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"Four à chambres horizontales pour la production de coke ot de gaz.
Pour l'extraction du gaz de grosses quantités de charbon, l'usage s'est de plus en plus répandu, dans les cokeries modernes, des fours à chambres horizontales installés en batteries, dans lesquels il est disposé, alternativement avec les chambres du four, des parois chauf- fantes qui sont partagées en carneaux verticaux. Dans le système de régénération à l'inversion do courant, ceux-ci sont parcourus par les flammes pour moitié dans le sens ascendant et pour moitié dans le sens descendant.
Les régénérateurs, qui servent au préchauffage de 1' air seul en cas de chauffage par gaz riche ou au préchauffage de l'
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air et du gaz pauvre, en ças de chauffage par ce dernier, ainsi.que ; . pour la récupération de la chaleur sensible à partir des gaz brûlés, se trouvent au-dessous'des chambres du four et des carneaux.
Dans ces conditions, selon un mode de construction qui a trouvé un large accueil et qui est à la base d la présente invention, des chambres do r6génd- ration alimentées en direction verticale par le marna combustible s'é- tendent parallèlement aux ! chambres du four d'un côté à l'autre de la batterie ou sur une partie notable de cette distante, c'est-à-dire au moins la moitié ou un quart. Ces régénérateurs sont appelée régénéra* tours transversaux, du fait qu'ils ne s'étendent pas le long de la bat- terie des fours, mais perpendiculairement à elle.
On connaît déjà le système consistant à partager ces régénérateurs transversaux en cellules individuelles dirigées verticalement par des parois intermédiaires qui s'étendent parallèlement aux parois transver- sales des carneaux, auquel cas il est adjoint à chaque cellule indivi- duelle un ou plusieurs élément de chauffage, par exemple, une ou plu- sieurs arrivées d'air dans les carneaux. De cette manière, il est pos- sible, au pied du régénérateur, par exemple en dimensionnant l'orifice de passage entre le canal de sole du régénérateur et le régénérateur, c'est-à-dire en un point où il ne règne pas encore une température très élevée, d'agir sur la quantité de combustible fournie aux cellu- les individuelles du régénérateur ou extraite de celles-ci.
De ce fait, il est également possible de parvenir à une gradation des quantités de combustible qui sont fournies aux éléments chauffants, par exemple aux carneaux, auxquels ces cellules du régénérateur sont raccordées.
Le développement des fours à coke dans le sens d'une mécanisation croissante tend vers la création d'unités aussi grandes que possible, donc vers l'accroissement de la production de coke par chambre du four* Si le volume d'une chambre de four doit être augmenté, il est exclu d'en accroître la largeur, étant donné que dans les fours déjà existants on est parvenu à une largeur optimale eu égard à la conductivité thermi- que des matériaux du four et, en particulier, du charbon à cokéfier.
De môme, une augmentation notable de la longueur de la chambre se heur- te au fait que les défournages s'en trouveraient fortement compliqués.
AUssi, est-il manifeste que les efforts doivent tendre à construire des
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fours de 6 m de hauteur et davantage à la place de ceux qui jusqu'ici mesuraient entre 4 et 4,5 m en règle générale. Mais alors le problème consistant à chauffer uniformément le contenu de la chambre du four sur toute sa hauteur prend une importance accrue.
Il existe déjà dans la construction un grand nombre de solutions pour introduire, d'une part, le gaz et, d'autre part l'air, non seul@- ment au niveau de la sole du carneau, mais en plus à différentes hau- teurs au-dessus d'elle. La répartition des combustibles -gaz riches, gaz pauvres, air-non encore réunis sur la hauteur du carneau, qui abou- tit à un chauffage uniforme de toute la hauteur du contenu de la cham- bre, dépend de l'intensité du chauffage et de la vitesse de cokéfaction ; qui en est la conséquence. Si, dans une batterie de fours à coke, on en vient à forcer l'allure ou si la production de coke est réduite, la répartition optimale du combustible sur la hauteur du carneau varie.
Pendant le fonctionnement du four à coke, on est donc obligé de codifier! cette répartition. Pour peu qu'un tel réglage s'effectue au moyen d'or- ganes qui sont disposés à l'intérieur du carneau, cette opération est extrêmement pénible et ne peut être exécutée que jusqu'à un certain degré de précision.
Le but de l'invention est de construire un four à chambres horizon- tales avec carneaux verticaux et régénérateurs transversaux disposés au-, dessous des chambres du four, de telle sorte qu'il soit possible, en cours de fonctionnement, de modifier de manière simple l'admission des combustibles non encore mélangés aux points de combustion qui se trou- vent à différentes hauteurs dans le carneau, et de régler do cette ma- nière la répartition du combustible à une valeur constamment optimale dans le sens de la hauteur des carneaux.
La disposition principale de l'invention va tout d'abord être il- lustrée à propos d'un four à chambres, dans lequel il se trouve, dans chaque carneau, aussi bien pour l'air que pour le gaz pauvre, une arri- vée au niveau de la sole de chaque carneau et une autre arrivés à un ni-1 veau plus élevé. Dans un four de ce genre, dans lequel les régénérateurs transversaux sont partagés par des parois intermédiaires en cellules dirigées verticalement, une partie de ces cellules des régénérateurs est! raccordée aux arrivées d'air et de gaz pauvres qui se trouvent au ni-
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veau de la sole des carneaux, une autre partie des cellules des régéné- rateurs est en communication avec les arrivées d'air et de gaz pauvres qui se trouvent plus haut.
Cette disposition principale peut être na- turellement généralisée en partageant les arrivées d'air et de gaz en deux groupes, dont l'un sera appelé groupe inférieur et l'autre groupe supérieur. Les arrivées appartenant à chacun des groupes peuvent alors être disposées entre elles en différentes positions sur la hauteur du carneau.
