CA3096940A1

CA3096940A1 - VENT FOR ANODES OVEN

Info

Publication number: CA3096940A1
Application number: CA3096940A
Authority: CA
Inventors: Julien Maugain
Original assignee: Rio Tinto Alcan International Ltd
Current assignee: Rio Tinto Alcan International Ltd
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2020-10-21
Publication date: 2021-04-30
Also published as: FR3102839A1; FR3102839B1; AU2020256352A1

Abstract

Évent pour un ouvreau d'un four à cuisson d'anodes, ayant : un châssis; au moins un volet déplaçable par rapport au châssis d'une position fermée dans laquelle la communication entre l'environnement et la cloison creuse est limitée à une position ouverte dans laquelle l'évent permet la communication entre la cloison creuse et l'environnement; et un mécanisme de sollicitation engagé à l'au moins un volet et exerçant une force de sollicitation sollicitant l'au moins un volet dans la position ouverte, la force de sollicitation étant inférieure à une force de pression résultante d'une différence entre une pression nominale de la cloison creuse et une pression de l'environnement, la force de sollicitation étant telle que l'au moins un volet se déplace de la position fermée vers la position ouverte par l'intermédiaire de la force de sollicitation lorsque la force de pression diminue sous un seuil déterminé.Vent for a peephole of an anode baking furnace, having: a frame; at least one flap movable relative to the frame from a closed position in which communication between the environment and the hollow partition is limited to an open position in which the vent allows communication between the hollow partition and the environment; and a biasing mechanism engaged with the at least one flap and exerting a biasing force biasing the at least one flap into the open position, the biasing force being less than a pressing force resulting from a difference between a pressure of the hollow partition and an environmental pressure, the biasing force being such that the at least one flap moves from the closed position to the open position via the biasing force when the biasing force decreases below a certain threshold.

Description

EVENT POUR FOUR A ANODES
DOMAINE TECHNIQUE
La présente divulgation concerne un four à cuisson dit à feu tournant ( ring furnace en anglais) de blocs carbonés, tout particulièrement des anodes en carbone utilisées pour la production d'aluminium par électrolyse.
CONTEXTE DE LA TECHNIQUE
Les fours à anodes comportent une pluralité de chambres contenant des anodes.
Un système de préchauffage, de chauffage, et de refroidissement bouge par rapport aux chambres de sorte que chaque chambre passe successivement par un cycle de préchauffage, de chauffage, et de refroidissement. Chaque chambre comporte des ouvreaux permettant la communication fluidique entre l'intérieur de celle-ci et l'environnement extérieur.
Une partie des chambres se situe dans une zone de dépression alors que le reste des chambres est en surpression. Un système de ventilation fait circuler les gaz et est responsable du maintien de la dépression qui assure une circulation adéquate des gaz.
Cependant, dans certains cas, un arrêt du système de ventilation, et donc de la dépression, survient. Un ou des employés doivent alors rapidement ouvrir certains ouvreaux afin de permettre aux gaz générés par les anodes de s'échapper.
SOMMAIRE
Dans un aspect, il est présenté un évent pour un ouvreau d'un four à cuisson d'anodes permettant une communication entre une cloison creuse du four et un environnement externe à
la cloison creuse, comprenant : un châssis; au moins un volet déplaçable par rapport au châssis d'une position fermée dans laquelle la communication entre l'environnement et la cloison creuse est limitée par ledit au moins un volet à une position ouverte dans laquelle l'évent permet la communication entre la cloison creuse et l'environnement; et un mécanisme de sollicitation engagé à l'au moins un volet et exerçant une force de sollicitation sollicitant l'au moins un volet dans la position ouverte, la force de sollicitation étant inférieure à une force de pression résultante d'une différence entre une pression nominale de la cloison creuse et une pression de l'environnement, la force de sollicitation étant telle que l'au moins un volet se déplace de la position fermée vers la position ouverte par l'intermédiaire de la force de sollicitation lorsque la force de pression diminue sous un seuil déterminé.
Date Reçue/Date Received 2020-10-21 Dans un mode de réalisation, l'au moins un volet est monté sur le châssis de manière pivotable par rapport à au moins un axe de pivot, la force de sollicitation engendrant un moment de sollicitation autour de l'au moins un axe de pivot et la différence entre les pressions de la cloison creuse et de l'environnement engendrant un moment de pression autour de l'au moins un axe de pivot et en direction opposée au moment de sollicitation.
Dans un mode de réalisation, le mécanisme de sollicitation inclut au moins un contrepoids attaché à l'au moins un volet, l'au moins un contrepoids et l'au moins un volet étant disposé de part et d'autre d'au moins une charnière reliant l'au moins un volet au châssis.
Dans un mode de réalisation, l'au moins un contrepoids peut bouger dans une direction radiale par rapport à l'au moins un axe de pivot de manière à s'approcher ou s'éloigner de l'au moins une charnière afin de varier le moment de sollicitation.
Dans un mode de réalisation, un ressort est disposé autour de l'au moins un axe de pivot et est en engagement avec le châssis et avec l'au moins un volet pour créer le moment de sollicitation.
Dans un mode de réalisation, l'au moins un volet inclut deux volets chacun étant disposé d'un respectif de côtés opposés de l'ouvreau.
Dans un mode de réalisation, l'évent comprend en outre une couche de fibre réfractaire haute température attachée à un bord périphérique de l'au moins un volet et créant un engagement hermétique entre le châssis et l'au moins un volet lorsque l'évent est en position fermée.
Dans un mode de réalisation, le châssis est sécurisable sur le four de manière amovible.
Dans un mode de réalisation, l'évent comprend en outre au moins une poignée attachée sur le châssis afin de permettre la manipulation de l'évent.
Dans un mode de réalisation, le châssis définit une paroi latérale s'étendant de manière circonférentielle autour de l'ouvreau et s'étendant verticalement entre l'ouvreau et un bord supérieur de ladite paroi latérale, l'au moins un volet étant en butée contre le bord supérieur en position fermée.
Dans un autre aspect, il est présenté un four à cuisson d'anodes en carbone pour la production d'aluminium par électrolyse, comprenant : des cloisons creuses longitudinales dans chacune Date Reçue/Date Received 2020-10-21 desquelles peut circuler avec un certain débit un flux de gaz chauds de cuisson à une certaine température, les cloisons creuses définissant entre elles des alvéoles de réception des anodes à cuire et comportant une pluralité d'ouvreaux; un système de chauffage tournant par rapport aux cloisons creuses, qui comporte une rampe amont de plusieurs jambes de soufflage d'air dans les différentes cloisons creuses, une rampe aval de plusieurs jambes d'aspiration de gaz depuis les différentes cloisons creuses et, entre lesdites rampes amont et aval, au moins une rampe de chauffage pourvue d'au moins un brûleur ou au moins un injecteur de combustible par cloison creuse; des lignes pour la circulation des flux de gaz dans les cloisons creuses étant formées dans les cloisons creuses entre des jambes de soufflage et des jambes d'aspiration correspondantes; et une zone de préchauffage naturel du four étant définie entre la rampe aval et la rampe de chauffage et dans laquelle un dégazage naturel des anodes se produit, caractérisé en ce que, pour chacune des lignes, au moins un évent tel que décrit ci-dessus est disposé au-dessus d'au moins un ouvreau, l'au moins un ouvreau étant situé
dans la zone de préchauffage naturel du four.
Dans un mode de réalisation, l'au moins un ouvreau inclut deux ouvreaux situés en amont en aval d'une des chambres de la zone de préchauffage.
Dans un autre aspect, il est présenté une méthode d'utilisation d'un évent pouvant être disposé
au-dessus d'un ouvreau d'un four à cuisson d'anodes, comprenant : limiter la communication fluidique entre la cloison creuse et un environnement à l'extérieur de la cloison creuse lorsqu'une différence entre une pression de la cloison creuse et une pression de l'environnement est au-dessus d'une valeur nominale; et solliciter au moins un volet de l'évent d'une position fermée à une position ouverte permettant la communication fluidique entre la cloison creuse et l'environnement lorsque la différence entre la pression de la cloison creuse et celle de l'environnement tombe sous la valeur nominale et sous un seuil déterminé.
Dans un mode de réalisation, solliciter l'au moins un volet de l'évent comprend exercer un moment par rapport à un axe de pivot de l'au moins un volet supérieur et opposé à un moment par rapport à l'axe de pivot créé par un poids de l'au moins un volet.
Dans un mode de réalisation, exercer le moment inclut exercer le moment avec au moins un contrepoids, l'au moins un contrepoids et l'au moins un volet étant disposés de part et d'autre d'au moins une charnière.
Date Reçue/Date Received 2020-10-21 Plusieurs aspects et combinaisons desdits aspects concernant les présentes améliorations apparaîtront aux personnes versées dans l'art à la lecture de la présente divulgation.
DESCRIPTION DES DESSINS :
[Fig. 1] est une vue schématique partielle, en perspective, d'un four de cuisson d'anode typique;
[Fig. 2] est une vue schématique de dessus du four de la figure 1;
[Fig. 3] est une représentation schématique en vue latérale des cloisons du four des figures 1 et VENT FOR ANODES OVEN
TECHNICAL AREA
The present disclosure relates to a so-called rotary fire oven ( ring furnace in English) of carbon blocks, especially carbon anodes used for production of aluminum by electrolysis.
BACKGROUND OF THE TECHNIQUE
Anode furnaces have a plurality of chambers containing anodes.
A system preheating, heating, and cooling moves relative to the rooms so that each chamber passes successively through a preheating cycle, heating, and cooling. Each room has openings allowing the communication fluidic between the interior thereof and the exterior environment.
Some of the chambers are located in a depression area while the rest of rooms is in overpressure. A ventilation system circulates the gases and is responsible maintaining the vacuum which ensures adequate gas circulation.
However, in some cases, a shutdown of the ventilation system, and therefore the Depression, occurs. One or more employees must then quickly open certain works in order to allow gases generated by the anodes to escape.
SUMMARY
In one aspect, there is shown a vent for a quill of a baking oven anodes allowing communication between a cavity wall of the furnace and a environment external to the hollow partition, comprising: a frame; at least one shutter movable by in relation to the chassis a closed position in which communication between the environment and the hollow partition is limited by said at least one flap to an open position in which the vent allows the communication between the cavity wall and the environment; and a mechanism of solicitation engaged to at least one shutter and exerting a biasing force requesting at least one shutter in the open position, the biasing force being less than one pressing force resulting from a difference between a nominal pressure of the hollow partition and a pressure of the environment, the stress force being such that at least one shutter moves from closed position to open position through the force of solicitation when the pressure force decreases below a determined threshold.
Date Received / Date Received 2020-10-21 In one embodiment, the at least one shutter is mounted on the frame of swivel way with respect to at least one pivot axis, the biasing force generating a moment of stress around the at least one pivot axis and the difference between the pressures of the hollow partition and the environment creating a moment of pressure around at least a pivot axis and in the opposite direction at the time of stress.
In one embodiment, the biasing mechanism includes at least one counterweight attached to at least one shutter, at least one counterweight and at least one shutter being arranged on either side of at least one hinge connecting the at least one flap to the frame.
In one embodiment, the at least one counterweight can move in a radial direction relative to the at least one pivot axis so as to approach or move away from at least a hinge in order to vary the moment of solicitation.
In one embodiment, a spring is disposed around the at least one pivot axis and is in engagement with the frame and with at least one flap to create the moment of solicitation.
In one embodiment, the at least one shutter includes two shutters each being disposed of a respective opposite sides of the quill.
In one embodiment, the vent further comprises a layer of fiber high refractory temperature attached to a peripheral edge of the at least one flap and creating commitment airtight between the frame and at least one shutter when the vent is in closed position.
In one embodiment, the frame is securable on the oven so removable.
In one embodiment, the vent further comprises at least one handle attached to the frame to allow handling of the vent.
In one embodiment, the frame defines a side wall extending so circumferential around the quill and extending vertically between the quill and an edge upper side of said side wall, the at least one flap being in abutment against the upper edge in closed position.
In another aspect, there is shown a furnace for baking carbon anodes.
for production of aluminum by electrolysis, comprising: longitudinal hollow partitions in each Date Received / Date Received 2020-10-21 which can circulate with a certain flow rate a flow of hot gases of cooking to a certain temperature, the hollow partitions defining between them cells of reception of anodes cooking and comprising a plurality of openers; a heating system turning relative with hollow partitions, which has an upstream ramp with several legs of air blowing in the various hollow partitions, a downstream ramp with several legs gas suction from the various hollow partitions and, between said upstream ramps and downstream, at least one heating ramp provided with at least one burner or at least one injector of combustible by hollow partition; lines for the circulation of gas flows in the cavity partitions being formed in the hollow partitions between blowing legs and legs suction corresponding; and a natural preheating zone of the oven being defined between the downstream ramp and the heating ramp and in which a natural degassing of the anodes takes place product, characterized in that, for each of the lines, at least one vent such that described above is arranged above at least one quill, the at least one quill being located in the area of natural preheating of the oven.
In one embodiment, the at least one opening includes two openings located upstream upstream downstream of one of the chambers of the preheating zone.
In another aspect, a method of using a vent is presented.
can be arranged above a quill of an anode baking furnace, comprising: limiting the communication fluidic between the hollow partition and an environment outside the hollow partition when a difference between a hollow partition pressure and a pressure of the environment is above a nominal value; and request at least one vent flap from a closed position to an open position allowing communication fluidics between the cavity wall and the environment when the difference between the pressure of the hollow partition and that of the environment falls below the nominal value and below a threshold determined.
In one embodiment, stress at least one flap of the vent includes exercising a moment with respect to a pivot axis of the at least one upper flap and opposed to a moment relative to the pivot axis created by a weight of the at least one flap.
In one embodiment, exercising the moment includes exercising the moment with at least one counterweight, the at least one counterweight and the at least one flap being arranged from either side at least one hinge.
Date Received / Date Received 2020-10-21 Several aspects and combinations of said aspects relating to these improvements will be apparent to those skilled in the art upon reading this disclosure.
DESCRIPTION OF THE DRAWINGS:
[Fig. 1] is a partial schematic view, in perspective, of a typical anode baking;
[Fig. 2] is a schematic top view of the oven of FIG. 1;
[Fig. 3] is a schematic representation in side view of the partitions of the oven of Figures 1 and

