Procédé pour le chauffage de fours, en particulier de fours à coke, et installation pour la mise en aeuvre de ce procédé. La présente invention comprend un pro cédé pour le chauffage de fours, en particu lier de fours à coke, et une installation pour sa mise en oeuvre. Suivant ce procédé, on introduit dans une première zone d'une cham bre de combustion, d'une part la totalité de l'un des deux éléments réagissants : air et combustible, et d'autre part, une partie seu lement de la quantité nécessaire de l'autre élément, le solde de ce dernier étant. intro duit dans la même chambre de combustion en au moins une place, sur le trajet des gaz produits par la combustion dans la première 'zone.
L'installation pour la mise -en couvre de ce procédé comprend des parois de chauffage comportant dans leur épaisseur des canaux sinueux formant chambre de combustion, des moyens étant prévus pour y introduire en une première zone la totalité de l'un des deux éléments réagissants et une partie de l'au tre, et en d'autres points le reste de ce dernier.
Le procédé peut être avantageusement employé à la carbonisation de la houille. On sait que chaque sorte - 'de charbon possède une température de carbonisation bien définie, et que, dans la fabrication du colle, l'obtention d'un coke de bonne qualité et de structure convenable exige que cette température soit atteinte à un moment déter miné de l'opération et maintenue le temps voulu.
Cette double condition peut être réalisée en opérant d'après le procédé au moyen d'un four dans lequel toute la masse de la ma tière à carboniser peut être chauffée unifor mément et portée à la température voulue dans un temps aussi court que possible, ce qui permet de régler l'opération avec toute la précision voulue.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution d'un tel four, constitué par des cornues juxtaposées en plus ou moins grand nombre.
Fig. 1 est une coupe transversale de deux des cornues, par un plan vertical mené par 1-1 de fig. 4 7 Fig. 2 est une coupe. semblable des mê mes cornues, mais par un plan mené par 2-2 de fig. 4 ; Fig. 3 est une coupe longitudinale par tielle par un plan vertical mené par 3--3 de fig. 1 ; Fig. 4 est une coupe semblable par un plan mené par 4-4 de fig. 1; Fig. 5 est une vue en plan des dispo sitifs situés dans la partie supérieure de fig. 1 ;
Fig. 6 est une vue latérale, et Fig. 7 est le plan de blocs réfractaires utilisés dans la construction des cornues. Dans ces figures, 8 et 9 sont deux cor nues contiguës, 10 et 11 leurs parois gauches et droites, parois qui comportent dans leur épaisseur des canaux 13 de circulation de gaz chauds, et qui seront désignées dans la suite par "parois de chauffage".
12 est une cloison intermédiaire séparant les parois 11 et 10, et légèrement plus min ce que l'espace compris entre ces deux der nières.
Les parois de chauffage sont construites au moyen de blocs en matériaux réfractaires semblables à celui que représentent les fig. 6 et 7, et assemblés avec d'autres blocs ana logues, mais dont les extrémités sont en for me de coins tronqués propres à s'ajuster en tre les faces inclinées des premiers.
On voit que des entailles 14, 15 et 16, ménagées dans ces blocs constituent dans l'épaisseur de la paroi, après assemblage en quinconce comme représenté sur le dessin; des passages sinueux formant chambre de com bustion. Des blocs spéciaux 18 et 20 s'as semblent au contraire de manière à constituer des sortes de cloisons verticales suffisamment étanches pour qu'on puisse considérer la lon gueur de la paroi comme divisée cri compar timents ; 19, 21 et 22 désignent des couches dont il sera question plus loin.
23 sont des brûleurs en matériaux réfrac taires, qui reçoivent, par des tuyaux indivi duels 25, munis de vannes de réglage 26, un gaz combustible provenant de conduites distributrices 24. 38 est également une conduite distribu trice pouvant être alimentée à volonté en gaz, par le tuyau 39, ou en air sous pres sion, par le tuyau 40, par simple manoeuvre des vannes 41 et 42. 27 sont des chambres à air que des conduits 28 relient à la cham bre de combustion de la paroi et dont on peut régler le débit au moyen de registres 29.