Les arrivées supérieures sont constituées par l'échappement, dispo- sé à quelques distances au-dessus des soles des carneaux, des prolonge- mer.ts des canaux et des évidements des parois qui, à partir de l'extré- mité supérieure des cellules de régénération, traversent la maçonnerie réfractaire qui se trouve au-dessous des chambres du four et des ran- gées de carneaux. Ces prolongements des canaux peuvent s'étendre dans les parois transversales des carneaux; ils peuvent monter, sous forme do tubes individuels à section circulaire ou de préférence rectangu- laire, au voisinage le plus immédiat des parois transversales des car- neaux.
A l'aide d'organes de réglage, prévus à l'extrémité inférieure des cellules de régénération, on peut régler la proportion des carbu- rants qui sont fournis aux cellules de régénération individuelles et, par suite, déterminer aussi le rapport selon lequel les combustibles non encore réunis sont amenés aux points de combustion, d'une part en position supérieur); d'autre part en position inférieure.
A travers les évidements et les canaux prévus dans la maçonnerie du four ou à travers les tubes prévus éventuellement en saillie dans les carneaux pour les arrivées supérieures, par lesquels les combustibles non enco- re réunis parviennent dans les carneaux dans l'une des demi-périodes de régénération, les gaz brûlés dans les carneaux passent, par les cellules de régénération correspondantes, dans le canal collecteur de chaleur d'échappement. Les organes de réglage peuvent être disposés de telle sorte qu'ils ne contrôlent que les carburants non encore réunis, mais ils peuvent aussi se trouver en des positions telles qu'ils agis- sent aussi bien sur le courant d'arrivée que sur le courant d'échappe- ment.
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On parvient à une forme aussi simple que possible de construction du four quand, le long du régénérateur transversal individuel, une cellule de régénération raccordée aux arrivées inférieures d'air ou de gaz pauvres suit toujours une cellule reliée aux arrivées supérieu- res et vice-versa.
Selon un mode connu de construction d'un four équipe de régénéra- teurs transversaux, il est prévu qu'au-dessous de chaque chambre du four se trouve toujours une seule paire de régénérateurs transversaux et que, dans chacune des deux demi-périodes de régénération, une pai- re de régénérateurs alimentés d'air ou d'air et de gaz pauvres alter- nent toujours, le long de la batterie, avec une paire de régénéra- teurs alimentés en chaleur d'échappement, chaque régénérateur étant en communication avec deux carneaux qui appartiennent aux rangées voi- sines de carneaux, c'est-à-dire se trouvent des deux côtés de la chambre du four surmontant les régénérateurs.
Dans ce cas, les car- neaux individuels de chaque rangée sont raccordés pour une moitié aux régénérateurs situés sous l'une des chambres voisines, et pour 1' autre moitié, aux régénérateurs sousjacents & l'autre chambre voisi- ne et ils forment des carneaux dits jumelés, c'est-à-dire des paires de carneaux voisins dont l'un est mis en combustion lors d'uns demi- période, l'autre pendant la demi-période suivante.
Avec les fours de ce genre, dans lesquels chaque cellule de ré- génération est donc aussi en communication avec doux carneaux, appar- tenant chacun à une rangée de carneaux voisins, les parois transver- sales qui partagent les régénérateurs en cellules sont disposées, selon une autre caractéristique de l'invention, en position approxima- tivement médiane entre les parois, dites cloisons maîtresses, qui séparent les carneaux.
Dans ce cas, il est possible de raccorder à l'une des deux cel- lules de régénération voisines,les arrivées supérieures d'air ou d' air et de gaz pauvres de deux carneaux et à l'autre cellule, les arri- vées inférieures de ces deux carneaux dont les numéros d'ordre dans la rangée des carneaux se suivent et se trouvent donc sur différents côtés d'une paroi transversale de carneaux que l'on imaginera s'éten- dre sur toute la batterie. Les canaux, évidements pariétaux, etc.,
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pour les deux genres d'arrivées, supérieures et inférieures, sont par- ticulièrement faciles à loger si les arrivées supérieures sont dispo- sées au niveau ou au voisinage de la cloison maîtresse non travrsante.
Comme on l'a déjà mentionné plus haut, la disposition principale de l'invention peut être généralisée si l'on partage les arrivées d' air ou d'air et de gaz en un groupe supérieur et un groupe inférieur.
Au moyen du "réglage dans la zone froide", on ne peut alors agir que ,sur le rapport entre les deux groupes.
Une différenciation du chauffage à l'intérieur des groupes indivi- duels n'est pas possible selon le principe de l'invention. Si on accor- de une importance à cette différenciation, on peut y parvenir en dispo- sant en outre des briques à coulisse à l'intérieur du carneau, au ni- veau des point d'échappement du combustible gazeux.
Pour expliquer de façon plus détaillée l'invention, on utilisera les dessins annexés.
La fig. la, 1b et lc sont des coupes verticales parallèles à l'axe d'une chambre de four, passant respectivement par les lignes IV-IV, V-V de la fig. 2b et VI-VI de la fig. 2a; les fig. 2a, 2b et 2c sont des coupes verticales dans la direc- tion longitudinale de la batterie, correspondant aux lignes de coupe 1-1, II-II de la fig. la et III-III de la fig. lb; la fig. 3 est une vue locale extraite de la fig. 1, représentant une partie d'un carneau exécuté de façon quelque peu différente en ce qui concerne l'arrivée du combustible gazeux.
