Procédé de chauffage de fours et dispositif pour sa mise en #uvre. L'invention comprend un procédé de chauf fage de fours au moyen d'un hydrocarbure et un dispositif pour sa mise an oeuvre.
Suivant ce procédé, l'hyrocarbure est trans formé avant son introduction dans le foyer du four en gaz combustible sans qu'il ait été pulverisé, ce gaz combustible étant, à son arrivée dans le foyer, mélangé à de l'air préalablement chauffé.
Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comporte au moins un foyer de combustion partielle constitué par des augets superposés destinés à contenir l'hydrocarbure et logés dans des compartiments distincts; munis de volets mobiles permettant de régler l'admission d'air dans chaque compartiment.
de façon que l'hydrocarbure contenu dans les augets brûle lentement et incomplètement, ce dispositif comportant en plus au moins un carneau, dans lequel débouchent individuel lement lesdits compartiments, et destiné à amener dans le four les produits de combus tion provenant de la combustion primaire de l'hydrocarbure contenu dans les augets, ainsi qu'au moins un second carneau adjacent au carneau précédent et destiné à amener dans le four de l'air chaud venant d'un récupérateur, ces deux carneaux débouchant distinctement dans le four, en vue que la combustion des produits de la combustion primaire, amenés par le premier carneau, s'opère d'une façon complète' au point même où la chaleur doit être utilisée.
Le présent procédé permet d'utiliser pour le chauffage de fours des hydrocarbures tels que, par exemple, des huiles lourdes de pétrole, de schiste, du brai etc.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, une forme d'exécution du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé.
La fig. 1 est une vue en perspective mon-. tram l'ensemble du four; La fig. 2 en est une coupe verticale longi tudinale; La fig. 3 est une coupe verticale Trans versale à plus grande échelle, faite suivant la ligne A-A de la fig. 2; La fig. 4 montre en vue de face le dis positif d'alimentation des augets. L'appareil de chauffage du four comprend un massif en maçonnerie réfractaire pr6sen- tant deux colonnes a al, entre lesquelles vient se placer le four proprement dit b constitué comme il sera dit plus loin.
Chaque colonne comporte deux carneaux c ou<B><I>CI,</I></B> d ou dl débouchant tous deux à leur extrémité supérieure sur la face interne de la colonne.
Sur la partie antérieure de chaque colonne sont ménagés trois compartiments superposés e ou el, dans chacun desquels est placé un auget fou f'1 formant tiroir contenant l'hydro carbure liquide ou solide, fig. 2 et 3. Du côté extérieur; chaque compartiment e ou e' est fermé par un volet en tôle d'acier g ou g1 mobile autour d'un axe horizontal la ou hl; du côté opposé, vers l'intérieur du four, les com partiments e e' débouchent, par les orifices <I>i. il,</I> dans le carneau collecteur<I>a</I> ou cl qui dirige les gaz vers le laboratoire du four où se produira leur combustion.
Les carneaux d dl des deux colonnes <I>ce cc'</I> sont utilisés alternativement pour ame ner l'air secondaire, destiné à produire la combustion complète des gaz ou vapeurs d'hy drocarbure arrivant par le carneau c ou cl, et pour évacuer les gaz brûlés provenant de cette combustion. Ces carneaux d dl sont sont reliés chacun à une chambre 'de r6cu- p6ration j ou j' contenant des empilages de briques.
Ces chambres, disposées symétri quement, communiquent à leur partie supé rieure avec les carneaux d dl et sont mises en communication, à leur partie inférieure, au moyen d'une valve de renversement k, alternativement avec une prise d'air frais l et avec un carneau<B>in</B> aboutissant à la che minée du four. Un registre )2, intercalé sur ce carneau permet de régler le tirage de la cheminée.
Dans le cas d'emploi d'hydrocarbures liqui des, les augets<I>f f'</I> de chaque colonne sont alimentés par un réservoir surélevé o muni d'autant de robinets 2) que la colonne com porte d'augets; l'hydrocarbure est amené à chaque auget par un tuyau q, d'un diamètre suffisant pour éviter les engorgements, et dont la tête en forme d'entonnoir se présente en regard de l'un des robinets p; le volet g ou y' de chaque compartiment e ou el pré sente une échancrure pour le passage du tuyau d'alimentation q.
Entre les deux colonnes a a' se présente le four proprement dit b, constitué par une enveloppe cylindrique en tôle, revêtue d'une garniture réfractaire formant, à la partie in férieure, l'assise de la sole, et à la partie supérieure la voûte; ce four ouvert à ses deux extrémités communique librement avec les carneaux<I>c d c' dl</I> ménagés dans les deux colonnes eu maçonnerie a al.
