the invention, advantageously horizontal tubes in the lower part of the shaft furnace, in which the liquid products, such as slag and iron, in certain circumstances exert a strong pressure from the inside on the wall from the oven.

   The annular tubes, which in such a construction are arranged one above the other and envelop from the outside, for example the work of the furnace, can withstand noticeable forces in the radial direction and make the fort superfluous shielding hitherto necessary in this place. On the contrary, it suffices to wrap the tubes, from the outside, with a relatively thin iron jacket, which ensures the gas-tightness of the oven.



   In order to make the cooling losses as low as possible, the spacing between the individual cooling tubes is made as large as possible. In the case of tubes with an oval cross section, the tubes are arranged so that the major axis of the cross section is located in the side surface of the furnace.

   It is also possible to obtain an additional spacing of the tubes, with as uniform cooling as possible of the furnace, by the fact that the tubes are provided with ribs or metal points, which more or less fill the space between two adjacent tubes. regions of the furnace wall in which the presence of slag or liquid metal is to be expected, according to the invention, a coating of the tubes or a coating of the gaps between the tubes with ceramic materials is provided, which resist to a great extent the attack of liquid products.



   As such ceramic materials it is suitable to use, for example, silicon carbide, a mass of rammed carbon, or refractory clay, or chromium ore, among others. The cooling tubes are advantageously arranged for reduce heat generation, in an insulating material, for example diatomaceous earth.

   Fig. 4 shows schematically in section, part of the crucible of a shaft furnace with a cooling system according to the invention; fig; 5 schematically shows a cross section of a furnace crucible with the corresponding cooling system. 105 designates the refractory masonry of the

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 oven (figs 4 and 5). 106 denotes cooling tubes, of oval cross section, with attached metal tips 107. 108 denotes the rammed mass of chromium ore, which surrounds the tubes on all sides.
106 and their points 107.

   109 designates the metal casing of the oven, gas-tight 110 (fig. 5) designates the primary circuit, closed on itself, of the water for a cooling element o 111 designates the temperature exchanger for the transmission of heat from the primary circuit 110 to the secondary circuit or working circuit 112, common to all the cooling elements with a steam turbine 113. 114 designates the indicator or other member, which comes into action in the case a decrease in pressure in the primary circuit 1100
In the tenth exemplary embodiment of the invention, it is a combined system of a shaft furnace and a hearth, in which the hearth (for example a steam boiler) comprises a device for supplying air. secondary.

   The particular characteristics of this exemplary embodiment and the technical advantages that can be achieved with it result from the following explanations:
If, in accordance with the present invention, the top gas, obtained in a shaft furnace, is used for heating steam boilers or other industrial furnaces, such gas heaters generally work with an efficiency of as much. better than the initial temperature of the gas to be burnt is higher.

   This fact constitutes an additional essential basis of the present invention, which is characterized by the following points: The height of the layer in the shaft furnace, operating mainly with preheated wind, is only such that there is a complete reaction of the blown oxygen with the charcoal of the feed, mainly forming carbon monoxide, and in the case of the presence of iron ore in the smelting bed, the indirect reduction. This means that, of the parts normally existing in a shaft furnace - work, grate and vessel there is, in the shaft oven according to the invention, only the work and the grate, the latter in certain circumstances in a form. shortened.

   The result of this measurement is that the top gas exiting the charge is very hot, several hundred degrees higher in temperature than the top gas in a shaft furnace of normal construction and operation.



  The top gas is made to arrive, with this high outlet temperature, through a suitably insulated pipe, to the heating device placed in the immediate vicinity of the shaft furnace; in most cases this is a device for heating a steam boiler, as a steam boiler can be easily mounted in the immediate vicinity of the tank furnace. The top gas is normally burned in the device. heating with secondary air. In particular in the case of boilers, these can also be basically operated as flue-gas-heated boilers, the cooled top gas being collected for later use.



   It should be noted, as a particular advantage, that a shaft furnace operating in accordance with the invention can work with bituminous coal, without the known difficulties caused by the tarry constituents contained in the top gas present. . In the shaft furnace operating in accordance with the invention, the bituminous constituents undergo cracking due to the high temperatures of the top gas and cannot separate as tar or pitch drenching the pipe system. On the contrary, the gas is carburized. effectively by the tarry constituents which have undergone cracking.