On a désigné par 10 les chambres du four, dans lesquelles la char- ge 11 de charbon est introduite par les ouvertures 13 ménagées dans le toit 12 du four. Les chambres du four sont fermées des deux côtés par des portes de four 14. Le long de la batterie, en alternance avec les chambres de four 10, se trouvent les parois de chauffage 15 qui sont partagées en carneaux verticaux individuels. Le partage des carneaux est assuré par les cloisons maîtresses 16 qui s'étendent jusqlau toit 12 du four et par les cloisons maîtresses non traversantes 17. Les deux carneaux 19 et 19a, qui se trouvent de part et d'autre d'une paroi transversale 17, communiquent entre eux par une ouverture supérieure.
La flèche 18 dessinée dans cette ouverture indique le courant du com-
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bustible lors de l'une des deux demi-périodes de régénération. Pendant cette période, les carneaux 19 sont alimentés en gaz et en air qui brûlent en direction ascendante, tandis que les gaz brûlés s'écoulent de haut en bas dans les carneaux 19a pendant cette demi-période.
Chacun des régénérateurs est partagé par des parois verticales et transversales 52 en cellules individuelles, à savoir les cellules 24 et les cellules 25 qui alternant avec elles, dont la fonction diffé- rente sera expliquée plus complètement ci-après.
Le four représenté est conçu pour être chauffé d'une part par un gaz riche, qui ne subit aucun préchauffage et, d'autre part, par un gax pauvre qui est préchauffé dans les régénérateurs. En cas de chauffage du gaz pauvre, les régénérateurs 26 assurent pendant l'une des demi- périodes de régénération, le préchauffage du gaz pauvre et les régénéra- teurs 27 celui de l'air, tandis que les régénérateurs 26a et 27a servent à capter la chaleur d'échappement à partir des gaz brûlés.
Au niveau de chacune des cloisons maîtresses 17, qui se trouvent entre le carneau 19 qualifié d'"allumé" et le carneau 19a qualifia d' "éteint" de chaque paire de carneaux jumelés, s'abouchent les arrivée$ supérieures 31 pour le gaz pauvre et les arrivées supérieures 32 pour l'air. Les arrivées de gaz pauvre 36 sont en communication avec les cel- lules 24 des régénérateurs 26 et 26a par les canaux de jonction 33 dis- posés obliquement. Les arrivées d'air 37 sont on communication avec les cellules 24 des régénérateurs 27 et 27a par les canaux 34.
Les arrivées 31 pour le gaz pauvre sont en communication avec les cellules 25 des régénérateurs 26 et 26a par les canaux tubulaires, en saillie dans les carneaux et par les canaux obliques 38, tandis que les arrivées 32 sont reliées aux cellules 25 des régénérateurs 27 et 27a par les canaux 39.
Au-dessous do chacun des régénérateurs 26, 26a s'étendent des ca- naux 28 de sole de régénérateur et, au-dessous des régénérateurs 27, 27a des canaux 29 de sole do régénérateur, L'ensemble dos canaux de sole de régénérateur est raccordé des deux cotés aux canaux 31 do gaz do fumée par des soupapes 30 de chalour perdue. L'introduction de l'air dans les canaux de sole des régénérateurs ost assurée par des ouvertures qui peu- vent être obturées par des clapets d'air 35. Les canaux 28 de sole de
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régénérateurs sont raccordés aux conduites 41 de répartition du gaz pauvre par l'intermédiaire des tuyaux 40 de distribution.
Entre les canaux 28 et 29 de sole des régénérateurs et les régénérateurs 26, 27 26a et 27a qui les surmontent, se trouvent des plaques à injecteurs calibrés 42, Le chauffage du four par le gaz pauvre s'effectue de la manière suivante : pendant l'une des demi-périodes de régénération, les canaux 28 de sole des régénérateurs, qui se trouvent au-dessous des régénérateurs 26, sont raccordés aux conduites de distribution 41, tandis qu'au niveau des canaux de sole 29, qui se trouvent au-dessous des régénérateurs 27, les clapets d'air 35 sont ouverts.
Les canaux 28 et 29 de sole des régénérateurs, qui se trouvent au-dessous des ré- générateurs 26a et 27a, sont raccordés aux canaux 31 de gaz de fumée par l'ouverture des soupapes 30 de chaleur perdue et, au niveau de ces canaux de sole, les clapets d'air 35 sont fermés, ainsi que les raccordements aux conduites 41 de distribution du gaz pauvre.
La distribution du gaz riche est assurée par la conduite 43, à laquelle sont raccordées les conduites à injecteurs 44. De là, le gaz riche parlent, au moyen d'injecteurs calibrés 45, dans les canaux verticaux 46 de gaz riches, dont chacun s'abouche au pied de chaque carneau 19 ou 19a.
En cas de chauffage par gaz riches, au cours de l'une des demi- périodes de régénération, les canaux 28 et 29 de sole des régénérateurs qui se trouvent au-dessous des régénérateurs 26 et 27, sont chargés d' air, les clapets d'air 35 étant ouverts, tandis que les autres canaux de sole des régénérateurs sont raccordés aux canaux 31 des gaz de fu- mée, les soupapes 30 de chaleur perdue étant ouvertes.
A partir des cellules 24 des régénérateurs 26 et 27, l'air par- vient par les canaux 33 et 34 aux points d'échappement d'air 36 et 37 qui se trouvent sur la sole de chaque carneau 19. A partir des cellu- les 25 des mêmes régénérateurs 26 et 27, l'air parvient par les canaux 38 et 39 aux points supérieurs d'échappement 31 et 32 des carneaux 19 des parois de chauffage représentées sur les fig. la et lb. L'air pro- venant des régénérateurs 26 et 27 est amené de façon analogue aux car- neaux 19a dans les deux parois de chauffage voisines.