2;
[Fig. 4] est une vue schématique partielle, en perspective, et de dessus du four de la figure 1 utilisant des évents selon un mode de réalisation couplés à certains ouvreaux du four;
[Fig. 5] est une vue schématique en perspective d'un des évents de la figure 4 montré en position fermée;
[Fig. 6] est une vue schématique en perspective de l'évent de la figure 5 montré en position ouverte;
[Fig. 7] est une vue schématique illustrant les forces et moments perçus par un volet de l'évent de la figure 5;
[Fig. 8] est une vue schématique de dessus d'un évent selon un autre mode de réalisation illustré en position fermée;
[Fig. 9] est une vue schématique de dessus de l'évent de la figure 8 en position ouverte; et [Fig. 10] est une vue schématique de dessus d'un évent selon un autre mode de réalisation illustré en position fermée.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
Un four à anodes, dit également à chambres ouvert , comprend, dans le sens longitudinal, une pluralité de chambres de préchauffage naturel, de cuisson, de soufflage, de refroidissement forcé et de déchargement, et de chambres non actives, chaque chambre étant constituée, dans le sens transversal, par la juxtaposition, en alternance, de cloisons chauffantes creuses dans lesquelles circulent les gaz, et d'alvéoles dans lesquelles sont empilés les blocs carbonés à
cuire, les blocs étant noyés dans une poussière carbonée appelée poussier .
Les gaz Date Reçue/Date Received 2020-10-21 chauds ou fumées de combustion assurant la cuisson circulent en un flux dans les cloisons creuses, à paroi mince, s'étendant dans le sens longitudinal du four. Les cloisons creuses sont munies, à leur partie supérieure, d'ouvertures obturables dites ouvreaux .
Elles peuvent comporter en outre des chicanes ou des entretoises pour allonger et répartir plus uniformément le trajet du flux de gaz ou fumées de combustion. Les alvéoles sont ouvertes à
leur partie supérieure pour permettre le chargement, par empilement, des blocs crus et le déchargement des blocs cuits refroidis.
Ce type de four comporte généralement deux travées longitudinales dont la longueur totale peut atteindre plus d'une centaine de mètres et comportant une succession de chambres séparées par des murs transversaux. Les deux travées sont mises en communication à
leurs extrémités longitudinales par des carneaux de virage qui permettent de transférer les gaz d'une travée à
l'autre.
Le chauffage du four est assuré par des rampes de chauffage ayant une longueur égale à la largeur des chambres et comportant un ou plusieurs brûleurs, ou un ou plusieurs injecteurs par cloison creuse. Les injecteurs ou brûleurs sont introduits, via les ouvreaux, dans les cloisons creuses des chambres concernées. En amont des brûleurs ou injecteurs (par rapport au sens d'avancement du feu tournant correspondant également au sens de circulation des gaz dans les cloisons creuses), on dispose de jambes de soufflage d'air de combustion montées sur une rampe amont de soufflage munie de ventilateurs, ces jambes de soufflage étant connectés, via les ouvreaux, aux dites cloisons. En aval des brûleurs ou injecteurs, on dispose de jambes d'aspiration des fumées de combustion, montées sur une rampe aval d'aspiration alimentant des centres de captation et de traitement de fumées, et dotées de volets permettant de contrôler les débits d'aspiration des jambes d'aspiration aux niveaux souhaités. Le chauffage est assuré à la fois par la combustion de combustible dit primaire injecté
dans les chambres de cuisson, et par la combustion de combustible dit secondaire constitué par des matières volatiles combustibles (tel que par exemple des hydrocarbures aromatiques polycycliques) émises par les blocs. Ces matières volatiles combustibles sont plus particulièrement émises par le brai de houille des blocs, lors de la montée en température des blocs dans les chambres de préchauffage naturel. Les cloisons étant en dépression dans les chambres de préchauffage naturel, les matières volatiles combustibles quittent les alvéoles en traversant la cloison creuse par des ouvertures prévues à cet effet et viennent brûler avec l'oxygène restant dans les fumées de combustion qui circulent dans les cloisons creuses de ces chambres.
Date Reçue/Date Received 2020-10-21 Typiquement, une dizaine de chambres sont actives simultanément : quatre dans une zone de soufflage, trois dans une zone de chauffage, et trois dans une zone de préchauffage naturel.
Au fur et à mesure que la cuisson se produit, par exemple par cycles de 28 heures, on fait avancer (tourner) d'une chambre l'ensemble rampe amont de soufflage / rampe de chauffage / rampe aval d'aspiration , chaque chambre assurant ainsi successivement différentes fonctions : en aval de la zone de préchauffage naturel (chambre non active ou chambre de chargement), une fonction de chargement des blocs carbonés crus, puis; dans la zone de préchauffage naturel, une fonction de préchauffage naturel des cloisons, blocs carbonés, etc.
par les fumées de combustion circulant dans les cloisons et la combustion du combustible secondaire, puis; dans la zone de cuisson, une fonction de chauffage des blocs carbonés à
1100-1200 C; et enfin, dans la zone de soufflage, une fonction de refroidissement des blocs carbonés par de l'air extérieur froid soufflé dans les cloisons creuses et, corrélativement, de préchauffage de cet air circulant dans les cloisons creuses constituant le comburant du four par la chaleur restituée par les cloisons, les blocs carbonés etc., la zone de soufflage étant suivie, en aval, d'une zone de refroidissement forcé et de déchargement des blocs carbonés refroidis.
La description détaillée concerne un four à feu tournant à chambres, telles qu'illustrées aux figures 1 à 3. La présente divulgation n'est toutefois pas limitée à ce type de fours. En particulier, elle est également applicable aux installations comportant un four sans murs transversaux intermédiaires.
En référence à la figure 1, le four 1 comprend une enceinte 2 calorifugée de forme sensiblement parallélépipédique, par rapport à laquelle on définit une direction longitudinale X et une direction transversale Y. Dans l'enceinte 2 sont disposés des murs transversaux 3 définissant des chambres C successives selon la direction X. Dans chaque chambre C sont prévues des cloisons 4 creuses disposées dans le sens longitudinal, formant entre elles des alvéoles 5 allongées. Chaque chambre C comporte ainsi plusieurs cloisons 4a à 4i, comme illustré sur la figure 2. Dans chaque chambre C, chacune des cloisons 4a à 4i est fluidiquement indépendante des autres cloisons 4a à 4i.
Les cloisons 4 comprennent des parois latérales 6 minces généralement séparées par des entretoises 7 et des chicanes 8. Les extrémités des cloisons creuses comportent des ouvertures 10 et sont encastrées dans des échancrures 9 des murs transversaux 2;
[Fig. 4] is a partial schematic view, in perspective, and from above of the oven of figure 1 using vents according to one embodiment coupled to certain apertures from the oven;
[Fig. 5] is a schematic perspective view of one of the vents of Figure 4 shown in closed position;
[Fig. 6] is a schematic perspective view of the vent of Figure 5 shown in position opened;
[Fig. 7] is a schematic view illustrating the forces and moments perceived by a shutter of the vent of Figure 5;
[Fig. 8] is a schematic top view of a vent according to another embodiment.
production shown in closed position;
[Fig. 9] is a schematic top view of the vent of Figure 8 in open position; and [Fig. 10] is a schematic top view of a vent according to another embodiment.
production shown in closed position.
DETAILED DESCRIPTION
An anode furnace, also called an open chamber furnace, includes, in the sense longitudinal, a plurality of natural preheating, cooking and blowing chambers, cooling forced and unloading, and non-active rooms, each room being constituted in the transverse direction, by the juxtaposition, alternately, of partitions hollow heaters in which circulate the gases, and cells in which the carbon blocks at bake, the blocks being drowned in a carbonaceous dust called dust.
Gas Date Received / Date Received 2020-10-21 hot or combustion fumes ensuring cooking circulate in a flow in The dividers hollow, thin-walled, extending in the longitudinal direction of the furnace. The cavity partitions are provided, at their upper part, with closable openings called openings.
They can further include baffles or spacers for lengthening and distributing more evenly the path of the flow of combustion gases or fumes. The alveoli are open to their part upper to allow the loading, by stacking, of the raw blocks and the unloading cooled baked blocks.
This type of furnace generally has two longitudinal bays, the total length can reach more than a hundred meters and comprising a succession of separate rooms by transverse walls. The two bays are connected to their ends longitudinal by turning flues which allow the gas to be transferred from one bay to the other.
The furnace is heated by heating ramps having a length of equal to the width of the chambers and comprising one or more burners, or one or several injectors per hollow partition. The injectors or burners are introduced, via the apertures, in the partitions hollow rooms concerned. Upstream of the burners or injectors (for relation to meaning progress of the rotating light also corresponding to the direction of movement gases in hollow partitions), combustion air blowing legs are available mounted on a upstream blowing ramp fitted with fans, these blowing legs being connected, via the openers, at the said partitions. Downstream of the burners or injectors, we has legs combustion fume suction, mounted on a downstream suction manifold feeding smoke collection and treatment centers, equipped with shutters allowing to check the suction flow rates of the suction legs at the levels desired. Heating is ensured both by the combustion of so-called injected primary fuel in the rooms of cooking, and by the combustion of so-called secondary fuel consisting of volatile matter fuels (such as for example polycyclic aromatic hydrocarbons) issued by the blocks. These combustible volatile materials are more particularly emitted by the pitch of coal of the blocks, during the rise in temperature of the blocks in the rooms natural preheating. The partitions being in depression in the rooms of preheating natural, volatile combustible matter leaves the alveoli in crossing the hollow partition through openings provided for this purpose and burn with oxygen remaining in combustion fumes circulating in the hollow partitions of these rooms.
Date Received / Date Received 2020-10-21 Typically, around ten chambers are active simultaneously: four in an area supply air, three in a heating zone, and three in a heating zone.
natural preheating.
As cooking occurs, for example in cycles of 28 hours, we do advance (turn) one chamber the upstream blowing ramp / ramp assembly of heating / downstream suction ramp, each chamber thus successively ensuring different functions: downstream of the natural preheating zone (chamber not active or bedroom loading), a function of loading the raw carbonaceous blocks, then; in the zone of natural preheating, a natural preheating function of partitions, blocks carbonaceous, etc.
by the combustion fumes circulating in the partitions and the combustion of the combustible secondary, then; in the cooking zone, a block heating function carbonaceous to 1100-1200 C; and finally, in the blowing zone, a function of block cooling carbonated by cold outside air blown into the hollow partitions and, correlatively, of preheating of this air circulating in the hollow partitions constituting the oxidizer of the furnace by the heat returned by partitions, carbon blocks, etc., the zone of blowing being followed, downstream, a forced cooling and block unloading area cooled carbon.
The detailed description relates to a rotary fire oven with chambers, such as as illustrated in Figures 1 to 3. The present disclosure is however not limited to this type.
of ovens. In In particular, it is also applicable to installations comprising a oven without walls intermediate transversals.
With reference to FIG. 1, the furnace 1 comprises an enclosure 2 insulated with shape noticeably parallelepiped, with respect to which we define a direction longitudinal X and a direction transverse Y. In enclosure 2 are arranged transverse walls 3 defining successive chambers C in direction X. In each chamber C are planned 4 hollow partitions arranged in the longitudinal direction, forming between them alveoli 5 elongated. Each room C thus comprises several partitions 4a to 4i, as illustrated on the figure 2. In each room C, each of the partitions 4a to 4i is fluidly independent of the other partitions 4a to 4i.
4 partitions include 6 thin side walls that are generally separated by spacers 7 and baffles 8. The ends of the hollow partitions include openings 10 and are embedded in notches 9 of the transverse walls