   For various applications of hot top gas as a heating gas, it is advantageous to dust off the latter before combustion. Different devices and measures are available for this dedusting.



  In accordance with the invention, in order to obtain a top gas which is low in pressure

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 However, the shaft furnace is widened above the load, for example in the form of a hopper, thereby reducing the speed of the gas, before it is discharged from the upper part of the furnace.



   CLAIMS.



   1) Combined shaft furnace (e.g. blast furnace, low-pit furnace, casting generator) and hearth (e.g. steam boiler, flue gas-heated boiler, industrial furnace, gas burner), characterized in that a shaft furnace (eg blast furnace, low-chamber furnace, casting generator) connected directly to this hearth and at the same time serving for production is used as the heating installation for the hearth of metal (eg iron).



   2) Combined system of casting generator and furnace, characterized in that the casting generator has at least one wall in common with the combustion chamber of the fopere
3) Combined casting generator and hearth system according to Claim 1 or 2, characterized in that the casting generator is constructed to have a thin layer of coal, so that the gas produced passes through high temperature in the combustion chamber of the fireplace (eg steam boiler).



   4) Combined system of casting generator and steam boiler according to one of the preceding claims, characterized in that, between the gasification device and the combustion chamber is formed an opening in the form of a nozzle, which maintains a higher pressure in the gasifier and which ensures good mixing with the combustion air when the heating gases flow into the combustion chamber of the boiler.



   5) Combined system of casting generator and steam boiler according to one of the preceding claims, characterized in that, in front of the gasification chamber of the casting generator is arranged a - pre-heating and distillation chamber slow for coal, which is traversed by part of the gas produced in the gasification apparatus, as purging gas.



   6) Combined system of casting generator and boiler va- can according to one of the preceding claims, characterized in that the passage of coal from the pre-heating chamber and slow distillation in the gasification chamber is controlled by a special regulator, which regulates the height of the carbon layer in the gasification chamber.



   7) A method for using the combined system according to Claims 2-5, characterized in that an ore (eg iron ore) is added to the gasification coal.


    

Claims (1)