Par un calibra- ge approprié des plaques à injecteurs 42 au pied des régénérateurs,
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on dispose de la possibilité de régler les rapports selon lesquels l'air provenant des canaux 28 et 29 de sole des régénérateurs pénètre d'une part, dans les cellules 24 et, d'autre part, dans les cellules 25 des régénérateurs 26 et 27. En même temps, on détermine le rapport selon lequel l'air comburant pénètre, d'une part, au niveau de la so- le des carneaux par les points d'échappement 36 et 37 et, d'autre part, dans les carneaux par les points d'échappement 31 et 32. La distribu- tion du gaz riche aux carneaux individuels est déterminée par le régla- ge des injecteurs 45 à l'extrémité inférieure de la conduite 46 de gaz riche.
Les gaz qui s'enflamment dans les carneaux 19 passent par dessus les cloisons maîtresses 17 dans le carneau de descente 19a et se répartissent, d'une part, aux points d'admission supérieurs 31 et 32, d'autre part aux points d'admission inférieurs 36 et 37 pour pour- suivre leur trajet à travers les canaux 33,34, 38, 39 dans les cel- lules 24 et 25 des régénérateurs 26a et 27a et être envoyés dans les canaux 31 de gaz de fumée par les canaux 28 et 29 de sole des régéné- rateurs correspondants.
Dans le cas du chauffage par gaz pauvre, lors des mêmes demi- périodes de régénération, les régénérateurs 26 conduisent les gaz pau- vres et seuls les régénérateurs 27 assurent le préchauffage de l'air.
Par les canaux 33 et 34, le gaz pauvre et l'air sont conduits, à par- tir des sections 24 des régénérateurs 26 et 27, au pied des carneaux où ces deux agents de combustion se réunissent. Par les sections 25 des régénérateurs 26 et 27 et par les canaux 38 et 39, le gaz pauvre et l'air sont amenés aux points d'échappement supérieurs 31 et 32.
Ces parties des deux agents de combustion ne se réunissent donc qu'à l'extrémité supérieure de tubes qui font saillie dans les carneaux, pour déterminer une combustion retardée.
De cette manière, on est assuré que même dans la partie supérieu- re de ces carneaux, il règne la température nécessaire et que les cou- ches même supérieures du charbon 11 qui se trouvent dans les chambres 10 du four seront suffisamment chauffées. Par un réglage approprie des plaques à injecteurs 42 au-dessus des canaux de sole 28 et 29, on peut faire varier le chauffage de la hauteur des carneaux. Ce réglage s'effectue par exemple en utilisant des plaques de tôle perforées qui
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''sont fourrées par l'ouverture 51 de la paroi, à partir de la.passerelle de manoeuvre, c'est-à-dire au-dessus des canaux 31 de gaz de fusée, dans une fente horizontale qui s'étend au-dessus des canaux de sole 28,
29.
Si l'on veut changer le calibrage des plaques à injecteurs, on les retire et on les remplace par d'autres, ou bien on procède à des cali- brages appropriés sur les plaques extraites temporairement.
Ces réglages et ces changements peuvent être exécutés avec une pré- cision extrême sans que le personnel chargé de l'entretien soit gène par les gaz chauds du four. Un tel réglage "dans la zone froide" est nettement plus avantageux qu'un réglage des combustibles gazeux par des briques coulissantes qui se trouvent dans les carneaux eux-mêmes, donc à des températures supérieures à 1200 C. Ces briques coulissantes ne peuvent être réglées qu'en cherchant à agir sur elles avec des tiges de fer à partir du toit du four, à travers des regards 53 prévus dans ce couvercle 12.
Abstraction faite de la difficulté de contrôler avec pré- cision la manipulation entre les parois chaudes, il y a un autre incon- vénient grave, à savoir que les surfaces d'appui des briques ont ten- dance à adhérer par cuisson, par suite de la grande chaleur.
On a représenté sur la fig. 3, le pied d'une paire individuelle de carneaux, selon une exécution quelque peu modifiée. A proximité des points d'échappement 36 du combustible, il est ici prévu, au pied des carneaux, un tube ascendant 47 muni d'une ouverture latérale 48 et une brique coulissante 49, à l'aide de laquelle l'ouverture supérieure du tube 47 peut être plus ou moins fermée. En réglant les plaques à injec-; teurs 42, on peut déterminer le rapport selon lequel le combustible sera d'une part évacué par l'orifice 36 et, d'autre part, pandendra dans le tube 47.
Si l'on veut en plus modifier le rapport selon lequel le combustible gazeux qui parvient dans le tube 47 s'échappera d'une part en 48, d'autre part à l'extrémité du tube 47, on peut se servir de la brique coulissante 49 : en position d'ouvertures, la majeure par- tie du combustible sort du tube 47 à son extrémité supérieure, par sui- te de la force ascensionnelle qui règne. Si l'ouverture supérieure est fermée par la brique coulissante 49, il s'écoulera plus ou moins de combustible par la fente 48, selon un degré de fermeture.
Une autre caractéristique de l'invention tient compte du fait que
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les parois que l'on utilise pour séparer les cellules individuelles du régénérateur ne peuvent souvent pas être exécutées suffisamment compac- tes pour être entièrement étanches, mente aux températures qui règnent dans les parties les plus chaudes du régénérateur.
S'il règne, des deux côtés d'une telle paroi, de grandes différen- ces de pression des combustibles introduits, il se produira des passa- ges de gaz d'une cellule à l'autre. Tant que leur mesure est limitée, on peut assurer l'effet de répartition des cellules, auquel on tend à l'aide des organes de réglage disposés dans la zone froide, en intro- duisant un excès ou une insuffisance de combustible que l'on envoie aux cellules individuelles.
Pour être sûr qu'en service, les différences de pression entre les! deux cellules voisines seront aussi faibles que possible, conformément à une autre caractéristique de l'invention, le rapport dos sections transversales des cellules est choisi de sorte qu'il correspond, dans le cas d'un temps moyen de cokéfaction, au rapport prévu dans chaque carneau entre une arrivée du combustible au niveau de la soit du car- neau d'une part, et d'autre part, au-dessus de la sole du carneau.