3. Ces échancrures 9 sont elles-mêmes munies d'ouvertures 10' situées en regard des ouvertures 10 Date Reçue/Date Received 2020-10-21 des cloisons 4, afin de permettre le passage des gaz circulant dans les cloisons 4 d'une chambre C à la chambre suivante. Les cloisons 4 comprennent en outre des ouvreaux 11 ou orifices qui servent notamment à introduire des moyens de chauffage (tels que des injecteurs ou des brûleurs de combustible), des jambes d'aspiration 12 d'une rampe aval d'aspiration 13 raccordée à un conduit principal 14 longeant le four 1, des jambes de soufflage d'air, des capteurs d'appareils de mesure (tels que des thermocouples, des opacimètres), des appareils pour la maintenance, et ainsi de suite.
Comme on le voit plus particulièrement sur la figure 2, les chambres C forment une longue travée 15 dans la direction longitudinale X, et le four 1 comprend typiquement deux travées parallèles, chacune pouvant avoir une longueur de l'ordre d'une centaine de mètres, délimitées par un mur central 16. Dans chaque travée 15, on a donc des lignes longitudinales L de cloisons creuses 4. Chaque ligne longitudinale L est fluidiquement indépendante des autres lignes longitudinales L.
Dans les alvéoles 5 sont empilés des blocs carbonés 17 crus, c'est-à-dire les anodes à cuire, et les alvéoles 5 sont ensuite remplies d'un matériau granulaire ou pulvérulent (typiquement à
base de coke), appelé poussier 18, qui entoure ces blocs 17 et les protège pendant leur cuisson.
Le four de cuisson d'anodes comprend également un système de chauffage, qui comporte typiquement : une rampe de soufflage amont 19 de plusieurs jambes de soufflage 20 d'air dans les différentes cloisons 4 d'une chambre C (par les orifices 11), deux ou trois rampes de chauffage 21, 22, 23 composées chacune d'un ou deux brûleurs ou injecteurs de combustible par cloison, et une rampe d'aspiration aval 13 de plusieurs jambes d'aspiration 12 de gaz depuis les différentes cloisons 4 d'une chambre C (depuis les orifices 11).
Comme on le voit sur la figure 3, et selon le mode de réalisation illustré, les différents éléments du système de chauffage sont disposés à distance les uns des autres selon la configuration fixe typique suivante : la rampe de soufflage d'air 19 est située en entrée d'une chambre Cl donnée ; la première rampe 21 de brûleurs/injecteurs est disposée au-dessus de la cinquième chambre C5 en aval de la rampe de soufflage d'air 19, la deuxième rampe 22 de brûleurs/injecteurs est disposée au-dessus de la chambre C6 située immédiatement en aval de la première rampe 21 ;
la troisième rampe 23 de brûleurs/injecteurs est disposée au-dessus de la chambre C7 située Date Reçue/Date Received 2020-10-21 immédiatement en aval de la deuxième rampe 22 ; et la rampe d'aspiration 13 est située en sortie de la troisième chambre C10 en aval de la troisième rampe 23.
Plus généralement, et selon le mode de réalisation illustré, la position relative des différents éléments est toujours la même (à savoir, dans le sens du feu, la rampe de soufflage 19, les rampes de brûleurs/injecteurs 21, 22, 23 et la rampe d'aspiration 13).
Toutefois, l'espacement (en nombre de chambres) entre des éléments peut varier d'un four à l'autre.
C'est ainsi que la première rampe 21 de brûleurs/injecteurs pourrait être positionnée au-dessus de la chambre C4 ou C3. Par ailleurs, la rampe d'aspiration 13 pourrait être située en sortie de la deuxième chambre en aval de la troisième rampe 23. Aussi, le nombre de rampe de brûleurs/injecteurs peut varier typiquement de 2 à 4.
L'air peut être soufflé par les jambes de soufflage 20. Cet air, mélangé au combustible primaire injecté par les rampes de brûleurs/injecteurs 21,22, 23 et au combustible secondaire produit par la cuisson des anodes, circule dans les lignes longitudinales de cloisons 4, de chambre en chambre, en suivant le chemin, ou ligne de circulation, formé par les chicanes 8 et en passant d'une cloison à une autre par les ouvertures 10, jusqu'à être aspiré par les jambes d'aspiration 12. Les jambes d'aspiration comportent des volets d'aspiration dont le pourcentage d'ouverture permet une régulation de la dépression dans les cloisons du four. Le four, et plus particulièrement les cloisons et les alvéoles sont fermés de la manière la plus hermétique possible pour limiter autant que possible les infiltrations d'air froid ou les exfiltrations d'air chaud.
Entre une jambe de soufflage 20 et une jambe d'aspiration 12 correspondante, on a donc une ligne de circulation de gaz 24 globalement longitudinale le long des cloisons 3. These notches 9 are themselves provided with openings 10 'located opposite the openings 10 Date Received / Date Received 2020-10-21 partitions 4, in order to allow the passage of gases circulating in the partitions 4 of a bedroom C to the next bedroom. The partitions 4 also include openers 11 or orifices which serve in particular to introduce heating means (such as injectors or fuel burners), suction legs 12 of a downstream ramp suction 13 connected to a main duct 14 along the furnace 1, legs of air blowing, sensors of measuring devices (such as thermocouples, opacimeters), machines for maintenance, and so on.
As can be seen more particularly in FIG. 2, the chambers C form a long span 15 in the longitudinal direction X, and the furnace 1 typically comprises two spans parallel, each of which may have a length of the order of a hundred meters, delimited by a central wall 16. In each bay 15, there are therefore lines longitudinal L of hollow partitions 4. Each longitudinal line L is fluidly independent of others longitudinal lines L.
In the cells 5 are stacked carbonaceous blocks 17 raw, that is to say the firing anodes, and the cells 5 are then filled with a granular or powdery material (typically at coke base), called dust 18, which surrounds these blocks 17 and protects them during their cooking.
The anode baking furnace also includes a heating system, which behaves typically: an upstream blowing ramp 19 of several blowing legs 20 air in the different partitions 4 of a chamber C (through the orifices 11), two or three ramps of heater 21, 22, 23 each composed of one or two burners or injectors of combustible by partition, and a downstream suction ramp 13 of several legs gas suction 12 from the various partitions 4 of a chamber C (from the orifices 11).
As seen in Figure 3, and according to the illustrated embodiment, the different elements of the heating system are arranged at a distance from each other according to the fixed configuration following typical: the air blowing ramp 19 is located at the inlet of a Cl room given ; the first burner / injector ramp 21 is arranged above the fifth bedroom C5 downstream of the air blowing ramp 19, the second ramp 22 of burners / injectors is arranged above the chamber C6 located immediately downstream of the first ramp 21;
the third burner / injector ramp 23 is arranged above the room C7 located Date Received / Date Received 2020-10-21 immediately downstream of the second ramp 22; and the suction manifold 13 is located in outlet of the third chamber C10 downstream of the third ramp 23.
More generally, and according to the illustrated embodiment, the position relative of the different elements is always the same (i.e., in the direction of fire, the ramp of blowing 19, the burner / injector rails 21, 22, 23 and the suction rail 13).
However, the spacing (in number of chambers) between elements may vary from oven to oven.
This is how the first ramp 21 of burners / injectors could be positioned above of room C4 or C3. Furthermore, the suction ramp 13 could be located at the outlet of the second chamber downstream of the third ramp 23. Also, the number of ramps burners / injectors can typically vary from 2 to 4.
The air can be blown by the blower legs 20. This air, mixed with the primary fuel injected by the burner / injector rails 21, 22, 23 and by the fuel secondary produced by the baking of the anodes, circulates in the longitudinal lines of partitions 4, from room to room, following the path, or line of circulation, formed by the baffles 8 and by the way from one partition to another through the openings 10, until it is sucked in by the suction legs 12. The suction legs have suction flaps whose opening percentage allows a regulation of the depression in the walls of the furnace. The oven, and more particularly the partitions and the cells are closed in the same way more airtight possible to limit as much as possible the infiltration of cold air or air exfiltration hot.
Between a blowing leg 20 and a corresponding suction leg 12, so we have a generally longitudinal gas flow line 24 along the bulkheads