30 sont des passages de grande section pour l'air introduit par les conduits 28; et 31 sont des passages de faible section pour les gaz sortant des brûleurs 23. 32 sont des passa ges transversaux reliant les chambres à air de deux parois contiguës, et auxquels des conduits 33 amènent de l'air sous pression préalablement chauffé dans des récupérateurs.
34 et 35 sont des conduits de descente pour des gaz combustibles, conduits qui dé bouchent dans la chambre de combustion, en des points 36 dont la position peut être choisie à volonté sur la surface de la paroi -de chauffage, et après avoir traversé des blocs spéciaux 37 ; ces derniers, plus larges que ceux qui constituent la cloison intermédiaire 12, assurent l'étanchéité des joints avec les parois de chauffage.
Le fonctionnement de l'installation est le suivant Après avoir fermé les orifices supérieurs des chambres à air 27 au moyen de bouchons non figurés sur le dessin, et ouvert de la quantité voulue les registres 29, on introduit, par les conduits 33 la quantité d'air chaud nécessaire pour la combustion de la totalité du combustible. Cet air pénètre par les con duits 28 dans les passages 30 où une cer taine vitesse d'écoulement s'établit.
D'autre part, on ouvre les vannes de ré glage 26 de façon à faire pénétrer dans les brûleurs 23 une quantité de gaz qui ne soit qu'une partie seulement, par exemple les 60 0%, de la quantité totale nécessaire au chauffage de la paroi ; ce gaz entre ensuite dans les passages 31 dont la section est pré vue, par rapport à celle des passages 30, de manière à ce que sa vitesse y soit sensible ment la même que celle de l'air à sa sortie desdits passages.
Les blocs (fig. 6 et 7) sont distribués en nombre tel et de telle façon, dans les pre- rniéres couches que rencontrent l'air et le gaz dans leur trajet de haut en bas, que ces deux derniers se mélangent rapidement et d'une faon intime ; c'est ainsi que, dès la hauteur de la couche 22, toute la masse de gaz peut entrer en combustion. Comme à ce moment l'air est en fort excès, le gaz brûle avec ra pidité et complètement, donnant une flamme qui serait très chaude si la masse inerte d'air en excès ne venait la tempérer. Par conséquent, quoique brûlé dans d'excellentes conditions, le gaz n'échauffe la paroi, dans cette première zone, en aucun point d'une façon excessive.
On a supposé que la combustion<B>de</B> cette première quantité de gaz prend fin à peu près à la hauteur de la couche 21 ; mais en cette place, les produits chauds de la com bustion, qui contiennent, comme il a été dit plus haut, un fort excès d'air, rencontrent le solde de gaz frais (soit 40 % de la quantité totale, d'après la supposition faite précédem ment), venant de la conduite 38 au travers des conduits -34, 35, 36 et 37;
ce gaz s'en flamme, sans cependant que sa combustion expose la paroi de chauffage à une tempéra ture trop élevée, vu la masse relativement faible qu'il a vis-à-vis de celle des gaz déjà brûlés.
Pour simplifier, on a supposé, dans l'exem ple, que la quantité totale de gaz n'est in jectée dans la paroi de chauffage qu'en deux fois, soit en 31 et en 36. Mais il va sans dire qu'on peut à volonté multiplier, sur la surface de la paroi, le nombre et la position des places où l'on introduit le gaz addition nel; on comprend que dans ces conditions on puisse porter chaque région de la paroi à la température nécessaire au chauffage homo gène du contenu du four.
Les conduits 34 et 35 traversés par les gaz additionnels étant situés dans une cloi son chaude, peuvent à la longue se couvrir d'un dépôt charbonneux; il suffit, pour brû ler ce dépôt, d'y injecter de l'air chaud. Cette manoeuvre peut s'exécuter facilement grâce à la double alimentation de la conduite distributrice 38 qui a déjà été décrite. Il va sans dire que la chaleur dégagée par la combustion de ce dépôt est utilisée au même titre que celle des gaz.
