Four. L'objet de la présente invention est un four, par exemple un four à coke.
Le dessin annexé en représente une forme d'exécution, donnée à titre d'exemple, et cons tituant un four à coke horizontal.
Fig. 1 en est une coupe longitudinale par un plan vertical mené par 1-1 des fig. 3, 4 et 5; Fig. 2 est une coupe partielle analogue; mais par un plan vertical mené par<B>2-9-</B> des mêmes figures; Fig. 3 est une coupe transversale partielle menée par 3-3 de fig. 2; Fig. 4 est une coupe semblable, mais par 4-4 d e fig. 2, de même que Fig. 5 est une coupe par 5-5 de fig. 2, et Fig. 6, une coupe par 6-6 de fig. 2;
Fig. 7 est une coupe longitudinale par tielle par un plan vertical passant par 7-7 de fig. 4, et Fig. 8, une coupe semblable, mais par 8-8 de fig. 5 ;
Fig. 9 est une coupe horizontale partielle suivant 9-9 de fig. 4, et les Fig. 10 à 16 sont également des coupes horizontales par 10-10 des fig. 3 et 4, 11-11 de fig. 5, 12-12 de fig. 5, 13-13 de fig. 1, 14-14 de fig. 1, l5-15 des fig. 4 et 1, et 16-16 de fig. 1; Fig. 17 est un schéma partiel _ d'une dis position de conduites pour la distribution du gaz.
Dans ces figures, 20 et 21 sont les parois gauche et droite d'une cornue 22 dont 23 est la porte antérieure et 24 la porte postérieure; on voit sur les coupes horizontales que la lar geur de la cornue diminue de la porte 24 à la porte 23, disposition qui a pour but de fa ciliter le défournage du coke.
25 (fig. 2, 3, 5, 6 et 9) sont des brûleurs alimentés par des conduites de- gaz 77 et 80, brûleurs dont le débit peut être réglé au moyen de vannes 26. Les gaz chauds fournis par ces brûleurs parcourent des ca naux qui seront décrits phis loin, ménagés dans les parois 23 et 24; aussi ces dernières seront-elles désignées dans la suite par "pa- rois de chauffage". Elles sont divisées dans le sens de la longueur, par des cloisons 27, 28, 29 et 30 (fig. 2), en compartiments ne communiquant pas les uns avec les autres.
Les brûleurs 25 débouchent dans des chambres de combustion 34 où aboutissent également des conduits d'air 33 venant de chambres à air 32; ces conduits 33 peuvent être obturés plus ou moins au moyen de re gistres 35 man#uvrés au travers de regards 31 dont l'ouverture, dans la face supérieure du four, est fermée pendant le fonctionne ment. 36 sont des conduits verticaux à air chaud qui sont ménagés chais des cloisons 37 séparant les parois de chauffage de deux cornues con tiguës; tous les conduits verticaux 36 d'une même cornue sont mis en communication les uns avec les autres par des passages horizon taux 38 et 39 visibles, entre autres, sur les fig. 4 et 7;
ils débouchent ensuite dans la. partie supérieure d'un récupérateur qui sera décrit plus loin; on remarquera que tous les conduits verticaux 36 et tous les passages ho rizontaux 38 et 39 d'une cornue sont ind6pen- dants de ceux des cornues contiguës. On a représenté dans fig. 2 une paroi de chauf fage constituée par des blocs assemblés en quinconce dont la forme se trouve décrite dans le brevet N 94648 pris par l'American Coke and Chemical Co.
Grâce à la forme de ces blocs la transmission de la chaleur des gaz chauds au contenu de la cornue se fait rapi dement; en outre, le trajet desdits gaz est re lativement grand, et la forme sinueuse de ce trajet assure un brassage énergique du mé lange; enfin les parois de chauffage sont par ticulièrement rigides.
Tous les canaux formés par l'assemblage desdits blocs débouchent, à la partie infé rieure du four proprement dit, dans un canal longitudinal 40 situé au-dessous de la sole de la cornue 22. Ce canal doit avoir une section transversale suffisante pour écouler facile ment les gaz brûlés; toutefois il convient de le faire aussi étroit que possible afin que le poids du contenu de la cornue soit transmis dans de bonnes conditions, par des murs 41 et 42 (fig. 3), aux fondations du four; c'est pour ces deux raisons qu'il est plus étroit dans sa partie supérieure que dans sa partie infé rieure.