Ce four b est monté sur un wagonnet r, mobile sur des rails, et peut être ainsi dégagé en avant ou en arrière du massif de maçon nerie renfermant le dispositif de chauffage.
Le fonctionnement de ce four est le suivant: Supposons que la valve de renversement k soit dans la position représentée fig. 2, que le four soit déjà chaud, et que les godets f de l'appareil de droite soient alimentés de combustible.
Le combustible s'échauffe par conducti- bilité, fond s'il est à l'état solide, et peut être facilement enflammé; une fois allumé, il brûle lentement en donnant des flammes fumeuses, dont la faible chaleur est suffisante pour maintenir le bain de combustible à la température voulue pour provoquer la forma tion de vapeurs d'hydrocarbure.
L'air extérieur, entrant dans les compar timents e par les joints des volets g s'oppose à ce que la température, à l'intérieur de ces compartiments, atteigne le degré auquel pour raient se produire des décompositions impor tantes d'hydrocarbures pouvant entraîner des dépôts de carbone en quantité appréciable, lesquels constitueraient un déchet; en outre, l'air, n'entrant qu'en petite quantité par les joints des volets g, ne permet qu'une com bustion incomplète pouvant être comparée à la production des gaz dans une gazogène à houille.
Les fumées et les vapeurs d'hydrocarbures résultant de cette combustion incomplète et de cette vaporisation de l'hydrocarbure, pénè trent par les orifices i dans le carneau collec teur c et sont dirigées par ce dernier dans le laboratoire du four b, où elles rencontrent l'air secondaire amené par le conduit d et qui s'est échauffé par son passage à travers le récupérateur j ; il se produit alors la com bustion complète des vapeurs d'hydrocarbure qui brûlent en donnant naissance à une flamme d'une température extrêmement élevée, la quelle venant lécher le métal qui se trouve sur la sole du four b, en détermine la fusion, puis l'affinage.
Les gaz résultant de la combustion s'échap pent du laboratoire du four par le carneau d1 de l'appareil de chauffage de gauche, traver sent la chambre de récupération j' en aban donnant aux empilages de briques la plus grande partie de leurs calories, et de là ils sont dirigés par la valve<I>k</I> dans le carneau in qui aboutit à la cheminée.
Au bout d'un temps déterminé, soit par exemple une demi-heure, on renverse, par la manaeuvre de la valve 7,-,, le sens de circu lation de l'air, de la flamme et des gaz brûlés; quelques minutes avant le moment 'où ce renversement de marche doit être effectué, on cesse d'alimenter l'appareil de chauffage de droite, afin que, lors du renversement, il ne reste pas de combustible en excès dans les godets f.
Au moment du renversement de marche, on garnit de combustible les godets f 1 de l'appareil de chauffage de gauche, ce com bustible s'échauffe rapidement et s'allume de lui-même; c'est à ce moment seulement qu'on tourne la valve k, au moyen du levier de manmuvre k1, pour renverser le sens de la circulation de l'air, des flammes et des gaz brûlés.
A partir de ce moment, le fonctionnement s'effectue de façon inverse: l'air aspiré par la prise l est réchauffé dans le récupérateur de gauche j l, la flamme parcourt le labora toire du four b de gauche à droite, les gaz brûlés traversent le récupérateur de droite j; en le réchauffant. On continue ainsi en inversant p6riodi- quement le' sens de la circulation de l'air, de la flamme et du gaz.
Pour la mise en marche du four, soit au début, soit- après une réparation par exem ple, il suffit de brûler du bois dans le labora toire en inversant de temps en temps la valve k de manière à échauffer le massif du four; les carneaux et les récupérateurs. Quand ce mas sif est chaud, ce qui peut demander 12 à 15 heures environ, on allume un des appareils de chauffage et le four fonctionne comme i1 a été dit ci-dessus.
Le réglage de la combustion est opéré au moyen, d'une part, du registre n qui permet de faire varier le tirage de la cheminée et, d'autre part, de la soupape h de la prise d'air d qui détermine la quantité d'air admise au laboratoire du four b.
Le dispositif de chauffage qui vient d'être décrit peut être appliqué également pour la cuisson de produits céramiques, de matières réfractaires, de briques siliceuses, de briques en magnésie, de pierres calcaires, de pierres de castine etc.. . . en raison des très hautes températures qu'il peut fournir.