8) Procédé selon Revendication 7, caractérisé en ce que, dans le cas de charbon collant, celui-ci est répandu périodiquement en une couche mince, à l'état froid ou à l'état préalablement chauffé jusqu'au commencement d'agglutination, sur la surface chaude du charbon dans la chambre de gazéifi- cation. 8) A method according to Claim 7, characterized in that, in the case of sticky carbon, the latter is spread periodically in a thin layer, in the cold state or in the preheated state until the beginning of agglutination, on the hot surface of the coal in the gasification chamber. 9) Procédé selon Revendication 7, caractérisé en ce que du mine- rai de fer est amené directement à l'ouvrage du four, par exemple par insuf- flation de poussière de minerai avec l'air de gazéification. <Desc/Clms Page number 23> 9) Method according to Claim 7, characterized in that iron ore is fed directly to the furnace structure, for example by blowing in ore dust with the gasification air. <Desc / Clms Page number 23> 10) Procédé selon chacune des Revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'air de combustion est enrichi en oxygène. 10) A method according to each of Claims 7 to 9, characterized in that the combustion air is enriched with oxygen. 11) Procédé selon Revendication 10, caractérisé en ce que de l'oxygène plus fortement concentré est insufflé dans l'ouvrage, au-dessous du plan des tuyères principales, alimentées d'aira 12) Procédé selon chacune des Revendications 7 à 11, caractérisé en ce que la scorie liquide est refroidie dans la chambre de combustion de la chaudière. 11) Process according to Claim 10, characterized in that more highly concentrated oxygen is blown into the structure, below the plane of the main nozzles, supplied with air 12) Method according to each of Claims 7 to 11, characterized in that the liquid slag is cooled in the combustion chamber of the boiler. 13) Procédé selon chacune des Revendications 7 à 12, caractérisé en ce que la scorie liquide est refroidie, avec chauffage préalable de l'air de combustion. 13) A method according to each of Claims 7 to 12, characterized in that the liquid slag is cooled, with prior heating of the combustion air. 14) Procédé selon chacune des revendications 7 à 13, caractérisé en ce qu'on ajoute au charbon de gazéification des matières d'addition, tel- les que sable, chaux, bauxite, etc..., pour obtenir des produits déterminés à base de scorie, tels que briques de scorie, laine de scorie, ciment, etco 15) Système combiné selon Revendication 3, caractérisé en ce que le générateur à coulée est situé si près de la chaudière que le gaz est con- duit avec sa température maximum dans la chaudière, et les dispositifs pour l'admission de vent au générateur et pour le chargement de combustible et de matières d'addition dans celui-ci se trouvent sur le côté du générateur éloi- gné de la chaudièreo 16) Système combiné selon Revendication 15, caractérisé en ce que la paroi du générateur, constituant une paroi de la chaudière, 14) Method according to each of claims 7 to 13, characterized in that one adds to the gasification coal additive materials, such as sand, lime, bauxite, etc ..., to obtain specific products based slag, such as slag bricks, slag wool, cement, etc. 15) Combined system according to Claim 3, characterized in that the casting generator is located so close to the boiler that the gas is led at its maximum temperature into the boiler, and the devices for the admission of wind to the generator and for loading fuel and additives into it are located on the generator side remote from the boiler. 16) A combined system according to Claim 15, characterized in that the wall of the generator, constituting a wall of the boiler, est d'une forme courbe ou circulaireavec son côté convexe tourné vers l'extérieur. is curved or circular in shape with its convex side facing outward. 17) Système combiné selon Revendication 15, caractérisé en ce que le générateur entoure la chaudière sur plusieurs côtés et présente en par- ticulier une section transversale en forme d'U. 17) Combined system according to Claim 15, characterized in that the generator surrounds the boiler on several sides and in particular has a U-shaped cross section. 18) Système combiné selon Revendication 15, caractérisé en ce que le générateur entoure la chaudière de tous côtés, et présente en parti- culier une section transversale circulaire. 18) Combined system according to Claim 15, characterized in that the generator surrounds the boiler on all sides, and in particular has a circular cross section. 19) Système combiné selon Revendication 15, caractérisé en ce que le générateur, principalement de section transversale circulaire, con- stitue la partie inférieure de la chaudière, et va en s'évasant vers le haut en forme de trémie, et l'air secondaire est insufflé directement dans l'espace situé au-dessus du générateur. 