Pour un temps moyen de cokéfaction, on est alors assuré qu'il régnera appro- ximativement la même pression dans des cellules voisines de régénération Si le temps de cokéfaction est nettement plus long ou plus court, la pression qui règne des deux côtéx d'une cloison transversale du régénéra- teur est alors toujours maintenue dans des limites admissibles, de sor- te qu'il est possible de régler le chauffage du four. l'aide des orga- nes disposés dans la zone froide.
Si chaque cellule est adjointe aux arrivées do combustible de deux carneaux se trouvant dans des parois de chauffage voisinât, les cloi- sons verticales et transversales par lesquelles les régénérateurs sont partagés en cellules (parois transversales de cellules) peuvent être disposées symétriquement par rapport au plan moyen de la paroi trans- versale de carneau (cloison maîtresse) située entre deux parois trans- versales de cellule.
Crâce à la disposition évoquée en dernier lieu, on parvient 1 une maîtrise certaine du réglage du combustible, sême dans le cas où le$ parois transversales des cellules sont relativement peu étanches aux
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gaz et où le rapport selon lequel le combustible arrive, d'une part, au pied du carneau et, d'autre part, dans sa partie supérieure, s'écarte nettement de 1 : 1;
REVENDICATIONS.
L'invention est relative à un four à chambres horizontales, disposées en batteries pour la production de coke et de gaz, comportant des carneaux verticaux et des régénérateurs disposés au-dessous des chambres du four, parallèlement à celles-ci, parcourus verticalement par les mêmes combustibles, pour le préchauffage de l'air ou de l'air et du gaz pauvre et pour le captage de la chaleur sensible des gaz brûles (régénérateurs transversaux) qui sont partagés par des parois intermédiaires parallèles aux parois transversales des carneaux, en cellules verticales associées dans les carneaux individuels, ce four étant caractérisé par les dispositions suivantes :
dont au moins la première peut être utilisée isolément :
1) outre une arrivée d'air et de gaz pauvre au niveau de la sole de chaque carneau, il est prévu au-dessus de celle-ci, une autre arrivée, les deux types d'arrivées étant raccordés à des cellules séparées des régénérateurs;
2) le long du régénérateur, les cellules raccordées aux arrivées , supérieures et aux arrivées inférieures d'air ou d'air et de gaz pauvre alternent entre elles;
3) en cas de partage des rangées de carneaux en carneaux jumelés, chaque cellule de régénération est en liaison avec deux carneaux appartenant à des rangées de carneaux voisines et les parois transversales qui partagent les régénérateurs en cellules se trouvent approxima- tivement au milieu, entre les parois (cloisons maîtresses) qui séparent les carneaux;
4) en cas de partage des rangées de carneaux en carneaux jumelés, les arrivées supérieures d'air ou d'air et de gaz pauvre se trouvent au niveau ou à proximité des cloisons maîtresses non traversantes;
5) le nombre des cellules de régénération le long d'un régénérateur traversant est égal au nombre des carneaux dans chaque rangée de
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carneau;
6) le rapport de la section des cellules des deux groupes corres- pond, dans le cas d'un temps moyen de cokéfaction, au rapport dan le- quel est prévue dans chaque carneau une arrivée de combustible, d'une part, au niveau de la sole du carneau et, d'autre part, au-dessus de celle-ci;
7) en cas d'adjonction de chaque cellule aux arrivées de combusti- ble de deux carneaux situés dans des parois de chauffage voisines, les parois transversales et verticales par lesquelles les régénérateurs sont partagés en cellules (parois transversales de cellules), sont dis- posées symétriquement par rapport au plan médian de la paro-i transver- sale de carneau (cloison maîtresse) située entre deux parois transver- sales de cellule.
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"Horizontal chamber furnace for the production of coke ot gas.
For the extraction of gas from large quantities of coal, the use has become more and more widespread, in modern coking plants, of ovens with horizontal chambers installed in batteries, in which it is arranged, alternately with the chambers of the oven. , heating walls which are divided into vertical flues. In the current reversal regeneration system, these are traversed by the flames half in the upward direction and half in the downward direction.
Regenerators, which are used to preheat the air only in the event of heating with rich gas or to preheat the air.
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air and lean gas, in the event of heating by the latter, as well. . for the recovery of sensible heat from the flue gases, are located below the furnace chambers and the flues.
Under these conditions, according to a construction method which has found wide acceptance and which is the basis of the present invention, regeneration chambers fed in the vertical direction by the combustible marna extend parallel to the! oven chambers from one side of the battery to the other or on a significant part of this distant, that is to say at least half or a quarter. These regenerators are called regenerative transverse towers, because they do not extend along the battery of the furnaces, but perpendicular to it.
The system of dividing these transverse regenerators into individual cells directed vertically by intermediate walls which extend parallel to the transverse walls of the flues is already known, in which case one or more heating elements are added to each individual cell. , for example, one or more air inlets in the flues. In this way, it is possible, at the foot of the regenerator, for example by sizing the passage opening between the sole channel of the regenerator and the regenerator, that is to say at a point where it does not exist. still a very high temperature, to act on the quantity of fuel supplied to the individual cells of the regenerator or extracted from them.
As a result, it is also possible to achieve a gradation of the quantities of fuel which are supplied to the heating elements, for example to the flues, to which these cells of the regenerator are connected.
The development of coke ovens in the direction of increasing mechanization tends towards the creation of units as large as possible, therefore towards an increase in the production of coke per furnace chamber * If the volume of a furnace chamber must be increased, it is impossible to increase the width, since in the already existing furnaces an optimum width has been achieved with regard to the thermal conductivity of the materials of the furnace and, in particular, of the coal to be coked .