4 successives. Par globalement longitudinale , on entend que le gaz circule, depuis une jambe de soufflage vers la jambe d'aspiration correspondante, selon la direction X de façon globale, tout en effectuant localement des mouvements verticaux, typiquement en ondulations, comme illustré sur la figure 3. Comme indiqué ci-dessus, le flux gazeux est constitué d'air, du gaz issu de la combustion du combustible primaire liquide ou gazeux injecté, et des matières volatiles dégagées par les blocs carbonés 17 (combustible secondaire). La chaleur produite par la combustion des combustibles primaire et secondaire est transmise aux blocs carbonés 17 contenus dans les alvéoles 5, ce qui entraîne leur cuisson.
Date Reçue/Date Received 2020-10-21 Une opération de cuisson de blocs carbonés, pour une chambre C donnée, comprend typiquement le chargement des alvéoles 5 de cette chambre C en blocs carbonés 17 crus, le chauffage de cette chambre C jusqu'à la température de cuisson des blocs carbonés 17 (typiquement de 1100 à 1200 C), le refroidissement de la chambre C jusqu'à
une température qui permette d'enlever les blocs carbonés cuits et le refroidissement de la chambre C jusqu'à la température ambiante.
Le principe du feu tournant consiste à effectuer successivement le cycle de chauffage sur les chambres du four par un déplacement du système de chauffage. Ainsi, une chambre donnée passe successivement par des phases de préchauffage naturel (par les gaz chauds circulant dans les cloisons), de chauffage forcé et de soufflage. La zone de cuisson est formée par l'ensemble des chambres situées entre la rampe de soufflage et la rampe d'aspiration. Sur les figures 2 et 3 le sens du feu est représenté par la flèche F.
On décrit à présent les conditions régnant dans les différentes chambres C du four 1 au niveau desquelles est placé le système de chauffage à un instant donné, en se reportant aux figures 2 et 3.
Les quatre premières chambres Cl à C4 suivant la rampe de soufflage 19 sont des zones dites de soufflage BL, respectivement BL4, BL3, BL2 et BL1. Il y règne une surpression. Les anodes qui y sont placées sont déjà cuites, et subissent un refroidissement par soufflage, ce qui a pour conséquence d'augmenter la température de l'air soufflé, qui servira aux combustions. Les six chambres suivantes C5 à C10, jusqu'à la rampe d'aspiration 13, sont des zones en dépression.
Sensiblement à la jonction entre ces deux blocs de chambres se situe le point zéro PO, c'est-à-dire un point où la pression dans le four 1 est sensiblement égale à
la pression atmosphérique. Le point zéro est situé en amont de la première rampe de chauffage 21 afin d'éviter le rejet des produits de combustion dans le milieu ambiant par exfiltration.
Il est typiquement prévu une rampe 25 de prise de pression ¨ dite rampe de point zéro 25 (PZR) ¨ positionnée de façon fixe par rapport au système de chauffage afin de réguler la pression au point zéro. Dans la réalisation représentée, la rampe de point zéro 25 est située au niveau des ouvreaux 11 de la cloison 4 situés le plus en aval de la dernière chambre C4, BL1 située dans la zone de soufflage. Toutefois, cette rampe de point zéro 25 pourrait être placée en un autre point de la zone de soufflage BL.
Date Reçue/Date Received 2020-10-21 Dans la zone en dépression, on trouve successivement, de l'amont vers l'aval :
une zone de chauffage HR au niveau des chambres C5, C6 et C7 situées sous les trois rampes de chauffage 21, 22, 23, comprenant dans les deux premières chambres C5, C6 une zone de chauffage forcé, respectivement HR3, HR2, puis dans la chambre suivante C7 une zone de préchauffage forcé HR1. La température de l'air préchauffé dans les zones de soufflage BL
suffit à créer l'inflammation et la combustion du combustible ; une zone de préchauffage naturel PN au niveau des chambres C8, C9 et C10, respectivement PN3, PN2 et PN1. Les gaz chauds issus de la zone de chauffage permettent l'inflammation des matières volatiles combustibles libérées par les blocs carbonés lors de leur préchauffage dans la zone de préchauffage.
La chambre C située juste après la rampe d'aspiration 13 (complètement à
droite sur la figure 3), nommée chambre morte, est une chambre prête à recevoir des blocs carbonés crus 17, qui subira donc successivement, lorsque le système de chauffage sera déplacé dans le sens du feu F : un préchauffage naturel (PN1, PN2 puis PN3), un préchauffage forcé (HR1), un chauffage forcé (HR2 puis HR3), puis un soufflage (BL1, BL2, BL3 puis BL4), avant le déchargement des anodes cuites et refroidies.
Les flux de gaz circulant à l'intérieur des cloisons permettent les échanges thermiques nécessaires à la cuisson des anodes. Tel que précédemment décrit, des ventilateurs assurent la circulation des flux créant une dépression dans les chambres C5 à C10 à
l'intérieur de tous les conduits.
Lors du préchauffage naturel, la température à l'intérieur d'au moins une des chambres de la zone de préchauffage PN (e.g., chambres C8, C9, C10) peut se situer entre 250 et 650 degrés Celsius. A cette température, il se produit un dégazage naturel des anodes.
Les matières volatiles ainsi générées par le dégazage naturel des anodes sont aspirées par les jambes d'aspiration 12 situées en aval de la dernière chambre de préchauffage naturel (e.g., chambre C10).
Cependant, il peut arriver que la circulation des gaz soit arrêtée. Cela signifie que les gaz de combustion présents à l'intérieur des cloisons et du collecteur ceinturant le four ne sont plus aspirés. Cette situation entraîne alors la formation de poches de gaz dans les cloisons, rampe d'aspiration, collecteur et captation.
La fermeture du volet principal sur le carneau; une cloison bloquée par du poussier; une perte totale d'énergie (e.g., électrique, air); un redémarrage incontrôlé des feux;
une cloison fortement Date Reçue/Date Received 2020-10-21 pincée; un arrêt des ventilateurs sur le centre de captation; une perte de dépression au changement des feux (manipulation des registres à l'avant de la rampe d'aspiration); un oubli d'enlever un registre lors du déplacement des feux; un registre en place mais n'est pas ouvert ou un manque d'étanchéité; et/ou une injection d'énergie non-arrêtée à la perte de dépression ne sont que quelques possibles évènements pouvant entraîner une perte totale ou partielle de dépression dans les chambres C5 à C10.
Une telle perte de dépression est non désirée car il peut en résulter l'accumulation de gaz. La combinaison de cette accumulation de gaz, de chaleur provenant de la température élevée des imbrûlés gazeux provenant de la zone en préchauffage, et un apport d'oxygène provenant de ventilateurs (lors du redémarrage de ces derniers, par exemple) ou bien provenant d'une entrée d'air parasite aux niveaux des brides ou autres fuites sur le collecteur peut avoir des conséquences néfastes.
En référence aux figures 3 et 4, un évent de sécurité 100 peut être disposé
dans la zone de préchauffage PN, soit en amont de la jambe d'aspiration 12 et en aval des rampes de chauffage 21, 22, 23 par rapport à la ligne de circulation de gaz 24 qui s'étend de la jambe de soufflage 20 à la jambe d'aspiration 12. L'évent 100 peut avoir le même poids total qu'un couvercle normalement utilisé pour fermer les ouvreaux 11. Selon le mode réalisation illustré, l'évent 100 est situé en aval de la chambre où le préchauffage est le plus actif.
Alternativement, l'évent peut être situé en amont de la chambre où le préchauffage est le plus actif. Des évents peuvent être disposés en amont et en aval de la chambre où le préchauffage est le plus actif. Dans le présent cas, la chambre où le préchauffage est le plus actif est la chambre C9. L'évent de sécurité 100 peut être situé soit en amont, soit en aval, soit en amont et en aval de l'endroit où
le dégazage naturel des anodes se produit. Cet endroit correspond typiquement à l'endroit où la température atteint entre 250 et 650 degrés Celsius. Selon un mode de réalisation, l'évent 100 est situé vis-à-vis de la chambre dans laquelle la température est la plus élevée.
Tel que précédemment mentionné, le four 1 inclut une pluralité de lignes longitudinales L
disposées de manière parallèle les unes aux autres (Fig. 2) et chacune parcourant toutes les chambres Cl ... C10 et incluant une pluralité de cloisons 4. Chacune des lignes longitudinales L est fluidiquement indépendante des autres. Selon le mode de réalisation décrit ici, chacune des lignes longitudinales L comprend au moins un évent de sécurité 100 pouvant être positionné tel que décrit ci-haut.
Date Reçue/Date Received 2020-10-21 En référence aux figures 4 à 6, l'évent de sécurité 100 est décrit de manière détaillée ci-dessous. L'évent 100 comprend un châssis 102 et un volet 104 étant déplaçable par rapport au châssis 102. Le volet 104 peut se déplacer par rapport au châssis 102 d'une position fermée dans laquelle la communication entre un environnement E à l'extérieur du four et la cloison 4 (Fig. 2) est limitée par l'au moins un volet 104 à une position ouverte dans laquelle l'évent 100 permet la communication entre la cloison 4 et l'environnement E.
Selon le mode de réalisation illustré, l'évent 100 comprend une poignée 106 attachée au châssis 102 afin de permettre la manipulation de l'évent 100 par un employé
pour déplacer l'évent 100 d'une cloison à l'autre pour suivre la progression du feu, et ainsi suivre la progression de la zone de préchauffage où le dégazage naturel des anodes. Par conséquent, et selon le mode de réalisation illustré, le châssis 102 est sécurisable de manière amovible sur le four afin de permettre son déplacement selon le sens du feu.
Le châssis 102 de l'évent 100 peut comprendre une portion 102a permettant d'engager un des ouvreaux 11 de manière étanche. La portion 102a du châssis peut donc avoir n'importe quelle forme permettant son accouplement aux ouvreaux 11. L'évent 100 peut être déplaçable d'un ouvreau 11 à l'autre dans le cas du four décrit ci-haut en référence aux figures 1-3.
Alternativement, l'évent 100 peut être sécurisé sur des rampes mobiles (non illustrées) qui se déplacent de manière intégrale avec la direction du feu.
Tel que montré à la figure 5, le châssis 102 comprend une paroi latérale 102b s'étendant de manière circonférentielle autour de l'ouvreau 11 et verticalement entre l'ouvreau 11 et un bord supérieur 102c de la paroi latérale 102b. En position fermée telle qu'illustrée à la figure 5, le volet 104 est en butée contre le bord supérieur 102c de la paroi latérale 102b du châssis 102.
L'engagement entre le volet 104 et le châssis 102 est préférablement hermétique. Il est entendu que, malgré le fait que la paroi latérale 102b a une forme rectangulaire, elle peut alternativement avoir une forme cylindrique, ou toute autre forme convenable, sans diverger de la portée de la présente divulgation.
En se référant plus particulièrement à la figure 6, le volet 104 a une couche de fibre réfractaire haute température 104c qui peut permettre d'éviter le contact métal/métal entre le châssis et le volet et qui peut créer un engagement hermétique entre le châssis et le volet.
Selon le mode de réalisation illustré, la couche de fibre 104c est disposée tout autour d'un bord périphérique du Date Reçue/Date Received 2020-10-21 volet 104 de manière à être en contact avec le bord supérieur 102c de la paroi latérale 102b du châssis lorsque l'évent 100 est en position fermée.
Il est à noter que le trou au fond de l'évent peut être rond tel qu'illustré.
Alternativement, le trou peut être carré de façon à augmenter sa surface afin de maximiser le débit de gaz pouvant être évacués par l'évent. La position et/ou le poids du contrepoids peut être ajustée conséquemment.
En se référant particulièrement aux figures 5 et 7, l'évent 100 a un mécanisme de sollicitation 110 étant engagé au volet 104. Le mécanisme de sollicitation 110 est configure pour exercer une force de sollicitation Fs afin de solliciter le volet 104 dans la position ouverte. Dit autrement, le mécanisme de sollicitation 110 exerce une force qui, en l'absence d'autre force sur le volet 104, sollicite et maintient ledit volet 104 dans la position ouverte. Selon le mode de réalisation illustré, la force de sollicitation Fs engendrée par le mécanisme de sollicitation 110 est suffisante pour contrebalancer un poids W du volet 104.
Tel que précédemment discuté, l'évent 100 est conçu pour être couplé à un des ouvreaux 11 du four et donc à maintenir un différentiel de pression entre la cloison respective de l'ouvreau 11 et l'environnement E à l'extérieur de la cloison 4. Lorsque le volet 104 est en position fermée et que le four fonctionne normalement, une pression nominale à l'intérieure de la cloison 4 est établie et est inférieure à la pression de l'environnement E. Ce différentiel de pression nominal exerce donc une force de pression Fp sur le volet 104 qui maintient le volet 104 en position fermée. Cette force de pression Fp, résultante du différentiel de pression nominal, est supérieure à la force de sollicitation Fs exercée par le mécanisme de sollicitation 110 lorsque le four fonctionnement normalement (i.e., pression à l'intérieure de la cloison 4 correspondant à la pression nominale). La force de pression Fp est exercée sur un centre de pression du volet 104, la position duquel varie en fonction de la forme du volet 104.
La force de sollicitation Fs engendrée par le mécanisme de sollicitation 110 est inférieure à la force de pression Fp résultante d'une différence entre une pression nominale de la cloison et une pression de l'environnement. La force de sollicitation Fs est telle que le volet 104 se déplace de la position fermée vers la position ouverte par l'intermédiaire de la force de sollicitation Fs lorsque la force de pression Fp diminue sous un seuil déterminé. Typiquement, la force de pression Fp peut baisser sous le seuil déterminé lorsqu'il y a une perte d'aspiration tel que précédemment expliqué.
Date Reçue/Date Received 2020-10-21 Suivant une telle perte d'aspiration, la pression de la cloison 4 augmente et se rapproche de la pression de l'environnement E, pouvant même aller jusqu'à la dépasser. La force de pression Fp exercée sur le volet 104 étant directement proportionnelle à la différence entre les pressions de la cloison et de l'environnement, une augmentation de la pression de la cloison engendre une diminution de la force de pression Fp exercée sur le volet 104. Lorsque la pression de la cloison 4 atteint un seuil déterminé, autrement dit, lorsque la force de pression Fp diminue sous un seuil déterminé, la force de sollicitation Fs générée par le mécanisme de sollicitation 110 devient plus grande que la force de pression Fp et fait bouger le volet 104 de la position fermée vers la position ouverte.
Selon le mode de réalisation illustré, le volet 104 est monté de manière pivotable sur le châssis 102 par rapport à un axe de pivot 104a défini par une charnière 104b. Dans ce cas, les forces de sollicitation et de pression Fs, Fp se traduisent en moment de sollicitation et moment de pression Ms, Mp autour de l'axe de pivot 104a. Tout comme les forces de sollicitation et de pression, les moments de sollicitation et de pression sont en direction opposées. Le moment de sollicitation Ms configuré pour être supérieur à un moment de poids Mw engendré par le poids W du volet 104 lorsqu'aucune autre force n'est exercée sur ledit volet 104.
Selon le mode de réalisation illustré, le mécanisme de sollicitation 110 inclut un contrepoids 110a attaché au volet 104. Le contrepoids 110a et le volet 104 sont disposés de part et d'autre de la charnière 104b de sorte que les moments de poids Mw et de sollicitation Ms sont en direction opposés autour de l'axe de pivot 104a.