19) Combined system according to Claim 15, characterized in that the generator, mainly of circular cross section, constitutes the lower part of the boiler, and widens upwards in the form of a hopper, and the secondary air is blown directly into the space above the generator. 20) Procédé pour l'utilisation du système combiné selon Revendi- cation 15 à 19, caractérisé en ce qu'un mouvement tourbillonnaire réglé, par exemple de forme circulaire, est produit par l'air secondaire dans l'espace situé au-dessus du générateur. 20) Method for using the combined system according to claim 15 to 19, characterized in that a controlled vortex movement, for example circular in shape, is produced by the secondary air in the space above the generator. 21) Procédé pour l'utilisation du système combiné selon Reven- dication 15 à 19, caractérisé en ce que la pression dans le générateur et dans la chambre de combustion de la chaudière est accrue au-dessus de la pression normale., et derrière la chaudière est montée une turbine actionnée par les gaz brûlés, pour la détente des gaz brûlés. 21) Method for using the combined system according to claim 15 to 19, characterized in that the pressure in the generator and in the combustion chamber of the boiler is increased above the normal pressure., And behind the pressure. The boiler is fitted with a turbine driven by the burnt gases, for the expansion of the burnt gases. 22) Système combiné de four à cuve et de chaudière à vapeur se- lon Revendication 1, caractérisé en ce que les matières solides contenues dans le gaz sont amenées à l'état complètement liquide par fusion dans la chaudière à vapeur et sont séparées du gaz de fumée sous cette forme liqui- de. <Desc/Clms Page number 24> 22) Combined shaft furnace and steam boiler system according to Claim 1, characterized in that the solids contained in the gas are brought to a completely liquid state by melting in the steam boiler and are separated from the gas of smoke in this liquid form. <Desc / Clms Page number 24> 23) Système combiné selon Revendication 15, caractérise en ce qu'on utilise à cet effet une chaudière à chambre de fusion. 23) Combined system according to Claim 15, characterized in that a melting chamber boiler is used for this purpose. 24) Système combiné selon Revendication 15, caractérisé en ce que l'air de combustion pour la chambre de fusion est chauffé à une tempéra- ture supérieure à la température habituelle, par exemple à plus de 450 C 25) Système combiné selon Revendication 15, caractérisé en ce que, aussi bien le chauffage préalable du vent pour le four à cuve que le chauffage préalable de l'air de combustion pour la chaudière ont lieu à l'ai- de des gaz de fumée de la chaudière. 24) Combined system according to Claim 15, characterized in that the combustion air for the melting chamber is heated to a temperature higher than the usual temperature, for example to more than 450 C 25) Combined system according to Claim 15, characterized in that both the preliminary heating of the wind for the shaft furnace and the preliminary heating of the combustion air for the boiler take place with the aid of flue gases of the boiler. 26) Système combiné selon Revendication 15 à 18, caractérisé en ce que la chambre de combustion ou la chambre de fusion de la chaudière com- porte un chauffage additionnel, par exemple au charbon pulvérisé ou à l'hui- le. 26) Combined system according to Claim 15 to 18, characterized in that the combustion chamber or the melting chamber of the boiler comprises additional heating, for example with pulverized coal or with oil. 27) Système combiné selon Revendication 15 à 19, caractérisé en ce que le lit de fusion du four à cuve est enrichi en minerai fin. 27) Combined system according to Claim 15 to 19, characterized in that the smelting bed of the shaft furnace is enriched in fine ore. 28) Système combiné selon revendication 15 à 20, caractérisé en ce que le minerai fin ou la poussière de minerai est amené directement à la chambre de fusion de la chaudière, et est amené dans la chaudière à l'état de fusion complète. 28) Combined system according to claim 15 to 20, characterized in that the fine ore or ore dust is brought directly to the melting chamber of the boiler, and is brought into the boiler in the state of complete melting. 29) Système combiné selon Revendication 15 à 21, caractérisé en ce que au minerai fin ou à la poussière de minerai on ajoute des fon- dants, par exemple CaO ou SiO2. 29) Combined system according to Claim 15 to 21, characterized in that the fine ore or the ore dust is added fluxes, for example CaO or SiO2. 30) Système combiné selon Revendication 15 à 22, caractérisé en ce que la chaux nécessaire à l'opération au four à cuve est introduite en- tièrement ou partiellement sous forme de poussière de pierre à chaux dans la chambre de fusion de la chaudière. 30) Combined system according to Claim 15 to 22, characterized in that the lime necessary for the operation in the shaft furnace is introduced entirely or partially in the form of limestone dust in the melting chamber of the boiler. 