Similarly, a notable increase in the length of the chamber comes up against the fact that the stripping would be greatly complicated.
So, is it clear that efforts should aim to build
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ovens 6 m in height and more in place of those which hitherto measured between 4 and 4.5 m as a rule. But then the problem of uniformly heating the contents of the furnace chamber over its entire height takes on increased importance.
There are already a large number of solutions in construction for introducing gas on the one hand and air on the other hand, not only at the level of the flue bottom, but also at different heights. - torers above her. The distribution of fuels - rich gas, lean gas, air - not yet combined over the height of the flue, which results in uniform heating of the entire height of the contents of the chamber, depends on the intensity of the heating and the speed of coking; which is the consequence. If, in a coke oven battery, the speed is forced or the coke production is reduced, the optimum distribution of the fuel over the height of the flue varies.
While the coke oven is operating, we are therefore obliged to code! this distribution. As long as such an adjustment is carried out by means of organs which are arranged inside the flue, this operation is extremely laborious and can only be carried out up to a certain degree of precision.
The object of the invention is to construct a furnace with horizontal chambers with vertical flues and transverse regenerators arranged below the chambers of the furnace, so that it is possible, during operation, to modify in such a way. simple the admission of fuels not yet mixed at the combustion points which are located at different heights in the flue, and in this way to adjust the distribution of the fuel to a constantly optimal value in the direction of the height of the flues .
The main arrangement of the invention will first of all be illustrated with regard to a chamber oven, in which there is, in each flue, both for the air and for the lean gas, an inlet. vee at the level of the sole of each flue and another arrived at a higher level. In a furnace of this kind, in which the transverse regenerators are shared by intermediate walls in vertically directed cells, part of these cells of the regenerators is! connected to the air and lean gas inlets located at the level
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calf from the bottom of the flues, another part of the regenerator cells is in communication with the lean air and gas inlets which are located above.
This main arrangement can be naturally generalized by dividing the air and gas inlets into two groups, one of which will be called the lower group and the other upper group. The inlets belonging to each of the groups can then be arranged between them in different positions on the height of the flue.
The upper inlets are made up of the exhaust, arranged a few distances above the flue soles, the extensions of the channels and the wall recesses which, from the upper end of the cells regeneration, pass through the refractory masonry located below the furnace chambers and the rows of flues. These channel extensions may extend into the transverse walls of the flues; they can mount, in the form of individual tubes of circular or preferably rectangular cross-section, in the most immediate vicinity of the transverse walls of the flames.
By means of regulators, provided at the lower end of the regeneration cells, it is possible to regulate the proportion of the fuels which are supplied to the individual regeneration cells and, consequently, also to determine the ratio according to which the fuels not yet united are brought to the combustion points, on the one hand in the upper position); on the other hand in the lower position.
Through the recesses and the channels provided in the masonry of the furnace or through the tubes provided possibly projecting in the flues for the upper inlets, through which the fuels not yet joined arrive in the flues in one of the halves. regeneration periods, the burnt gases in the flues pass through the corresponding regeneration cells into the exhaust heat collecting channel. The regulators can be arranged in such a way that they only control the fuels which have not yet been combined, but they can also be in positions such that they act both on the incoming current and on the current. exhaust.
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The simplest possible form of furnace construction is achieved when, along the individual transverse regenerator, a regeneration cell connected to the lower air or lean gas inlets always follows a cell connected to the upper and vice versa. versa.
According to a known method of constructing a furnace fitted with transverse regenerators, it is provided that below each chamber of the furnace there is always a single pair of transverse regenerators and that, in each of the two half-periods of regeneration, a pair of regenerators supplied with air or air and lean gas always alternate along the coil with a pair of regenerators supplied with exhaust heat, each regenerator being in communication with two flues which belong to the adjoining rows of flues, ie are located on both sides of the furnace chamber above the regenerators.
In this case, the individual fireplaces of each row are connected one half to the regenerators located under one of the neighboring chambers, and the other half to the underlying regenerators & the other neighboring chamber and they form So-called twin flues, that is to say pairs of neighboring flues, one of which is set on combustion during one half-period, the other during the following half-period.
With furnaces of this kind, in which each regeneration cell is therefore also in communication with soft flues, each belonging to a row of neighboring flues, the transverse walls which share the regenerators into cells are arranged, according to another characteristic of the invention, in an approximately median position between the walls, called master partitions, which separate the flues.
In this case, it is possible to connect to one of the two neighboring regeneration cells the upper air or lean air and gas inlets of two flues and to the other cell the inlets. lower of these two flues, the order numbers of which in the row of flues follow one another and are therefore located on different sides of a transverse wall of flues which one will imagine extending over the entire battery. Canals, parietal recesses, etc.,
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for the two types of inlets, upper and lower, are particularly easy to accommodate if the upper arrivals are arranged at or near the non-traversing main bulkhead.
As already mentioned above, the main arrangement of the invention can be generalized if the air or air and gas inlets are divided into an upper group and a lower group.
By means of the "adjustment in the cold zone", it is then only possible to act on the ratio between the two groups.
Differentiation of the heating within the individual groups is not possible according to the principle of the invention. If importance is given to this differentiation, this can be achieved by additionally arranging sliding bricks inside the flue at the point where the gaseous fuel is released.
To explain the invention in more detail, the accompanying drawings will be used.
Fig. la, 1b and lc are vertical sections parallel to the axis of a furnace chamber, passing respectively through lines IV-IV, V-V of FIG. 2b and VI-VI of fig. 2a; figs. 2a, 2b and 2c are vertical sections in the longitudinal direction of the battery, corresponding to section lines 1-1, II-II of FIG. la and III-III of FIG. lb; fig. 3 is a local view taken from FIG. 1, showing part of a flue executed in a somewhat different way with regard to the arrival of the gaseous fuel.