On remarquera enfin, que la forme en coin des blocs et leur montage en quinconce oblige les gaz en combustion et les gaz chauds à circuler en zigzags, ce qui favorise le brassage et augmente, pour une hauteur de four donnée, la longueur de leur trajet et par suite le rendement calorifique de la paroi.
Les cloisons relativement étanches for mées par les blocs spéciaux 18 et 20 sont destinées à canaliser les produits du chauf fage, et cela une première fois entre les cou ches 22 et 21 et une seconde fois de la couche 19 au bas de la paroi.
Les faibles jeux ménagés entre la cloison intermédiaire 12 et les parois de chauffage 10 et 11 sont destinés à permettre une légère dilatation des cornues au début du chauffage, et jusqu'à ce que la température soit prés d'atteindre la valeur normale ; à cette dernière, les trois parois appuient fortement les unes sur les autres et les poussées dues âu contenu du four s'équilibrent sensiblement. Les maté riaux constituant lesdites parois ne subissent alors que des efforts de compression.
Method for heating ovens, in particular coke ovens, and installation for implementing this method. The present invention comprises a process for heating ovens, in particular coke ovens, and an installation for its implementation. According to this process, is introduced into a first zone of a combustion chamber, on the one hand, all of one of the two reacting elements: air and fuel, and on the other hand, only part of the quantity necessary of the other element, the balance of the latter being. introduction into the same combustion chamber in at least one place, on the path of the gases produced by combustion in the first zone.
The installation for setting up this process comprises heating walls comprising in their thickness sinuous channels forming a combustion chamber, means being provided for introducing therein in a first zone all of one of the two reacting elements. and part of the other, and at other points the rest of the latter.
The process can be advantageously used for the carbonization of coal. It is known that each kind of coal has a well-defined carbonization temperature, and that, in the manufacture of glue, obtaining a coke of good quality and of suitable structure requires that this temperature be reached at a certain time. undermined of the operation and maintained for the required time.
This double condition can be achieved by operating according to the process by means of a furnace in which the whole mass of the material to be carbonized can be heated uniformly and brought to the desired temperature in as short a time as possible, this which allows the operation to be adjusted with all the required precision.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of such a furnace, consisting of retorts juxtaposed in greater or lesser number.
Fig. 1 is a cross section of two of the retorts, by a vertical plane led by 1-1 of FIG. 4 7 Fig. 2 is a cut. similar to the same retorts, but by a plan led by 2-2 of fig. 4; Fig. 3 is a partial longitudinal section through a vertical plane led by 3--3 of FIG. 1; Fig. 4 is a similar section through a plane led by 4-4 of FIG. 1; Fig. 5 is a plan view of the devices located in the upper part of FIG. 1;
Fig. 6 is a side view, and FIG. 7 is the plan of refractory blocks used in the construction of retorts. In these figures, 8 and 9 are two contiguous bare horns, 10 and 11 their left and right walls, walls which have in their thickness channels 13 for the circulation of hot gases, and which will be designated hereinafter by "heating walls". .
12 is an intermediate partition separating the walls 11 and 10, and slightly smaller than the space between these last two.
The heating walls are constructed using blocks of refractory materials similar to that shown in fig. 6 and 7, and assembled with other similar blocks, but the ends of which are in the form of truncated corners suitable to fit between the inclined faces of the former.
It can be seen that notches 14, 15 and 16, made in these blocks constitute in the thickness of the wall, after staggered assembly as shown in the drawing; winding passages forming a combustion chamber. On the contrary, special blocks 18 and 20 appear so as to constitute kinds of vertical partitions sufficiently watertight so that the length of the wall can be considered as divided into compartments; 19, 21 and 22 denote layers which will be discussed later.