31) Système combiné selon Revendication 15 à 23, caractérisé en ce que la scorie, obtenue à l'état liquide ou pâteux dans la chaudière, est granulée au moyen d'eau et le produit granulé est amené au lit de fu- sion du four à cuve. 31) Combined system according to Claim 15 to 23, characterized in that the slag, obtained in the liquid or pasty state in the boiler, is granulated by means of water and the granulated product is brought to the smelting bed of the furnace tank. 32) Système combiné selon Revendication 15 à 24, caractérisé en ce que la scorie liquide ou pâteuse obtenue dans la chaudière est refroidie sous forme de plaques ou de morceaux et est ajoutée, après division appro- priée, au lit de fusion du four à cuve. 32) Combined system according to Claim 15 to 24, characterized in that the liquid or pasty slag obtained in the boiler is cooled in the form of plates or pieces and is added, after appropriate division, to the melting bed of the shaft furnace . 33) Système combiné selon Revendication 15, caractérisé en ce que la chaudière à vapeur comprend, outre le dispositif pour la combustion du gaz de gueulard du four à cuve, un dispositif pour la combustion d'un combustible secondaire, par exemple du charbon pulvérisé. 33) A combined system according to Claim 15, characterized in that the steam boiler comprises, in addition to the device for the combustion of the top gas of the shaft furnace, a device for the combustion of a secondary fuel, for example pulverized coal. 34) Procédé réalisé avec le système combiné selon Revendication 1, caractérisé en ce que, dans la chambre de combustion de la chaudière, on brûle, outre le gaz de gueulard du four à cuve, des substances gazeuses, li- quides ou solides qui, avec de l'air préalablement chauffé, donnent, par la combustion, une température plus élevée que celle nécessaire pour la fusion des constituants solides contenus dans le gaz de gueulard. 34) Method carried out with the combined system according to Claim 1, characterized in that, in the combustion chamber of the boiler, in addition to the top gas from the shaft furnace, gaseous, liquid or solid substances which, with preheated air, give, by combustion, a temperature higher than that necessary for the fusion of the solid constituents contained in the top gas. 35) Procédé selon Revendication 26, caractérisé en ce qu'on fait marcher le four à cuve bas autant que possible sous la morne charge et on ef- fectue le réglage de l'apport de chaleur dans la chaudière par le dosage du combustible secondaire, par exemple du charbon pulvérisé et de son air de combustion. <Desc/Clms Page number 25> 35) Method according to Claim 26, characterized in that the low-shaft furnace is operated as much as possible under the bleak load and the adjustment of the heat input into the boiler is carried out by the metering of the secondary fuel, for example pulverized coal and its combustion air. <Desc / Clms Page number 25> 36) Procédé réalisé avec le système combiné selon Revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas d'un four à cuve à coulée liquide, on diminue notablement la production de fer dans le cas de son fonctionnement comme haut-fourneau ou four à cuve bas, et on accroît la production de fer dans le cas de son fonctionnement comme générateur à couléeo 37) Procédé selon Revendication 29, caractérisé en ce qu'on diminue le traitement métallurgique de minerais de fer avec des combustibles solides dans un four à cuve de telle manière que le gaz de gueulard est brûlé directement, à l'état chaud et sensiblement non épuré, dans une chaudière réunie au four à cuve. 36) A method carried out with the combined system according to Claim 1, characterized in that, in the case of a liquid casting shaft furnace, the production of iron is significantly reduced in the case of its operation as a blast furnace or furnace. low tank, and the production of iron is increased in the case of its operation as a casting generator. 37) Method according to Claim 29, characterized in that the metallurgical treatment of iron ores with solid fuels in a shaft furnace is reduced in such a way that the top gas is burnt directly, in the hot state and substantially not uncluttered, in a boiler assembled in the tank oven. 38) Procédé selon Revendication 29, caractérisé en ce qu'on emploie, pour le traitement métallurgique, des minerais pauvres en fer et du charbon ou des combustibles riches en cendres, et le foyer utilisé pour la combustion du gaz de gueulard consiste en une chaudière à chambre de fusiono 39) Procédé selon Revendication 29, caractérisé en ce qu'on fait marcher le four à cuve avec une hauteur de charge d'environ 1,5 à 2,5 m, de préférence de 2 m environ. 