Dans ce- cas, le four pourra être agrandi et avoir sa sole plate; de plus, ce four sera de préférence fixe et muni de portes latérales ou de trappes permettant le chargement facile des produits à chauffer sur toute la surface de la sole.
Un pareil dispositif de chauffage est appli cable dans tous les cas où il s'agit d'obtenir une température élevée; il permet de conduire le chauffage à volonté, soit en faisant monter ou baisser la température, selon les besoins, soit en maintenant avec une régularité par faite la température à une valeur donnée pendant le temps voulu.
Ce dispositif de chauffage est applicable notamment aux fours pour la fusion et l'affi nage des métaux et alliages, pour la fabrica tion du verre, pour la cuisson de-- produits céramiques de toutes sortes, aux fours à ré chauffer, à recuire etc.. . . .
En raison des propriétés du combustible employé, la présente invention permet d'ob- tenir des températures difficiles à atteindre avec les gaz de gazogènes, dans des condi tions de régularité, de simplicité et d'économie qu'on ne retrouve dans aucun des modes de chauffage actuellement employés.
Il est bien entendu que le mode de réali sation décrit ci-dessus n'est donné qu'à titre d'indication, et que la forme, les dimensions et les détails de construction des divers élé ments constitutifs du dispositif pourront être modifiés selon les applications; ainsi par exemple, on conçoit que chaque appareil de chauffage pourrait comporter sur ses deux faces avant et arrière des godets contenant du combustible.
Method of heating furnaces and device for its implementation. The invention comprises a method for heating furnaces by means of a hydrocarbon and a device for its implementation.
According to this process, the hydrocarbon is transformed before its introduction into the hearth of the furnace into combustible gas without it having been pulverized, this combustible gas being, on its arrival in the hearth, mixed with air previously heated.
The device for implementing this method comprises at least one partial combustion chamber formed by superimposed buckets intended to contain the hydrocarbon and housed in separate compartments; fitted with movable shutters allowing to adjust the air intake in each compartment.
so that the hydrocarbon contained in the buckets burns slowly and incompletely, this device further comprising at least one flue, into which said compartments individually open, and intended to bring into the furnace the combustion products originating from the primary combustion of the hydrocarbon contained in the buckets, as well as at least one second flue adjacent to the preceding flue and intended to bring into the furnace hot air coming from a recuperator, these two flues opening distinctly into the furnace, in view that the combustion of the products of the primary combustion, brought by the first flue, takes place in a complete fashion 'at the very point where the heat is to be used.
The present process makes it possible to use for the heating of furnaces hydrocarbons such as, for example, heavy petroleum oils, shale, pitch etc.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the device for carrying out the method.
Fig. 1 is a perspective view mon-. tram the whole oven; Fig. 2 is a longitudinal vertical section; Fig. 3 is a transverse vertical section on a larger scale, taken along the line A-A of FIG. 2; Fig. 4 shows a front view of the feed dis positive for the buckets. The furnace heater comprises a refractory masonry block having two columns a al, between which is placed the actual furnace b formed as will be described below.
Each column has two flues c or <B> <I> CI, </I> </B> d or dl both opening at their upper end on the internal face of the column.
On the front part of each column are arranged three superimposed compartments e or el, in each of which is placed an idle bucket f'1 forming a drawer containing the liquid or solid hydrocarbon, fig. 2 and 3. On the outside; each compartment e or e 'is closed by a sheet steel shutter g or g1 movable about a horizontal axis la or hl; on the opposite side, towards the interior of the oven, the compartments e e 'open through the orifices <I> i. it, </I> in the <I> a </I> or cl collecting flue which directs the gases towards the laboratory of the furnace where their combustion will take place.
The d dl flues of the two <I> ce cc '</I> columns are used alternately to bring in the secondary air, intended to produce the complete combustion of the hydrocarbon gases or vapors arriving through the c or cl flue, and to remove the burnt gases resulting from this combustion. These flues d dl are each connected to a recovery chamber j or j containing stacks of bricks.
These chambers, arranged symmetrically, communicate at their upper part with the flues d dl and are placed in communication, at their lower part, by means of a reversing valve k, alternately with a fresh air intake l and with a <B> in </B> flue leading to the oven chimney. A register) 2, inserted on this flue, allows the chimney draft to be adjusted.
In the case of the use of liquid hydrocarbons, the buckets <I> f f '</I> of each column are fed by a raised tank o provided with as many valves 2) as the column has buckets ; the hydrocarbon is brought to each bucket by a pipe q, of sufficient diameter to avoid blockages, and the funnel-shaped head of which is located opposite one of the taps p; the shutter g or y 'of each compartment e or el has a notch for the passage of the supply pipe q.