23 are burners made of refractory materials which receive, through individual pipes 25, fitted with regulating valves 26, a combustible gas coming from distribution pipes 24. 38 is also a distributing pipe which can be supplied at will with gas, via pipe 39, or in pressurized air, via pipe 40, by simple operation of valves 41 and 42. 27 are air chambers which conduits 28 connect to the combustion chamber of the wall and which can be adjust flow rate using registers 29.
30 are passages of large section for the air introduced by the conduits 28; and 31 are passages of small section for the gases leaving the burners 23. 32 are transverse passages connecting the air chambers of two contiguous walls, and to which conduits 33 bring pressurized air previously heated in recuperators.
34 and 35 are descent conduits for combustible gases, conduits which flow into the combustion chamber, at points 36 whose position can be chosen at will on the surface of the heating wall, and after passing through special blocks 37; the latter, wider than those which constitute the intermediate partition 12, ensure the sealing of the joints with the heating walls.
The operation of the installation is as follows.After having closed the upper orifices of the air chambers 27 by means of plugs not shown in the drawing, and opening the registers 29 by the desired quantity, one introduces, through the ducts 33 the quantity of hot air required for combustion of all fuel. This air enters through the conduits 28 into the passages 30 where a certain flow velocity is established.
On the other hand, the control valves 26 are opened so as to allow a quantity of gas to enter the burners 23 which is only a part, for example 60 0%, of the total quantity necessary for heating the gas. Wall ; this gas then enters the passages 31, the section of which is provided, with respect to that of the passages 30, so that its speed is there substantially the same as that of the air at its exit from said passages.
The blocks (fig. 6 and 7) are distributed in such number and in such a way, in the first layers which meet the air and the gas in their path from top to bottom, that the latter two mix rapidly and d 'an intimate way; it is thus that, from the height of the layer 22, the whole mass of gas can enter into combustion. As at this moment the air is in great excess, the gas burns quickly and completely, giving a flame which would be very hot if the inert mass of air in excess did not come to temper it. Consequently, although burnt under excellent conditions, the gas does not heat the wall, in this first zone, at any point excessively.
It has been assumed that the combustion <B> of </B> this first quantity of gas ends at approximately the height of layer 21; but in this place, the hot products of the combustion, which contain, as was said above, a strong excess of air, meet the balance of fresh gas (i.e. 40% of the total quantity, according to the assumption made previously), coming from line 38 through conduits -34, 35, 36 and 37;
this gas ignites, without, however, its combustion exposing the heating wall to too high a temperature, given the relatively low mass which it has vis-à-vis that of the gases already burnt.
For simplicity, it was assumed, in the example, that the total quantity of gas is injected into the heating wall only twice, that is to say at 31 and at 36. But it goes without saying that we can multiply at will, on the surface of the wall, the number and the position of the places where the additional gas is introduced; it is understood that under these conditions it is possible to bring each region of the wall to the temperature necessary for the homogeneous heating of the contents of the oven.
The conduits 34 and 35 crossed by the additional gases being located in a warm wall, may in the long run become covered with a carbonaceous deposit; to burn off this deposit, it suffices to inject hot air into it. This maneuver can be carried out easily by virtue of the double supply of the dispensing line 38 which has already been described. It goes without saying that the heat released by the combustion of this deposit is used in the same way as that of gases.
Finally, it will be noted that the wedge shape of the blocks and their staggered assembly forces the combustion gases and the hot gases to circulate in zigzags, which promotes stirring and increases, for a given furnace height, the length of their path. and consequently the heat output of the wall.
The relatively tight partitions formed by the special blocks 18 and 20 are intended to channel the heating products, and this a first time between the layers 22 and 21 and a second time from the layer 19 at the bottom of the wall.
The small clearances formed between the intermediate partition 12 and the heating walls 10 and 11 are intended to allow a slight expansion of the retorts at the start of heating, and until the temperature is close to reaching the normal value; at the latter, the three walls bear strongly on each other and the thrusts due to the contents of the oven are substantially balanced. The materials constituting said walls then undergo only compression forces.