38) A method according to claim 29, characterized in that one employs, for the metallurgical treatment, ores poor in iron and coal or fuels rich in ash, and the hearth used for the combustion of the top gas consists of a boiler with fusion chamber 39) Method according to Claim 29, characterized in that the shaft furnace is operated with a load height of approximately 1.5 to 2.5 m, preferably approximately 2 m. 40) Procédé selon Revendication 29, caractérisé en ce qu'on dé- termine la quantité des minerais de fer à réduire de telle manière que la quantité de fer obtenue par unité de combustible soit telle que les gaz de gueulard, formés au cours de la réduction, parviennent avec une température suffisante dans le foyer, par exemple la chaudière à chambre de fusion. 40) Process according to Claim 29, characterized in that the quantity of iron ores to be reduced is determined in such a way that the quantity of iron obtained per unit of fuel is such that the top gases formed during the reduction, reach with sufficient temperature in the hearth, for example the melting chamber boiler. 41) Installation pour la réalisation du procédé selon Revendica- tion 29,caractérisée en ce qu'on emploie comme foyer une chaudière à cham- bre de fusion. 41) Installation for carrying out the process according to Claim 29, characterized in that a melting chamber boiler is used as the hearth. 42) Procédé selon Revendication 29, caractérisé en ce que dans le cas de l'emploi d'un système combiné de générateur à coulée et de chaudière à vapeur, on charge additionnellement dans le générateur à coulée une quan- tité telle de minerais de fer que la quantité de fer obtenue soit notable- ment accrue par rapport à la quantité de fer produite normalement dans le gé- nérateur à coulée et que la qualité du gaz soit encore suffisante pour permet- tre une combustion directe du gaz chaud non épuré dans la chaudière à vapeur (de préférence la chaudière à chambre de fusion) avec une température suffi- samment élevée 43) Procédé pour l'utilisation du système combiné selon Reven- dication 1 à 6 ou 15 à 27, pour le traitement métallurgique de minerais de fer pauvres avec gangue riche en silice, 42) A method according to claim 29, characterized in that in the case of the use of a combined system of casting generator and steam boiler, additionally charged into the casting generator such a quantity of iron ore that the quantity of iron obtained be appreciably increased in relation to the quantity of iron normally produced in the casting generator and that the quality of the gas is still sufficient to allow direct combustion of the hot unclean gas in the steam boiler (preferably the melting chamber boiler) with a sufficiently high temperature 43) Method for using the combined system according to Claim 1 to 6 or 15 to 27, for the metallurgical treatment of poor iron ores with gangue rich in silica, caractérisé en ce qu'on emploie, en appliquant le procédé de fusion très acide, du charbon riche en cendres com- me combustible. characterized in that, by applying the highly acidic smelting process, ash-rich coal is used as fuel. 44) Procédé selon Revendication 38, caractérisé en ce que le gaz de gueulard du four à cuve, qui est disponible en quantité particulièrement grande en raison du mode opératoire, est brûlé dans un foyer, par exemple une chaudière à vapeur. 44) A method according to claim 38, characterized in that the top gas from the shaft furnace, which is available in particularly large quantities due to the operating mode, is burned in a hearth, for example a steam boiler. 45) Procédé selon Revendication 39, caractérisé en ce qu'on uti- lise comme chaudière à vapeur une chaudière à chambre de fusion, dont la cham- bre de combustion est disposée au-dessus du four à cuve. 45) Process according to Claim 39, characterized in that a melting chamber boiler is used as the steam boiler, the combustion chamber of which is arranged above the shaft furnace. 46) Système combiné selon Revendication 1, 3 à 6,15 à 34, carac- térisé en ce qu'au moins la chambre de combustion de la chaudière à vapeur est disposée au-dessus du four à cuve au voisinage de la ou des ouvertures de sortie du gaz de ce four, par exemple directement au-dessus du four à cuve, et est raccordée à la chambre collectrice de gaz du four à cuve par au moins une amenée de gaz (par exemple un ou des tubes ou ouvertures d'amenée de gaz ). <Desc/Clms Page number 26> 46) Combined system according to Claim 1, 3 to 6, 15 to 34, characterized in that at least the combustion chamber of the steam boiler is arranged above the shaft furnace in the vicinity of the opening (s) outlet of the gas from this oven, for example directly above the shaft furnace, and is connected to the gas collecting chamber of the shaft furnace by at least one gas supply (for example one or more tubes or openings of gas supply). <Desc / Clms Page number 26> 47) Système combiné selon Revendication 46, caractérisé en ce que l'ensemble de la chaudière à vapeur est disposé, par exemple comme chau- dière à un seul carneau, au-dessus du four à cuveo 48) Système combiné selon Revendication 46, caractérisé en ce que la chambre de combustion seule est disposée au voisinage immédiat de la cham- bre collectrice de gaz du four à cuve, par exemple au-dessus du four à cuve, tandis que les parties restantes de la chaudière à vapeur sont disposées dans un carneau descendant à côté du four à cuve. 47) Combined system according to Claim 46, characterized in that the whole of the steam boiler is arranged, for example as a single-flue boiler, above the tank furnace. 