En référence aux figures 8 et 9, un évent de sécurité 200 selon un autre mode de réalisation est illustré. Pour fins de simplicité, uniquement les éléments distinguant l'évent 200 de l'évent 100 des figures 4 à 6 sont décrits ci-dessous.
L'évent 200 inclut deux volets 204, chacun couvrant une portion respective de l'ouverture définie par le châssis 102. Chacun des deux volets 204 est pivotable par rapport à des axes respectifs de pivots 204a. La description du volet 104 présentée ci-dessus en lien avec l'évent 100 des figures 4 à 6 peut s'appliquer similairement à chacun des deux voets 204 du présent évent 200.
Le mécanisme de sollicitation 210 inclut deux contrepoids 210a chacun étant respectivement attaché à un des deux volets 204. Chacun des deux contrepoids 210a est déplaçable radialement par rapport à un des axes respectifs de pivots 204a de manière à
permettre le Date Reçue/Date Received 2020-10-21 rapprochement et l'éloignement des contrepoids 210a des axes de pivots 204a afin de calibrer les moments de sollicitation Ms (figure 6) engendrés par les contrepoids 210a.
Selon le présent mode de réalisation, les contrepoids 210a sont reliés aux volets 204 par des tiges filetées 210b ayant chacune une première extrémité en engagement glissant avec un des volets 204 et une seconde extrémité attachée au contrepoids 210a correspondant. Dans le cas présent, chacun des contrepoids 210a est relié à un des volets 204 respectifs par deux tiges filetées 210b. Il est cependant entendu que plus ou moins deux tiges peuvent être utilisées sans départir de la portée de la présente divulgation.
Selon le mode de réalisation illustré, chacune des secondes extrémités des tiges filetées 210b passe au travers d'une ouverture 210c définie par le contrepoids 210a et est sécurisée par des boulons 210d disposés de part et d'autre de l'ouverture 210c. Chacune des premières extrémités des tiges filetées 210b est reçue au travers d'une ouverture 204c définie par une portion d'un respectif des volets 204 de manière à pouvoir bouger par rapport à l'ouverture 204c et ainsi par rapport à l'un des volets 204 respectifs. Un boulon 210e est engagé sur la tige 210b de manière à maintenir une position désirée du contrepoids 210 par rapport à
l'axe de pivot 204a dudit volet 204.
Par conséquent, l'augmentation de la distance radiale entre les contrepoids 210a et les axes de pivots 204a des volets 204 permet d'augmenter les moments de sollicitation Ms.
Similairement, la réduction de la distance radiale entre les contrepoids 210a et les axes de pivots 204a des volets 204 permet de diminuer les moments de sollicitation Ms.
La possibilité de bouger les contrepoids 210a permet de modifier le moment de sollicitation Ms afin de calibrer l'évent 200 au four et au différentiel de pression nominal dudit four. En d'autres mots, chaque four peut exprimer une valeur spécifique de ce différentiel de pression, et le mécanisme de sollicitation décrit ici peut permettre l'ajustement à chaque four.
Il est entendu que ce même mécanisme permettant de bouger les contrepoids peut s'appliquer à l'évent 100 des figures 4 et 5. D'autres modifications au présent mécanisme de sollicitation pourront paraître évidentes à la personne de l'art et sont comprises dans la portée de la présente divulgation. Par exemple, le contrepoids peut être remplacé par un ressort disposé
autour de l'axe de pivot du volet et configuré pour créer le moment de sollicitation. Le contrepoids peut bouger dans la direction radiale par rapport à l'axe de pivot par le biais de glissière. Tout autre mécanisme permettant de créer le moment de sollicitation et de permettre Date Reçue/Date Received 2020-10-21 le mouvement radial du contrepoids peuvent être utilisés et sont compris dans la portée de la présente divulgation.
Le réglage des contrepoids tel que précédemment discuté peut permettre de régler si nécessaire la sensibilité d'ouverture des volets pour les maintenir en position fermée. Sur arrêt total de l'aspiration, la pression des gaz soulève au moins un des volets 204, ce qui peut libérer automatiquement les gaz contenus dans la cloison 4.
En se référant plus particulièrement à la figure 8, et selon le mode de réalisation illustré, une plaque transversale 204d est attachée au châssis 102 et s'étend de manière diamétrale d'un côté du châssis 102 à un côté opposé du châssis 102. Chacun des deux volets 204 a un bord libre distal 204e en butée contre la plaque transversale 204d lorsque les deux volets 204 sont en position fermée. Le contact entre les bords libres distaux 204e et la plaque transversale 204d peut contribuer à augmenter l'étanchéité de l'évent 200 en position fermée comparée à
une configuration sans plaque transversale 204d. Alternativement, les bords distaux des volets peuvent comporter des connecteurs mâle et femelle, l'engagement desquels pouvant être hermétique ou substantiellement hermétique.
Pour utiliser l'évent, la communication fluidique entre la cloison et l'environnement à l'extérieur de la cloison est limitée lorsque la différence entre une pression de la cloison et une pression de l'environnement est au-dessus d'une valeur nominale; et l'au moins un volet de l'évent est sollicité dans une position ouverte permettant la communication fluidique entre la cloison et l'environnement lorsque la différence entre la pression de la cloison et celle de l'environnement tombe sous la valeur nominale et sous un seuil déterminé.
Dans les modes de réalisation illustrés, solliciter l'au moins un volet de l'évent comprend exercer un moment par rapport à l'axe de pivot de l'au moins un volet supérieur et opposé à un moment par rapport à l'axe de pivot créer par un poids de l'au moins un volet.
Dans les modes de réalisation illustrés, exercer le moment inclut exercer le moment avec l'au moins un contrepoids, l'au moins un contrepoids et l'au moins un volet étant disposé de part et d'autre d'au moins une charnière.
En référence à la figure 10, un évent de sécurité 300 selon un autre mode de réalisation est illustré. Pour fins de simplicité, uniquement les éléments distinguant l'évent 300 de l'évent 100 des figures 4 à 6 sont décrits ci-dessous.
Date Reçue/Date Received 2020-10-21 Selon le mode de réalisation illustré, le mécanisme de sollicitation 310 inclut un contrepoids 310a ayant trois ouvertures 310b chacune recevant des tiges respectives. Les trois tiges incluent une tige centrale 310c et deux tiges latérales 310d. Un élément bloquant 310e est fixé
sur la tige centrale 310c. La position de l'élément bloquant 310e le long de la tige centrale 310c est prédéterminée et définit une position de base calibrée pour que l'évent 300 s'ouvre lors d'un arrêt de l'aspiration. Avoir la position de l'élément bloquant 310e prédéterminée peut faciliter l'installation de l'évent 300, car un employé n'a pas besoin d'effectuer des essais pour savoir où
positionner le contrepoids 310a. L'élément bloquant 310e peut être un écrou fixé de manière permanente sur la tige centrale 310c, laquelle pouvant être filetée. Le contrepoids 310a peut être verrouillé sur la tige centrale 310c par un écrou 310f localisé de l'autre côté du contrepoids 310a.
Dans certains cas, de petits ajustements de la position du contrepoids 310a peuvent être requis. Dans ces cas, des entretoises peuvent être glissées entre le contrepoids 310a et l'élément bloquant 310e afin de précisément positionner le contrepoids 310a le long de la tige centrale 310c.
Il est également possible de disposer des repères visuels sur une ou plusieurs des tiges afin d'assister l'employé au positionnement du contrepoids 310a. Ces repères peuvent être, par exemple, une encoche dans une des tiges.
L'évent 100 des figures 4 à 6 peut être modifié de manière à ce que le contrepoids soit semi-stationnaire de sorte qu'il soit de base réglé à une position prédéterminée et que sa position peut être ajustée par des entretoises. Par exemple, chacune des deux tiges peut définir un épaulement localisé à une distance de base par rapport au couvercle. Des rondelles peuvent être glissées sur les tiges jusqu'à ce qu'elles soient en butée avec les épaulements. Le contrepoids peut ensuite être glissé de manière à ce que les rondelles soient disposées entre les épaulements et le contrepoids. L'utilisation de rondelles peut alors varier la distance entre le contrepoids et le couvercle. Par exemple, cette distance peut donc passer de 22 à 24 millimètres.
En référence aux figures 1 à 10, pour utiliser le four 1, et tel que précédemment décrit, la rampe de soufflage amont 19, l'au moins une rampe de chauffage 21, 22, 23, et la rampe d'aspiration 13 sont successivement déplacés dans la direction longitudinale X par rapport aux chambres C
Date Reçue/Date Received 2020-10-21 de sorte que chaque chambre C passe successivement par un cycle de préchauffage, chauffage, et refroidissement.
Dans le présent mode de réalisation, chacune des lignes L comprend au moins un évent 100, 200, 300 tel que décrit ci-haut; chacun des évents 100, 200, 300 est déplacé
successivement de chambre en chambre de sorte que les évents sont toujours localisés dans la zone de préchauffage naturel où le dégazage naturel des anodes se produit.
En retirant les évents 100, 200, 300, les ouvreaux 11 sur lesquels les évents étaient situés sont rebouchés par des couvercles et les ouvreaux suivants 11 sont débouchés et les évents 100, 200, 300 sont disposés sur ces derniers. Puisque le déplacement des évents vient mettre à
zéro la force de pression Fp (la pression de part et d'autre du volet correspondant à la pression de l'environnement E), les volets bougent de leur position fermée à leur position ouverte en raison de la force de sollicitation Fs devenant supérieure à la force de pression Fp. Par conséquent, et dans le présent mode de réalisation, une fois que les évents sont connectés aux ouvreaux 11 successifs, les volets sont manuellement fermés permettant ainsi au différentiel de pression de les maintenir en position fermée et de contrebalancer la force de sollicitation Fs engendrée par le mécanisme de sollicitation.
Dans le cas d'une perte d'aspiration, et dans les modes de réalisation illustrés, les volets s'ouvriront et permettront l'échappement des gaz générés par les anodes. Une fois l'aspiration rétablie, les volets peuvent être manuellement déplacés de leur position ouverte à leur position fermée afin de reprendre la cuisson des anodes.
Les évents tels que décrits ci-dessus peuvent permettre la mise en sécurité
automatique du four lors d'une perte de dépression sans intervention immédiate de l'opérateur.
L'évacuation des gaz contenu dans les cloisons pourrait alors être immédiate ou quasi immédiate. Le dimensionnement est calculé de manière à être suffisant pour garantir l'évacuation suffisante des gaz.
Les modes de réalisation décrits ici incluent :
A. Évent pour un ouvreau d'un four à cuisson d'anodes permettant une communication entre une cloison creuse du four et un environnement externe à la cloison creuse, comprenant : un châssis; au moins un volet déplaçable par rapport au châssis d'une position fermée dans laquelle la communication entre l'environnement et la cloison creuse est limitée par ledit au Date Reçue/Date Received 2020-10-21 moins un volet à une position ouverte dans laquelle l'évent permet la communication entre la cloison creuse et l'environnement; et un mécanisme de sollicitation engagé à
l'au moins un volet et exerçant une force de sollicitation sollicitant l'au moins un volet dans la position ouverte, la force de sollicitation étant inférieure à une force de pression résultante d'une différence entre une pression nominale de la cloison creuse et une pression de l'environnement, la force de sollicitation étant telle que l'au moins un volet se déplace de la position fermée vers la position ouverte par l'intermédiaire de la force de sollicitation lorsque la force de pression diminue sous un seuil déterminé.
B. Four à cuisson d'anodes en carbone pour la production d'aluminium par électrolyse, comprenant : des cloisons creuses longitudinales dans chacune desquelles peut circuler avec un certain débit un flux de gaz chauds de cuisson à une certaine température, les cloisons creuses définissant entre elles des alvéoles de réception des anodes à cuire et comportant une pluralité d'ouvreaux; un système de chauffage tournant par rapport aux cloisons creuses, qui comporte une rampe amont de plusieurs jambes de soufflage d'air dans les différentes cloisons creuses, une rampe aval de plusieurs jambes d'aspiration de gaz depuis les différentes cloisons creuses et, entre lesdites rampes amont et aval, au moins une rampe de chauffage pourvue d'au moins un brûleur ou au moins un injecteur de combustible par cloison creuse; des lignes pour la circulation des flux de gaz dans les cloisons creuses étant formées dans les cloisons creuses entre des jambes de soufflage et des jambes d'aspiration correspondantes; et une zone de préchauffage naturel du four étant définie entre la rampe aval et la rampe de chauffage et dans laquelle un dégazage naturel des anodes se produit, caractérisé en ce que, pour chacune des lignes, au moins un évent tel que décrit ci-dessus est disposé au-dessus d'au moins un ouvreau, l'au moins un ouvreau étant situé dans la zone de préchauffage naturel du four.
Les modes de réalisation A et B peuvent inclure n'importe lesquels des éléments ci-dessous, dans n'importe quelle combinaison.
Élément 1 : l'au moins un volet est monté sur le châssis de manière pivotable par rapport à au moins un axe de pivot, la force de sollicitation engendrant un moment de sollicitation autour de l'au moins un axe de pivot et la différence entre les pressions de la cloison creuse et de l'environnement engendrant un moment de pression autour de l'au moins un axe de pivot et en direction opposée au moment de sollicitation.
Date Reçue/Date Received 2020-10-21 Élément 2 : le mécanisme de sollicitation inclut au moins un contrepoids attaché à l'au moins un volet, l'au moins un contrepoids et l'au moins un volet étant disposé de part et d'autre d'au moins une charnière reliant l'au moins un volet au châssis.
Élément 3: l'au moins un contrepoids peut bouger dans une direction radiale par rapport à l'au moins un axe de pivot de manière à s'approcher ou s'éloigner de l'au moins une charnière afin de varier le moment de sollicitation.
Élément 4: un ressort est disposé autour de l'au moins un axe de pivot et est en engagement avec le châssis et avec l'au moins un volet pour créer le moment de sollicitation.
Élément 5: l'au moins un volet inclut deux volets chacun étant disposé d'un des côtés opposés respectifs de l'ouvreau.
Élément 6: l'évent comprend en outre une couche de fibre réfractaire haute température attachée à un bord périphérique de l'au moins un volet et créant un engagement hermétique entre le châssis et l'au moins un volet lorsque l'évent est en position fermée.
Élément 7: le châssis est sécurisable sur le four de manière amovible.
Élément 8: l'évent comprend en outre au moins une poignée attachée sur le châssis afin de permettre la manipulation de l'évent.
Élément 9: le châssis définit une paroi latérale s'étendant de manière circonférentielle autour de l'ouvreau et s'étendant verticalement entre l'ouvreau et un bord supérieur de ladite paroi latérale, l'au moins un volet étant en butée contre le bord supérieur en position fermée.
Élément 10: l'au moins un ouvreau inclut deux ouvreaux situés en amont ou en aval d'une des chambres de la zone de préchauffage.
C. Méthode d'utilisation d'un évent pouvant être disposé au-dessus d'un ouvreau d'un four à