Ce même canal 40 s'étend sur toute. la longueur du four (fig. 2); il peut Mre mis en communication avec deux autres canaux 43 et 44 (fig. 2, 5 et 1-1) séparés l'un de l'autre par une cloison 45; cette communication s'é tablit par des orifices 6L) que l'on peut ob turer plus ou moins complètement au moyen de registres 64; ces derniers peuvent être ma noeuvrés au travers de regards 65 ménagés dans les parois frontales du four, regards qui sont habituellement fermés.
Les canaux 43 et 44 communiquent eux- mêmes par des conduits de descente 46 et 47, avec les deux moitiés 48 et 49 d'un récupéra teur de chaleur. Ces deux moitiés sont isolées l'une de l'autre par une cloison centrale 50;
elles sont constituées chacune par des tuyaux 51 en produits réfractaires qui, placés bout à bout, forment des carneaux disposés en couches; ces dernières sont maintenues à. dis tance les unes des autres par des plots 52 et 53 (fig. 3) placés de telle façon que de l'air circulant de bas en haut dans le récupérateur est obligé de contourner les carneaux en zig zags; les extrémités antérieures et posté rieures desdits carneaux traversent des cloi sons 54 dans lesquelles, elles sont ajustées d'une façon étanche; l'air ne peut donc pas se mélanger aux gaz circulant à l'intérieur des carneaux.
541, 55 et 56 sont des cloisons horizontales qui obligent les gaz chauds venant de 46 ou 47 à traverser des passages 57, puis un pre mier groupe de carneaux, ensuite des pas sages 60, un second groupe de carneaux, des passages 58, un troisième groupe de car- neaux, des passages 61 et un quatrième groupe'de carneaux, pour s'écouler finalement par des passages 59 dans des conduites d'éva cuation munies de papillons 62. On remar quera que la section d'écoulement des gaz chauds diminue des conduits de descente aux conduites d'évacuation, afin de tenir compte de la réduction de volume résultant de la di minution graduelle de leur température.
66 et 6 7 sont deux canaux longitudinaux" recevant de l'air sous pression provenant d'une source quelconque par des orifices 68 ménagés dans les fondations; ces orifices peuvent être obturés plus ou moins au moyen de registres 69 pouvant être manoeuvrés au travers de regards 70; clans la partie supé rieure du récupérateur se trouvent deux con duits collecteurs d'air chaud longitudinaux 71 et<B>72.</B>
Enfin 75, (fig. 6 et 8) sont des conduits de gaz additionnels, reliés à des conduites à gaz 78 et 79 par l'intermédiaire de vannes de ré- plage 76, et débouchant en 73 (fig. 2 et 6) clans la chambre de combustion des parois de chauffage de la cornue, après avoir traversé des blocs 74 qui assurent l'étanchéité entre les cloisons 37 et la chambre de combustion.
On remarquera que, grâce aux petits inter valles ménagés entre les cloisons 5 7 et les parois, de même qu'entre deux blocs 74 adja cents, les cornues peuvent se dilater libre ment; cesdits intervalles sont cependant assez petits pour que, à la température normale du four, ils disparaissent complètement. Les poussées du coke dans les cornues adjacentes, poussées qui sont sensiblement égales, ne sou mettent alors les matériaux qui constituent les parois de chauffage et les cloisons 37, qu'à des effoits de compression, ce* qui est avan tageux au point de vue de leur durée.
Le fonctionnement de l'installation est le suivant: Le chauffage du contenu de chaque cor nue, par exemple de la cornue 22, est obtenu par la combustion à l'intérieur des parois 20 et 21 d'un mélange de gaz et d'air dans la proportion voulue.
La quantité totale d'air nécessaire. à la combustion de la totalité du gaz est amenée dans le bas du récupérateur par les orifices 68, pénètre ensuite dans les canaux longi't'u- dinaux 66 et 67, contourne les carneaux tra versés eux-mêmes par les gaz brûlés, s'é chauffe à leur contact, et arrive dans les con duÏts collecteurs 71 et 72 où la pression s'éga lise dans le sens de la longueur du four.
De la partie inférieure de ces conduits, l'air chaud se répartit, de chaque côté, dans le bas des canaux verticaux 36, pénètre dans les pas sages horizontaux 39 (fig. 4 et 7) puis dans les passages 38, où la pression s'égalise une seconde, puis une troisième fois, au cas où la consommation d'air n'est pas la même dans les différentes régions de la paroi. Des pas sages 38, l'air chaud pénètre dans les con duits verticaux 36, puis, en quantité réglable au moyen des registres 35, dans les chambres à air 32, et, traversant les conduits d'air 33, entre dans les chambres de combustion 34.