48) Combined system according to Claim 46, characterized in that the combustion chamber alone is arranged in the immediate vicinity of the gas collecting chamber of the shaft furnace, for example above the shaft furnace, while the remaining parts of the steam boiler are arranged in a downward flue next to the shaft furnace. 49) Système combiné selon chacune des Revendications 46 à 48, ca- ractérisé en ce qu'un dispositif, utilisant la chaleur des gaz de fumée de la chaudière à vapeur, sert au chauffage préalable du vent destiné au four à cuve. 49) A combined system according to each of Claims 46 to 48, characterized in that a device, using the heat of the flue gases from the steam boiler, serves for the preheating of the blast intended for the shaft furnace. 50) Système combiné selon chacune des Revendications 46 à 49, ca- ractérisé en ce qu'un dispositif, utilisant la chaleur des gaz de fumée de la chaudière à vapeur, sert au chauffage préalable de l'air de combustion pour la chambre de combustion de la chaudière à vapeur. 50) Combined system according to each of Claims 46 to 49, characterized in that a device, using the heat of the flue gases from the steam boiler, serves for the preheating of the combustion air for the combustion chamber of the steam boiler. 51) Système combiné selon chacune des Revendications 46 à 50, ca- ractérisé en ce que sur le four à cuve sont disposés des éléments refroidis- seurs, qui sont incorporés dans le système d'utilisation de la chaleur de la chaudière à vapeur. 51) A combined system according to each of claims 46 to 50, characterized in that on the shaft furnace are arranged cooling elements, which are incorporated in the heat utilization system of the steam boiler. 52) Système combiné selon chacune des Revendications 46 à 50, caractérisé en ce que la production de vapeur n'a lieu que dans quelques faisceaux tubulaires, soumis à une forte charge (par exemple des tubes de granulation), et/ou dans les tubes de revêtement de la chambre de combus- tion. 52) Combined system according to each of Claims 46 to 50, characterized in that the production of steam takes place only in a few tube bundles, subjected to a high load (for example granulation tubes), and / or in the tubes lining of the combustion chamber. 53) Système combiné selon chacune des Revendications 46 à 50, ca- ractérisé en ce que la chambre de combustion sert, en utilisant un fort ex- cédent d'air, uniquement à la combustion du gaz de gueulard sans production de suie, et le chauffage préalable du vent a lieu, sans interposition d'une chaudière à vapeur, directement par le chauffage des tubes au moyen des gaz de combustion chauds. 53) A combined system according to each of Claims 46 to 50, characterized in that the combustion chamber serves, using a large excess of air, only for the combustion of the top gas without the production of soot, and the prior wind heating takes place, without the interposition of a steam boiler, directly by heating the tubes by means of hot combustion gases. 54) Système combiné selon Revendication 1, 3 à 6,15 à 34 ou 46 à 53, caractérisé en ce qu'au moins deux fours à cuve sont réunis à une chau- dière à vapeur de telle manière qu'ils cèdent leur gaz à celle-ci. 54) Combined system according to Claim 1, 3 to 6.15 to 34 or 46 to 53, characterized in that at least two shaft furnaces are joined to a steam boiler in such a way that they give up their gas to this one. 55) Système combiné selon Revendication 54, caractérisé en ce que l'un des fours à cuve est construit comme four de réglage et fonctionne de telle manière qu'il produit dans une grande mesure le réglage de la quan- tité de gaz nécessaire pour la chaudière à vapeur. 55) Combined system according to Claim 54, characterized in that one of the shaft furnaces is constructed as a control furnace and operates in such a way that it produces to a great extent the control of the quantity of gas required for the heating. steam boiler. 56) Système combiné selon Revendication 55, caractérisé en ce que l'un des fours à cuve travaille de façon irrégulière au point de vue de la production de gaz, tandis que l'autre ou les autres fours à cuve travail- lent de façon aussi régulière que possible, dans le cas où il se produit un réglage de la production de vapeur de la chaudière. 