cuisson d'anodes, comprenant : limiter la communication fluidique entre la cloison creuse et un environnement à l'extérieur de la cloison creuse lorsqu'une différence entre une pression de la cloison creuse et une pression de l'environnement est au-dessus d'une valeur nominale; et solliciter au moins un volet de l'évent d'une position fermée à une position ouverte permettant la communication fluidique entre la cloison creuse et l'environnement lorsque la différence entre la Date Reçue/Date Received 2020-10-21 pression de la cloison creuse et celle de l'environnement tombe sous la valeur nominale et sous un seuil déterminé.
Le mode de réalisation C peut inclure n'importe lesquels des éléments ci-dessous, dans n'importe quelle combinaison.
Élément 11 : solliciter l'au moins un volet de l'évent comprend exercer un moment par rapport à
un axe de pivot de l'au moins un volet supérieur et opposé à un moment par rapport à l'axe de pivot créé par un poids de l'au moins un volet.
Élément 12: exercer le moment inclut exercer le moment avec au moins un contrepoids, l'au moins un contrepoids et l'au moins un volet étant chacun disposé d'un respectif de côtés opposés d'au moins une charnière.
Comme il peut être apprécié, les exemples décrits ci-dessus et illustrés sont des exemples seulement. L'envergue de la présente divulgation est indiquée dans les revendications ci-jointes.
Date Reçue/Date Received 2020-10-21 4 successive. Through generally longitudinal, it is understood that the gas circulates, from a leg of blowing to the corresponding suction leg, in the X direction as a whole, while performing locally vertical movements, typically in undulations, such as shown in the figure 3. As indicated above, the gas flow consists of air, gas from the combustion of injected liquid or gaseous primary fuel, and volatile matter cleared by the blocks carbon 17 (secondary fuel). The heat produced by combustion fuels primary and secondary is transmitted to the carbon blocks 17 contained in the alveoli 5, this which causes them to cook.
Date Received / Date Received 2020-10-21 A carbonaceous block firing operation, for a given chamber C, includes typically the loading of the cells 5 of this chamber C with carbonaceous blocks 17 crus, the heating of this chamber C up to the firing temperature of the blocks carbonaceous 17 (typically from 1100 to 1200 C), cooling of chamber C up to a temperature which makes it possible to remove the baked carbonaceous blocks and the cooling of the room C up to ambient temperature.
The principle of the rotating fire consists of successively carrying out the cycle of heating on furnace chambers by a displacement of the heating system. So a given room successively goes through phases of natural preheating (by gas hot circulating in partitions), forced heating and supply air. The cooking zone is formed by all the chambers located between the blowing ramp and the ramp suction. On the figures 2 and 3 the direction of fire is represented by the arrow F.
We now describe the conditions in the different chambers C of the oven 1 at level of which the heating system is placed at a given moment, in referring to figures 2 and 3.
The first four chambers C1 to C4 following the blowing ramp 19 are so-called zones blower BL, respectively BL4, BL3, BL2 and BL1. There reigns a overpressure. The anodes which are placed there are already cooked, and undergo cooling by blowing, which has for consequence of increasing the temperature of the blown air, which will be used combustions. The six following chambers C5 to C10, up to the suction manifold 13, are zones in depression.
Substantially at the junction between these two blocks of rooms is the zero point PO, that is to say a point where the pressure in the furnace 1 is substantially equal to pressure atmospheric. The zero point is located upstream of the first ramp of heating 21 so avoid the release of combustion products into the ambient environment by exfiltration.
A ramp 25 is typically provided for taking the pressure ¨ called a pressure ramp.
zero point 25 (PZR) ¨ fixedly positioned in relation to the heating system in order to regulate the pressure at zero point. In the embodiment shown, the point ramp zero 25 is located at level of opening 11 of partition 4 located furthest downstream of the last chamber C4, BL1 located in the blowing area. However, this zero point ramp 25 could be placed at another point in the blowing zone BL.
Date Received / Date Received 2020-10-21 In the depressed area, we find successively, from upstream to downstream:
an area of RH heating in chambers C5, C6 and C7 located under the three ramps of heating 21, 22, 23, comprising in the first two chambers C5, C6 a zone of forced heating, respectively HR3, HR2, then in the next chamber C7 a zone of forced preheating HR1. The temperature of the preheated air in the blowing BL
sufficient to create ignition and combustion of the fuel; an area of natural preheating PN at the level of the chambers C8, C9 and C10, respectively PN3, PN2 and PN1. The hot gases from the heating zone allow the ignition of volatile materials fuels released by the carbonaceous blocks during their preheating in the zone of preheating.
Chamber C located just after the aspiration manifold 13 (completely right on the figure 3), called dead chamber, is a chamber ready to receive carbon blocks crus 17, which will therefore undergo successively, when the heating system is moved in the sense of fire F: natural preheating (PN1, PN2 then PN3), forced preheating (HR1), a heater forced (HR2 then HR3), then a blowing (BL1, BL2, BL3 then BL4), before unloading of baked and cooled anodes.
The gas flows circulating inside the partitions allow exchanges thermal necessary for baking the anodes. As previously described, fans ensure the circulation of flows creating a depression in the chambers C5 to C10 to inside all the conduits.
During natural preheating, the temperature inside at least one of the rooms of the PN preheating zone (eg, chambers C8, C9, C10) can be between 250 and 650 degrees Celsius. At this temperature, a natural degassing of the anodes occurs.
The subjects volatiles thus generated by the natural degassing of the anodes are sucked by legs suction 12 located downstream of the last natural preheating chamber (eg, room C10).
However, it can happen that the gas flow is stopped. This means that the gases of combustion present inside the partitions and the collector surrounding the oven are no longer sucked. This situation then leads to the formation of gas pockets in the partitions, ramp suction, collector and capture.
The closing of the main shutter on the flue; a partition blocked by dust; a loss total energy (eg, electric, air); an uncontrolled restart of the fires;
a partition strongly Date Received / Date Received 2020-10-21 pinch; stopping the fans on the collection center; a loss of depression at change of lights (manipulation of registers at the front of the ramp suction); an oversight remove a register when moving lights; a register in place but is not open or a lack of tightness; and / or a non-stopped energy injection at the loss of depression are just a few possible events that can lead to total loss or partial of depression in chambers C5 to C10.
Such loss of depression is unwanted as it can result accumulation of gas. The combination of this accumulation of gas, heat from the high temperature of unburned gas from the preheating zone, and an oxygen supply derived from fans (when restarting them, for example) or from an entrance parasitic air at the flanges or other leaks on the manifold can to have some bad consequences.
Referring to Figures 3 and 4, a safety vent 100 can be arranged in the area of preheating PN, either upstream of the suction leg 12 and downstream of the heating ramps 21, 22, 23 with respect to the gas circulation line 24 which extends from the blow leg 20 to the suction leg 12. The vent 100 can have the same total weight as a lid normally used to close the apertures 11. According to the embodiment shown, vent 100 is located downstream of the chamber where preheating is most active.
Alternatively, the vent can be located upstream of the chamber where preheating is most active. Of vents can be arranged upstream and downstream of the chamber where the preheating is the most active. In the in this case, the chamber where preheating is most active is the chamber C9. The vent of security 100 can be located either upstream, or downstream, or upstream and downstream from where natural degassing of the anodes occurs. This place typically corresponds at the place where the temperature reaches between 250 and 650 degrees Celsius. According to a mode of realization, the vent 100 is located opposite the room in which the temperature is the most high.
As previously mentioned, the furnace 1 includes a plurality of lines longitudinal L
arranged parallel to each other (Fig. 2) and each browsing all rooms Cl ... C10 and including a plurality of partitions 4. Each of the longitudinal lines L is fluidly independent of the others. According to the embodiment described here, each longitudinal lines L comprises at least one safety vent 100 which can to be positioned as described above.
Date Received / Date Received 2020-10-21 Referring to Figures 4 to 6, the safety vent 100 is described so detailed below below. The vent 100 includes a frame 102 and a shutter 104 being movable related to frame 102. The shutter 104 can move relative to the frame 102 of a closed position in which the communication between an environment E outside the furnace and partition 4 (Fig. 2) is limited by at least one flap 104 to an open position in which the vent 100 allows communication between partition 4 and environment E.
According to the illustrated embodiment, the vent 100 comprises a handle 106 attached to frame 102 to allow the handling of the vent 100 by an employee to move the vent 100 from one partition to another to follow the progress of the fire, and so follow the progression of the preheating zone where the natural degassing of the anodes. Through consequent, and according to the illustrated embodiment, the frame 102 can be made securable from removable way on the oven to allow its movement in the direction of the fire.
The frame 102 of the vent 100 may include a portion 102a allowing to hire one of the openers 11 in a sealed manner. The portion 102a of the frame can therefore have any shape allowing its coupling to the openings 11. The vent 100 can be movable by a quill 11 to the other in the case of the furnace described above with reference to figures 1-3.
Alternatively, the vent 100 can be secured on mobile ramps (not illustrated) which is move integrally with the direction of the fire.
As shown in Figure 5, the frame 102 includes a side wall 102b extending from circumferentially around the quill 11 and vertically between the quill 11 and an edge top 102c of the side wall 102b. In closed position such as illustrated in Figure 5, the flap 104 is in abutment against the upper edge 102c of the side wall 102b of chassis 102.
The engagement between the shutter 104 and the frame 102 is preferably hermetic. He is heard that, despite the fact that the side wall 102b has a rectangular shape, it can alternatively have a cylindrical shape, or any other suitable shape, without deviating from the scope of this disclosure.
Referring more particularly to Figure 6, the shutter 104 has a layer refractory fiber high temperature 104c which can avoid metal to metal contact between the frame and the shutter and which can create an airtight engagement between the frame and the shutter.
According to the mode of illustrated embodiment, the fiber layer 104c is arranged all around a peripheral edge of Date Received / Date Received 2020-10-21 flap 104 so as to be in contact with the upper edge 102c of the wall side 102b of frame when the vent 100 is in the closed position.
Note that the hole at the bottom of the vent may be round as shown.
Alternatively, the hole can be square in order to increase its surface in order to maximize the flow of gas can be evacuated through the vent. The position and / or weight of the counterweight can be adjusted consequently.
With particular reference to Figures 5 and 7, the vent 100 has a mechanism solicitation 110 being engaged to the shutter 104. The biasing mechanism 110 is configured to exercise a biasing force Fs in order to bias the shutter 104 in the position opened. Put another way, the biasing mechanism 110 exerts a force which, in the absence of other force on the shutter 104, urges and maintains said shutter 104 in the open position. According to embodiment illustrated, the solicitation force Fs generated by the stress 110 is sufficient to counterbalance a weight W of the shutter 104.
As previously discussed, vent 100 is designed to be coupled to one of the opening 11 of furnace and therefore maintain a pressure differential between the partition respective of the quill 11 and environment E outside the partition 4. When the shutter 104 is in closed position and that the oven is operating normally, a nominal pressure within the partition 4 east established and is lower than the pressure of the environment E. This differential nominal pressure therefore exerts a pressure force Fp on the shutter 104 which holds the shutter 104 in position closed. This pressure force Fp, resulting from the pressure differential nominal, is greater than the biasing force Fs exerted by the solicitation 110 when the furnace functioning normally (i.e., pressure inside partition 4 corresponding to the nominal pressure). The pressure force Fp is exerted on a center of flap pressure 104, the position of which varies depending on the shape of the shutter 104.
The biasing force Fs generated by the biasing mechanism 110 is less than pressure force Fp resulting from a difference between a nominal pressure of the partition and environmental pressure. The solicitation force Fs is such that the shutter 104 se moves from the closed position to the open position by means of the strength of stress Fs when the pressure force Fp decreases below a threshold determined. Typically the pressure force Fp may drop below the determined threshold when there is a loss of suction such as previously explained.
Date Received / Date Received 2020-10-21 Following such a loss of suction, the pressure of the partition 4 increases and gets closer to the pressure of the environment E, even going so far as to exceed it. The pressing force Fp exerted on the shutter 104 being directly proportional to the difference between pressures partition and environment, an increase in the pressure of the partition generates a decrease in the pressure force Fp exerted on the shutter 104. When the pressure from the partition 4 reaches a determined threshold, in other words, when the force of pressure Fp decreases under a determined threshold, the solicitation force Fs generated by the solicitation 110 becomes greater than the pressing force Fp and causes the shutter 104 to move closed position to the open position.
According to the illustrated embodiment, the flap 104 is mounted so swiveling on the frame 102 relative to a pivot axis 104a defined by a hinge 104b. In this case, forces stress and pressure Fs, Fp are reflected in the moment of solicitation and moment of pressure Ms, Mp around the pivot axis 104a. Just like the forces of solicitation and pressure, the moments of stress and pressure are in the direction opposites. The moment of stress Ms configured to be greater than a moment of weight Mw generated by weight W of the shutter 104 when no other force is exerted on said shutter 104.
According to the illustrated embodiment, the biasing mechanism 110 includes a counterweight 110a attached to shutter 104. Counterweight 110a and shutter 104 are arranged from either side of the hinge 104b so that the moments of weight Mw and stress Ms are in opposite direction around the pivot axis 104a.