Il s'y mélange, à très faible vitesse, vu la grande section des canaux, avec du gaz intro duit par les brûleurs 25 et venant des con duites 77 et 80; le débit de chaque brûleur pouvant être réglé au moyen des vannes 26 il est très facile de répartir à volonté la quan tité de gaz et d'air distribués sur toute la longueur de la paroi; on peut donc régler avec une grande précision st suivant les besoins de la carbonisation, la température aux dif férentes places, dans les sens de la longueur du four. Le réglage des vannes 26 doit cepen dant être tel que les brûleurs ne débitent qu'une partie du gaz nécessaire au chauffage de toute la paroi, par exemple les 60 %.
La totalité de l'air ayant été introduite dans les chambres de combustion, le gaz brûle complè tement, 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 les parois, dans le voisinage des brûleurs, en aucun point d'une façon exces sive.
Les gaz brûlés, qui contiennent, comme on vient de le voir, de l'air en excès, rencon trent en 73 sur le trajet qù ils décrivent de haut en bas dans les canaux de la paroi, le solde du gaz frais, soit 40 % de la quantité totale, selon la supposition faite ci-dessus, gaz venant par les conduits 75 qui le reçoivent des conduits 78 et 79, et dont lal quantité est réglable au moyen des vannes<B>76.</B> Grâce à l'oxygène de l'air en excès, ce gaz additionnel s'enflamme, sans cependant que sa combus tion expose la paroi de chauffage à une tem- pérature trop élevée, vu la. masse relativement faible qu'il a., vis-à-vis des gaz brûlés venant de la première zone.
On voit donc qu'en faisant varier le nom bre et la position des places 73 où sont in troduits les gaz additionnels, on peut facile ment régler à volonté la température du con tenu de la cornue, dans le sens de la hauteur.
Les cloisons 73 s'opposent d'ailleurs à ce que les différences voulues de température dans le sens de la hauteur et de la longueur du four donnent lieu aux courants longitudi naux qui pourraient tendre à les équilibrer.
Les gaz brûlés sont ensuite évacués au bas des parois de chauffage dans le canal longi tudinal 40, puis, en traversant les orifices ré glables 63, dans les canaux 43 et 44; les re gistres 64 des orifices 63, registres que l'on manoeuvre par les regards 65, servent à équi librer les pressions dans le canal 40 de lon gueur relativement considérable; des diffé rences de pression à la, sortie de la paroi de ebauffage pourraient en effet être 'très nui sibles à la bonne marche du four.
La fig. 17 montre enfin comment on peut placer les conduites d'alimentation du gaz de manière à distribuer ce dernier en quantité réglable à tous les brûleurs de chacune des cornues.
Il résulte de ce qui précède que l'on peut, par exemple, régler la température de chaque cornue indépendamment de celle des autres, et que l'on peut, en outre, dans les parois d'une même cornue, obtenir, tant dans le sens vertical que dans le sens horizontal, diffé rentes températures réglables à volonté, ce qui constitue un avantage marqué sur les fours à coke similaires.
On sait, en effet, que chaque sorte de char bon possède une température de carbonisation bien définie, et que, dans la, fabrication du coke, l'obtention d'un produit de bonne qua lité et de structure convenable exige que cette température soit atteinte à un moment déter miné de l'opération, et maintenue le temps voulu, et cela, naturellement, simultanément pour toûfes les parties de la masse à. carbo niser.
Mais par suite des dimensions relative ment considérables des fours à coke, la tem pérature des gaz de chauffage diminue rapide ment, dans les fours ordinaires, au fur et à mesure qu'ils s'éloignent des brûleurs; il s'en suit que lorsque ces derniers sont placés comme il est avantageux de le faire en vue de la récupération aussi parfaite que possible des sous-produits - à la partie supérieure du four, la carbonisation veut être incomplète dans les parties basses des cornues, lorsqu'elle est conduite normalement pour les parties su périeures, ou inversément. Le fait de pou voir, comme on l'a expliqué, régler à volonté la température en un certain nombre de points des parois de chauffage permet d'éliminer ces défauts des fours ordinaires.