56) Combined system according to Claim 55, characterized in that one of the shaft furnaces works irregularly from the point of view of gas production, while the other or the other shaft furnaces also work. regular as possible, in the event that the boiler steam output is adjusted. 57) Système combiné selon Revendication 1, 3 à 6, 15 à 36 ou 46 à 56, caractérisé en ce qu'il comporte un refroidissement du four à cuve, dans lequel le four est muni d'éléments refroidisseurs individuels à circu- lation d'eau, dans lesquels la quantité d'eau sortante en cas de fuite est automatiquement limitée. 57) Combined system according to Claim 1, 3 to 6, 15 to 36 or 46 to 56, characterized in that it comprises a cooling of the shaft furnace, in which the furnace is provided with individual cooling elements with circu- lation of water, in which the quantity of water leaving in the event of a leak is automatically limited. 58) Système combiné selon Revendication 57, caractérisé en ce que, dans la conduite d'amenée allant de la canalisation d'alimentation com- <Desc/Clms Page number 27> mune aux éléments refroidisseurs individuels est intercalé un organe obturateur, dont la fermeture est produite par un instrument indicateur, qui est commandé par l'écoulement d'eau ou par la pression dans la conduite d'amenée ou par le circuit primaire. 58) A combined system according to Claim 57, characterized in that, in the supply pipe from the supply pipe com- <Desc / Clms Page number 27> Along with the individual cooling elements is interposed a shutter member, the closure of which is produced by an indicator instrument, which is controlled by the flow of water or by the pressure in the supply pipe or by the primary circuit. 59) Système combiné selon Revendication 57 ou 58, caractérisé en ce qu'à chaque élément refroidisseur, ou à un groupe d'éléments refroidisseurs correspond un circuit d'eau fermé, qui cède sa chaleur à l'extérieur de la chaudière, par exemple à un circuit d'eau secondaire. 59) Combined system according to Claim 57 or 58, characterized in that each cooling element, or a group of cooling elements corresponds to a closed water circuit, which transfers its heat outside the boiler, for example to a secondary water circuit. 60) Système combiné selon Revendication 57, 58 ou 59, caractérisé en ce que ce circuit secondaire assure le chauffage préalable de l'eau d'alimentation d'une chaudière, par exemple d'une chaudière travaillant en combinaison avec le four à cuveo 61) Système combiné selon Revendication 57, 58,59, ou 60, caractérisé en ce que des tubes sont employés comme éléments pour la circulation d'eau dans la région du four à refroidir. 60) Combined system according to Claim 57, 58 or 59, characterized in that this secondary circuit ensures the preliminary heating of the feed water of a boiler, for example of a boiler working in combination with the tank furnace 61) A combined system according to Claim 57, 58,59, or 60, characterized in that tubes are used as elements for the circulation of water in the region of the furnace to be cooled. 62) Système combiné selon Revendication 57, 58, 59,60 ou 61, caractérisé en ce qu'on utilise, pour ce refroidissement, des tubes annulaires sensiblement horizontaux, disposés dans la direction de la périphérie du four. 62) A combined system according to Claim 57, 58, 59, 60 or 61, characterized in that for this cooling, substantially horizontal annular tubes are used, arranged in the direction of the periphery of the furnace. 63) Système combiné selon Revendication 57, 58, 59, 60, 61, 62, caractérisé en ce que ces tubes sont enrobés dans une masse, qui sert à la protection contre des produits liquides et/ou au calorifugeage. 63) Combined system according to Claim 57, 58, 59, 60, 61, 62, characterized in that these tubes are coated in a mass, which serves for protection against liquid products and / or for thermal insulation. 64) Système combiné selon Revendication 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, caractérisé en ce qu'on emploie des tubes de section transversale ovale, sur lesquels sont ménagés dans certaines circonstances de nervures ou des prolongements, en particulier dans la direction des tubes voisins. 64) Combined system according to Claim 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, characterized in that tubes of oval cross section are employed, on which ribs or extensions are provided in certain circumstances, in particular in the direction of neighboring tubes. 65) Système combiné selon Revendication 1, 3 à 6, 15 à 36, ou 46 à 64, caractérisé en ce que le foyer (chaudière à vapeur), chaudière chauffée par des gaz brûlés, four industriel, brûleur à gaz) comporte un dispositif pour l'amenée d'air secondaire. 65) Combined system according to Claim 1, 3 to 6, 15 to 36, or 46 to 64, characterized in that the hearth (steam boiler), boiler heated by flue gases, industrial oven, gas burner) comprises a device for the secondary air supply.
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