The furnace chambers are denoted by 10, into which the charcoal charge 11 is introduced through the openings 13 in the roof 12 of the furnace. The furnace chambers are closed on both sides by furnace doors 14. Along the coil, alternating with the furnace chambers 10, are the heating walls 15 which are divided into individual vertical flues. The sharing of the flues is ensured by the master partitions 16 which extend to the roof 12 of the oven and by the non-traversing master partitions 17. The two flues 19 and 19a, which are located on either side of a transverse wall 17, communicate with each other through an upper opening.
The arrow 18 drawn in this opening indicates the current of the com-
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bustible during one of the two regeneration half-periods. During this period, the flues 19 are supplied with gas and air which burn in an upward direction, while the burnt gases flow from top to bottom in the flues 19a during this half-period.
Each of the regenerators is divided by vertical and transverse walls 52 into individual cells, namely cells 24 and cells 25 which alternate with them, the different function of which will be explained more fully below.
The oven shown is designed to be heated on the one hand by a rich gas, which does not undergo any preheating, and, on the other hand, by a lean gas which is preheated in the regenerators. In the event of heating of the lean gas, the regenerators 26 ensure, during one of the half-regeneration periods, the preheating of the lean gas and the regenerators 27 that of the air, while the regenerators 26a and 27a serve to capture. exhaust heat from the burnt gases.
At the level of each of the master partitions 17, which are located between the flue 19 described as "on" and the flue 19a qualified as "off" of each pair of twin flues, the upper end $ 31 for gas is connected. poor and upper arrivals 32 for air. The lean gas inlets 36 are in communication with the cells 24 of the regenerators 26 and 26a by the junction channels 33 arranged obliquely. The air inlets 37 are communicated with the cells 24 of the regenerators 27 and 27a via the channels 34.
The inlets 31 for the lean gas are in communication with the cells 25 of the regenerators 26 and 26a by the tubular channels, projecting in the flues and through the oblique channels 38, while the inlets 32 are connected to the cells 25 of the regenerators 27 and 27a through channels 39.
Below each of the regenerators 26, 26a extend regenerator floor channels 28 and, below regenerators 27, 27a are regenerator floor channels 29, the set of regenerator floor channels is connected on both sides to the flue gas channels 31 by waste heat valves 30. The introduction of air into the hearth channels of the regenerators is ensured by openings which can be closed by air valves 35. The hearth channels 28 of
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regenerators are connected to pipes 41 for distributing the lean gas by means of distribution pipes 40.
Between the bottom channels 28 and 29 of the regenerators and the regenerators 26, 27 26a and 27a which surmount them, there are plates with calibrated injectors 42. The heating of the furnace by the lean gas is carried out as follows: during l one of the regeneration half-periods, the sole channels 28 of the regenerators, which are located below the regenerators 26, are connected to the distribution pipes 41, while at the level of the sole channels 29, which are located at below the regenerators 27, the air valves 35 are open.
The regenerator floor channels 28 and 29, which are located below the regenerators 26a and 27a, are connected to the flue gas channels 31 through the opening of the waste heat valves 30 and, at these channels sole, the air valves 35 are closed, as well as the connections to the pipes 41 for distributing the lean gas.
The distribution of the rich gas is ensured by the pipe 43, to which the pipes with injectors 44 are connected. From there, the rich gas speaks, by means of calibrated injectors 45, in the vertical channels 46 of rich gases, each of which s 'abouche at the foot of each flue 19 or 19a.
In the event of heating by rich gas, during one of the half-regeneration periods, the sole channels 28 and 29 of the regenerators which are located below the regenerators 26 and 27, are charged with air, the valves air 35 being open, while the other sole channels of the regenerators are connected to the flue gas channels 31, the waste heat valves 30 being open.
From the cells 24 of the regenerators 26 and 27, the air flows through the channels 33 and 34 to the air exhaust points 36 and 37 which are on the bottom of each flue 19. From the cells. 25 of the same regenerators 26 and 27, the air arrives through the channels 38 and 39 at the upper exhaust points 31 and 32 of the flues 19 of the heating walls shown in FIGS. la and lb. The air from the regenerators 26 and 27 is supplied in a similar fashion to the flues 19a in the two adjacent heating walls.
By appropriate calibration of the injector plates 42 at the base of the regenerators,
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it is possible to adjust the ratios according to which the air coming from the sole channels 28 and 29 of the regenerators penetrates on the one hand, into the cells 24 and, on the other hand, into the cells 25 of the regenerators 26 and 27 At the same time, the ratio is determined according to which the combustion air enters, on the one hand, at the level of the base of the flues through the exhaust points 36 and 37 and, on the other hand, into the flues. through the exhaust points 31 and 32. The distribution of the rich gas to the individual flues is determined by the setting of the injectors 45 at the lower end of the rich gas line 46.
The gases which ignite in the flues 19 pass over the master partitions 17 in the downcomer 19a and are distributed, on the one hand, to the upper intake points 31 and 32, on the other hand to the points of lower intakes 36 and 37 to continue their path through the channels 33, 34, 38, 39 in the cells 24 and 25 of the regenerators 26a and 27a and to be sent into the flue gas channels 31 through the channels 28 and 29 of sole of the corresponding regenerators.
In the case of lean gas heating, during the same regeneration half-periods, the regenerators 26 conduct the lean gases and only the regenerators 27 ensure the preheating of the air.
Through channels 33 and 34, the lean gas and air are conducted from sections 24 of regenerators 26 and 27 to the foot of the flues where these two combustion agents meet. Through sections 25 of regenerators 26 and 27 and through channels 38 and 39, the lean gas and air are brought to the upper exhaust points 31 and 32.