Referring to Figures 8 and 9, a safety vent 200 according to another embodiment of achievement is illustrated. For simplicity, only the elements distinguishing the vent 200 from vent 100 Figures 4 to 6 are described below.
The vent 200 includes two flaps 204, each covering a respective portion of the opening defined by the frame 102. Each of the two flaps 204 is pivotable by relation to axes respective pivots 204a. The description of shutter 104 presented above in link with the vent 100 of Figures 4 to 6 can be applied similarly to each of the two voets 204 of the present vent 200.
The biasing mechanism 210 includes two counterweights 210a each being respectively attached to one of the two flaps 204. Each of the two counterweights 210a is movable radially with respect to one of the respective pivot axes 204a so as to allow the Date Received / Date Received 2020-10-21 approximation and removal of the counterweights 210a from the pivot axes 204a in order to calibrate the stressing moments Ms (FIG. 6) generated by the counterweights 210a.
According to the present embodiment, the counterweights 210a are connected to the shutters 204 by threaded rods 210b each having an engaging first end sliding with one of the flaps 204 and a second end attached to the counterweight 210a corresponding. In the case now, each of the counterweights 210a is connected to one of the respective flaps 204 by two rods threaded 210b. It is however understood that more or less two rods can be used without depart from the scope of this disclosure.
According to the illustrated embodiment, each of the second ends of the 210b threaded rods passes through an opening 210c defined by the counterweight 210a and is secured by 210d bolts arranged on either side of the 210c opening. Each of the firsts ends of the threaded rods 210b is received through an opening 204c defined by a portion of a respective one of the flaps 204 so as to be able to move relative to at opening 204c and thus with respect to one of the respective flaps 204. A 210th bolt is engaged on the rod 210b so as to maintain a desired position of the counterweight 210 with respect to the pivot axis 204a of said shutter 204.
Therefore, increasing the radial distance between the counterweights 210a and the axes of pivots 204a of shutters 204 increases the stress moments Ms.
Similarly, reducing the radial distance between the counterweights 210a and the axes of pivots 204a of shutters 204 makes it possible to reduce the moments of Ms.
The possibility of moving the counterweights 210a makes it possible to modify the moment of Ms solicitation in order to calibrate the vent 200 in the oven and at the nominal pressure differential of said oven. In others words, each furnace can express a specific value of this differential of pressure, and the biasing mechanism described here can allow adjustment to each oven.
It is understood that this same mechanism for moving the counterweights can apply to the vent 100 of Figures 4 and 5. Other modifications to this mechanism solicitation may appear obvious to a person skilled in the art and are included in the scope of present disclosure. For example, the counterweight can be replaced by a spring disposed around the shutter pivot axis and configured to create the moment of solicitation. The counterweight can move in the radial direction with respect to the pivot axis through slide. Any other mechanism making it possible to create the moment of solicitation and allow Date Received / Date Received 2020-10-21 radial movement of the counterweight can be used and is included in the scope of present disclosure.
The adjustment of the counterweights as previously discussed can make it possible to settle if necessary the opening sensitivity of the shutters to keep them in closed position. On stop total suction, the gas pressure raises at least one of the flaps 204, what can free automatically the gases contained in the partition 4.
With particular reference to FIG. 8, and according to the mode of illustrated achievement, a cross plate 204d is attached to frame 102 and extends so diametral of a side of the frame 102 to an opposite side of the frame 102. Each of the two flaps 204 has an edge free distal 204e in abutment against the transverse plate 204d when the two shutters 204 are in closed position. The contact between the distal free edges 204e and the transverse plate 204d may help to increase the tightness of the vent 200 in position closed compared to a configuration without a transverse plate 204d. Alternatively, the edges distal flaps may have male and female connectors, the engagement of which can be airtight or substantially airtight.
To use the vent, the fluid communication between the bulkhead and the environment outside of the partition is limited when the difference between a pressure of the partition and a pressure of the environment is above a nominal value; and at least one strand of the vent is biased in an open position allowing fluid communication between the partition and environment when the difference between the pressure of the partition and that of the environment falls below face value and below a specified threshold.
In the illustrated embodiments, biasing the at least one shutter the vent includes exert a moment with respect to the pivot axis of the at least one shutter superior and opposed to one moment with respect to the pivot axis created by a weight of the at least one shutter.
In the fashions of achievement illustrated, exercising the moment includes exercising the moment with the minus one counterweight, the at least one counterweight and the at least one flap being arranged in both sides at least one hinge.
Referring to Figure 10, a safety vent 300 according to another mode of achievement is illustrated. For simplicity, only the elements distinguishing the vent 300 from vent 100 Figures 4 to 6 are described below.
Date Received / Date Received 2020-10-21 According to the illustrated embodiment, the biasing mechanism 310 includes a counterweight 310a having three openings 310b each receiving respective rods. The three rods include a central rod 310c and two side rods 310d. An element 310th blocker is fixed on the central rod 310c. The position of the blocking element 310e along the central rod 310c is predetermined and defines a calibrated base position so that the vent 300 opens during a stop aspiration. Have the position of the blocking element 310th predetermined can facilitate installation of the vent 300, as an employee does not need to perform try to find out where position the counterweight 310a. The locking element 310e may be a nut fixed so permanent on the central rod 310c, which can be threaded. The counterweight 310a can be locked on the central rod 310c by a nut 310f located the other side of the counterweight 310a.
In some cases, small adjustments to the position of the counterweight 310a can be required. In these cases, spacers can be slid between the counterweight 310a and the blocking element 310e in order to precisely position the counterweight 310a the along the shank central 310c.
It is also possible to have visual cues on one or more rods so assist the employee in positioning the counterweight 310a. These benchmarks can be, for example, a notch in one of the rods.
The vent 100 of Figures 4 to 6 can be modified so that the counterweight is semi-stationary so that it is basicly set to a predetermined position and that his position can be adjusted by spacers. For example, each of the two rods can define a shoulder located at a basic distance from the cover. Of washers can be slid over the rods until they stop with the shoulders. The counterweight can then be slid so that the washers are arranged between the shoulders and the counterweight. The use of washers can then vary the distance between the counterweight and cover. For example, this distance can therefore go from 22 to 24 millimeters.
With reference to Figures 1 to 10, to use the oven 1, and such as previously described, the ramp upstream blower 19, at least one heating ramp 21, 22, 23, and the suction ramp 13 are successively moved in the longitudinal direction X with respect to to rooms C
Date Received / Date Received 2020-10-21 so that each chamber C passes successively through a cycle of preheating, heating, and cooling.
In the present embodiment, each of the lines L comprises at least one vent 100, 200, 300 as described above; each of the vents 100, 200, 300 is moved successively from room to room so that the vents are always located in the zone of natural preheating where natural degassing of the anodes occurs.
By removing the vents 100, 200, 300, the openers 11 on which the vents were located are closed by lids and the following openers 11 are uncorked and the vents 100, 200, 300 are arranged on these. Since the displacement of the vents comes to put to zero the pressure force Fp (the pressure on either side of the shutter corresponding to the pressure environment E), the shutters move from their closed position to their open position in due to the solicitation force Fs becoming greater than the force of pressure Fp. Through therefore, and in the present embodiment, once the vents are connected to 11 successive openings, the shutters are manually closed thus allowing at the differential of pressure to keep them in the closed position and counterbalance the force of solicitation Fs generated by the solicitation mechanism.
In the case of loss of suction, and in the embodiments illustrated, the shutters will open and allow the escape of gases generated by the anodes. A
times the aspiration restored, the shutters can be manually moved from their position open to their position closed in order to resume baking of the anodes.
Vents as described above can provide safety automatic oven in the event of a loss of vacuum without immediate operator intervention.
Gas evacuation contained in the partitions could then be immediate or almost immediate. The dimensioning is calculated in such a way as to be sufficient to guarantee sufficient evacuation gases.
The embodiments described here include:
A. Vent for a quill of an anode baking furnace allowing communication between a cavity wall of the furnace and an environment external to the cavity wall, comprising: a frame; at least one flap movable relative to the frame by one position closed in which communication between the environment and the cavity wall is limited by said to Date Received / Date Received 2020-10-21 minus one shutter to an open position in which the vent allows the communication between cavity wall and the environment; and a solicitation mechanism committed to at least one shutter and exerting a biasing force stressing at least one shutter in the open position, the biasing force being less than a resulting pressing force of a difference between a nominal pressure of the hollow partition and an environmental pressure, the strength of stress being such that at least one shutter moves from the position closed to position opened by the biasing force when the pushing force pressure decreases under a determined threshold.
B. Carbon anode baking furnace for the production of aluminum by electrolysis, comprising: longitudinal hollow partitions in each of which can circulate with a certain flow a flow of hot cooking gases at a certain temperature, The dividers hollow spaces defining between them recesses for receiving the anodes to be fired and comprising a plurality of openers; a heating system rotating with respect to hollow partitions, which comprises an upstream ramp of several air blowing legs in the different partitions hollow, a downstream ramp of several gas suction legs from the different partitions hollow and, between said upstream and downstream ramps, at least one ramp of heating provided at least one burner or at least one fuel injector per partition dig; lines for the circulation of gas flows in the hollow partitions being formed in the partitions hollow between blowing legs and suction legs corresponding; and an natural preheating zone of the furnace being defined between the downstream ramp and the heating ramp and in which natural degassing of the anodes occurs, characterized in that that, for each of the lines, at least one vent as described above is arranged at the above minus one quill, the at least one quill being located in the area of natural preheating of the oven.
Embodiments A and B can include any of the items below, in any combination.
Item 1: at least one shutter is pivotably mounted on the frame compared to minus one pivot axis, the biasing force generating a moment of solicitation around at least one pivot axis and the difference between the pressures of the partition dig and the environment generating a moment of pressure around the at least one axis pivot and opposite direction at the time of solicitation.
Date Received / Date Received 2020-10-21 Element 2: The biasing mechanism includes at least one counterweight attached to at least one shutter, the at least one counterweight and the at least one shutter being disposed on both sides and other from minus one hinge connecting the at least one flap to the frame.
Element 3: at least one counterweight can move in a radial direction compared to au minus one pivot axis so as to approach or move away from the at least one hinge so to vary the time of solicitation.
Element 4: a spring is disposed around the at least one pivot axis and is in engagement with the frame and with at least one shutter to create the moment of solicitation.
Element 5: the at least one shutter includes two shutters each having a opposite sides respective of the quill.
Item 6: The vent further includes a layer of high refractory fiber temperature attached to a peripheral edge of the at least one flap and creating an engagement hermetic between the frame and the at least one shutter when the vent is in position closed.
Element 7: the frame can be secured to the oven in a removable manner.
Item 8: The vent further includes at least one handle attached to the chassis in order to allow manipulation of the vent.
Item 9: The frame defines a side wall extending so circumferential around quill and extending vertically between the quill and an upper edge of said wall side, at least one flap being in abutment against the upper edge in closed position.
Element 10: at least one openwork includes two openings located upstream or downstream of one of the preheating zone chambers.
C. Method of using a vent that can be arranged over a openwork of a kiln anode curing, comprising: limiting fluid communication between the hollow partition and a environment outside the cavity wall when a difference between a pressure from the cavity wall and environmental pressure is above a value nominal; and apply at least one flap of the vent from a closed position to a position open allowing the fluid communication between the cavity wall and the environment when the difference between Date Received / Date Received 2020-10-21 cavity pressure and that of the environment falls below the value nominal and under a determined threshold.
Embodiment C can include any of the following.
below in any combination.
Element 11: Stressing at least one flap of the vent includes exerting a moment in relation to a pivot axis of at least one upper flap and opposed at a time by relative to the axis of pivot created by a weight of the at least one flap.
Element 12: Exercising the moment includes exercising the moment with at least one counterweight, au at least one counterweight and the at least one shutter each being provided with a respective sides opposites of at least one hinge.
As can be appreciated, the examples described above and illustrated are examples only. The scope of this disclosure is indicated in claims above attached.
Date Received / Date Received 2020-10-21