Between the two columns aa 'is the actual furnace b, consisting of a cylindrical sheet metal casing, covered with a refractory lining forming, at the lower part, the base of the floor, and at the upper part the vault. ; this oven, open at both ends, communicates freely with the <I> c d 'dl </I> flues provided in the two masonry columns a al.
This furnace b is mounted on a wagon r, movable on rails, and can thus be released in front or behind the masonry block containing the heating device.
The operation of this oven is as follows: Let us suppose that the reversing valve k is in the position shown in fig. 2, that the furnace is already hot, and that the buckets f of the device on the right are supplied with fuel.
Fuel heats up by conductivity, melts if it is in a solid state, and can be easily ignited; when ignited, it burns slowly giving smoky flames, the low heat of which is sufficient to maintain the fuel bath at the temperature desired to cause the formation of hydrocarbon vapors.
The outside air entering the compartments e through the gaskets of the flaps g prevents the temperature inside these compartments from reaching the degree to which significant decompositions of hydrocarbons could occur, which may lead to carbon deposits in appreciable quantities, which would constitute waste; moreover, the air, entering only a small quantity through the seals of the flaps g, allows only incomplete combustion which can be compared to the production of gases in a coal gasifier.
The hydrocarbon fumes and vapors resulting from this incomplete combustion and vaporization of the hydrocarbon enter through the orifices i into the collector flue c and are directed by the latter into the laboratory of furnace b, where they meet the secondary air brought in by the duct d and which is heated by its passage through the recuperator j; there then occurs the complete combustion of the hydrocarbon vapors which burn, giving rise to a flame of an extremely high temperature, which comes to lick the metal which is on the base of the furnace b, determines its fusion, then refining.
The gases resulting from the combustion escape from the furnace laboratory through the flue d1 of the left-hand heater, cross the recovery chamber, leaving the piles of bricks free of their calories, and from there they are directed by the <I> k </I> valve in the in flue which leads to the chimney.
At the end of a determined time, that is for example half an hour, one reverses, by the operation of the valve 7, - ,, the direction of circulation of the air, the flame and the burnt gases; a few minutes before the moment when this reversal of direction is to be effected, the power supply to the right-hand heater is stopped, so that, during the reversal, no excess fuel remains in the buckets f.
When the gear is reversed, the buckets f 1 of the left-hand heater are filled with fuel, this fuel heats up quickly and ignites by itself; it is only at this moment that the valve k is turned, by means of the operating lever k1, to reverse the direction of the flow of air, flames and burnt gases.
From this moment, the operation is carried out in the opposite way: the air sucked in by the outlet l is heated in the left recuperator jl, the flame travels through the oven laboratory b from left to right, the burnt gases pass through the right hand recuperator j; by warming it up. This is continued by periodically reversing the direction of flow of air, flame and gas.
To start the oven, either at the start or after a repair, for example, it suffices to burn wood in the laboratory by inverting from time to time the valve k so as to heat the solid mass of the oven; flues and recuperators. When this mas sif is hot, which may take 12 to 15 hours or so, one of the heaters is turned on and the oven operates as described above.
The combustion is regulated by means, on the one hand, of the register n which makes it possible to vary the draft of the chimney and, on the other hand, of the valve h of the air intake d which determines the quantity air admitted to the furnace laboratory b.
The heating device which has just been described can also be applied for the firing of ceramic products, refractories, siliceous bricks, magnesia bricks, limestone, limestone, etc. ... . due to the very high temperatures it can provide.
In this case, the oven can be enlarged and have its flat bottom; moreover, this oven will preferably be fixed and provided with side doors or hatches allowing easy loading of the products to be heated over the entire surface of the hearth.
Such a heating device is applicable in all cases where it is a question of obtaining a high temperature; it allows the heating to be carried out at will, either by raising or lowering the temperature, as required, or by maintaining the temperature at a given value with regularity by doing the desired time.
This heating device is applicable in particular to furnaces for the melting and refining of metals and alloys, for the manufacture of glass, for the firing of ceramic products of all kinds, to furnaces for reheating, for annealing, etc. ... . .
Owing to the properties of the fuel used, the present invention makes it possible to obtain temperatures which are difficult to reach with gas from gasifiers, under conditions of regularity, simplicity and economy which are not found in any of the modes. heating systems currently used.
It is understood that the embodiment described above is given only as an indication, and that the shape, the dimensions and the construction details of the various constituent elements of the device may be modified according to the requirements. applications; thus, for example, it can be seen that each heating device could include on its two front and rear faces buckets containing fuel.