These parts of the two combustion agents therefore only meet at the upper end of tubes which protrude into the flues, to determine a delayed combustion.
In this way it is ensured that even in the upper part of these flues the necessary temperature prevails and that even the upper layers of the coal 11 which are in the chambers 10 of the furnace will be sufficiently heated. By suitable adjustment of the injector plates 42 above the sole channels 28 and 29, the heating of the height of the flues can be varied. This adjustment is carried out, for example, by using perforated sheet metal plates which
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'' are enclosed by the opening 51 in the wall, from the maneuvering gateway, that is to say above the rocket gas channels 31, in a horizontal slot which extends beyond above the sole channels 28,
29.
If the calibration of the injector plates is to be changed, they are removed and replaced with others, or appropriate calibrations are made on the temporarily removed plates.
These adjustments and changes can be made with extreme precision without the maintenance personnel being hampered by the hot gases from the oven. Such an adjustment "in the cold zone" is clearly more advantageous than an adjustment of the gaseous fuels by sliding bricks which are located in the flues themselves, therefore at temperatures above 1200 C. These sliding bricks cannot be adjusted. than by seeking to act on them with iron rods from the roof of the oven, through manholes 53 provided in this cover 12.
Apart from the difficulty of precisely controlling the handling between the hot walls, there is another serious drawback, namely that the bearing surfaces of the bricks tend to adhere by firing, as a result of the great heat.
There is shown in FIG. 3, the foot of an individual pair of flues, according to a somewhat modified execution. Near the fuel exhaust points 36, there is provided here, at the foot of the flues, an ascending tube 47 provided with a lateral opening 48 and a sliding brick 49, with the aid of which the upper opening of the tube 47 can be more or less closed. By adjusting the injection plates; 42, it is possible to determine the ratio according to which the fuel will on the one hand be discharged through the orifice 36 and, on the other hand, will flow into the tube 47.
If we also want to modify the ratio according to which the gaseous fuel which arrives in the tube 47 will escape on the one hand at 48, on the other hand at the end of the tube 47, we can use the brick sliding 49: in the open position, most of the fuel comes out of tube 47 at its upper end, following the prevailing upward force. If the upper opening is closed by the sliding brick 49, more or less fuel will flow through the slot 48, depending on a degree of closure.
Another characteristic of the invention takes into account the fact that
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the walls which are used to separate the individual cells from the regenerator often cannot be made compact enough to be completely sealed, even at the temperatures prevailing in the hottest parts of the regenerator.
If there are large differences in the pressure of the fuels introduced on both sides of such a wall, gas will pass from one cell to the other. As long as their measurement is limited, we can ensure the distribution effect of the cells, which is tended with the aid of the regulating members arranged in the cold zone, by introducing an excess or an insufficiency of fuel which is achieved. sends to individual cells.
To be sure that in service, the pressure differences between! two neighboring cells will be as small as possible, in accordance with another characteristic of the invention, the ratio of the cross sections of the cells is chosen so that it corresponds, in the case of an average coking time, to the ratio provided for in each flue enters a fuel inlet at either the flue on the one hand, and on the other hand, above the bottom of the flue.
For an average coking time, we can then be sure that there will be approximately the same pressure in neighboring regeneration cells. If the coking time is clearly longer or shorter, the pressure which prevails on both sides of a the transverse partition of the regenerator is then always kept within permissible limits, so that the heating of the furnace can be adjusted. using the organs placed in the cold zone.
If each cell is added to the fuel inlets of two flues located in neighboring heating walls, the vertical and transverse partitions by which the regenerators are divided into cells (transverse cell walls) can be arranged symmetrically with respect to the plane. means of the transverse flue wall (master partition) located between two transverse cell walls.
Thanks to the arrangement mentioned last, one achieves certain control over the adjustment of the fuel, even in the case where the transverse walls of the cells are relatively not airtight.
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gas and where the ratio according to which the fuel arrives, on the one hand, at the foot of the flue and, on the other hand, in its upper part, deviates clearly from 1: 1;
CLAIMS.
The invention relates to a furnace with horizontal chambers, arranged in batteries for the production of coke and gas, comprising vertical flues and regenerators arranged below the chambers of the furnace, parallel to the latter, traversed vertically by the same fuels, for preheating the air or air and lean gas and for capturing the sensible heat of the burnt gases (transverse regenerators) which are shared by intermediate walls parallel to the transverse walls of the flues, in cells verticals associated in the individual flues, this oven being characterized by the following provisions:
at least the first of which can be used in isolation:
1) in addition to an air and lean gas inlet at the bottom of each flue, it is provided above it, another inlet, the two types of inlet being connected to separate cells of the regenerators ;
2) along the regenerator, the cells connected to the inlets, upper and lower inlets of air or air and lean gas alternate between them;
3) if the rows of flues are divided into twinned flues, each regeneration cell is linked to two flues belonging to neighboring rows of flues and the transverse walls which share the regenerators into cells lie approximately in the middle, between the walls (main partitions) which separate the flues;
4) if the rows of flues are divided into twin flues, the upper air or air and lean gas inlets are located at or near the non-traversing master partitions;
5) the number of regeneration cells along a crossing regenerator equals the number of flues in each row of
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flue;
6) the ratio of the section of the cells of the two groups corresponds, in the case of an average coking time, to the ratio in which a fuel inlet is provided in each flue, on the one hand, at the level of the bottom of the flue and, on the other hand, above it;
7) if each cell is added to the fuel inlets of two flues located in neighboring heating walls, the transverse and vertical walls by which the regenerators are divided into cells (transverse cell walls), are dis- posed. laid symmetrically with respect to the median plane of the transverse flue wall (main partition) located between two transverse cell walls.