Claims

1. Vent for a quill of an anode baking furnace allowing a communication between a cavity wall of the furnace and an external environment (E) to the partition hollow, comprising: a frame; at least one flap that can be moved relative to the chassis of a closed position in which communication between the environment (E) and the hollow partition is limited by said at least one flap to an open position in which the vent allows the communication between the cavity wall and the environment (E); and a mechanism solicitation engaged to at least one shutter and exerting a solicitation force (FS) asking at least one shutter in the open position, the biasing force (FS) being less than a force of pressure resulting from a difference between a nominal pressure of the partition dig and a pressure of the environment (E), the solicitation force (FS) being such that at least one shutter moves from the closed position to the open position via the strength of stress (FS) when the pressure force decreases below a threshold determined.

2. The vent according to claim 1, wherein the at least one shutter is mounted.
on the frame pivotably with respect to at least one pivot axis, the force solicitation (FS) generating a stress moment (Ms) around at least one axis of pivot and the difference between cavity and environment pressures generating a pressure moment (Mp) around at least one pivot axis and in direction opposed to stress moment (Ms).

3. The vent according to claim 2, wherein the biasing mechanism includes at least one counterweight attached to the at least one shutter, the at least one counterweight and at least a shutter being arranged on either side of at least one hinge connecting at least one shutter at frame.

4. The vent according to claim 3, wherein the at least one counterweight can move in a radial direction with respect to the at least one pivot axis of way to approach or move away from at least one hinge in order to vary the moment solicitation (Ms).

5. The vent according to claim 2, wherein a spring is disposed around of the at least one pivot pin and is in engagement with the frame and with the au minus a shutter to create the solicitation moment (Ms).

6. The vent according to any one of claims 1 to 5, wherein the less a shutter includes two shutters each having a respective side opposites of the quill.

7. The vent according to any one of claims 1 to 5, comprising in outraged a layer of high temperature refractory fiber attached to one edge peripheral of the au at least one shutter and creating a hermetic engagement between the frame and the au minus a shutter when the vent is in the closed position.

8. The vent according to any one of claims 1 to 7, wherein the frame is removable securable on the oven.

9. The vent according to any one of claims 1 to 8, comprising in outraged at least one handle attached to the frame to allow handling of the vent.

10. The vent according to any one of claims 1 to 9, wherein the frame defines a circumferentially extending side wall around the quill and extending vertically between the quill and an upper edge of said wall lateral, at least a shutter being in abutment against the upper edge in the closed position.

11. Carbon anode baking furnace for the production of aluminum by electrolysis, comprising:
longitudinal hollow partitions in each of which can circulate with a certain flow a flow of hot cooking gases at a certain temperature, the partitions hollow defining between them cells for receiving the anodes to be fired and comprising a plurality of openers;
a heating system rotating with respect to the hollow partitions, which has a ramp upstream of several air blowing legs in the various partitions dig a ramp downstream of several gas suction legs from the different partitions hollow and, between said upstream and downstream ramps, at least one heating ramp provided with minus one burner or at least one fuel injector per hollow partition;
lines (L) for the circulation of gas flows in the hollow partitions being formed in hollow partitions between blowing legs and suction legs corresponding;
and a natural preheating zone (PN) of the furnace being defined between the ramp downstream and the ramp of heating and in which a natural degassing of the anodes occurs, characterized in that, for each of the lines (L), at least one vent such that described in one any of claims 1 to 10 is disposed above at least one at least a quill being located in the natural preheating zone (PN) of the furnace.

12. The oven according to claim 11, wherein the at least one quill includes two openings located upstream downstream of one of the chambers of the preheating.

13. A method of using a vent which may be disposed over a shell of an anode baking furnace, comprising:

limit fluid communication between the cavity wall and an environment outside) of the hollow partition when a difference between a pressure of the partition dig and a environmental pressure is above a nominal value; and apply at least one flap of the vent from a closed position to a position open allowing the fluid communication between the cavity wall and the environment (E) when the difference between the pressure of the cavity wall and that of the environment (E) falls under value nominal and below a determined threshold.

14. The method of claim 13, wherein urging the at least a vent flap (E) includes exerting a moment relative to a pivot axis at least one upper and opposite flap at a moment with respect to the pivot axis created by a au weight minus a shutter.

15. The method of claim 14, wherein exercising the moment includes exercise the moment with at least one counterweight, at least one counterweight and at least one shutter each being provided on respective opposite sides of at least one hinge.