Brevet FR2219215A1 — publié le 19740920

L'invention est relative à-un chariot de chargement mobile sur le plafond de chambres de cokéfaction horizontales disposées en batterie, et à un procédé de chargement de telles chambres à l'aide du chariot. Le chariot de chargement est équipé de réservoirs munis de tubes de chargement susceptibles de s'appliquer sur le plafond du four d'une manière étanche aux fumées, et vidés chacun parun trou de chargement situé dans le plafond du four. Le besoin s'est fait sentir depuis longtemps de-remédier aux difficultés créées par ce que l'on appelle les gaz de chargement, c'est-à-dire les gaz fortement chargés en poussières qui se forment, lors du chargement des chambres de fours, lorsque le charbon froid entre en contact avec les parois brûlantes d'une chambre qui vient d'être déchargée, et qui présentent une forte tendance à monter. Un moyen de remédier à ces difficultés consiste à empêcher les gaz de sortir par les trous de chargement au cours du chargement du charbon, en fermant, d'une manière étanche aux fumées, les réservoirs du chariot de chargement au moyen de tubes de chargement susceptibles d'être descendus, et en aspirant hors de la chambre du four,pendant le chargement, les gaz qui y prennent naissance.Cette aspiration peut s'effectuer dans un appareil particulier où les gaz de chargement sont brûlés ou rendus inoffensifs de toute autre manière. On peut aussi aspirer les gaz de chargement dans un barillet particulier, aumoyen duquel ils sont soumis à un traitement distinct de celui du gaz de production. L'aspiration des gaz de chargement hors de la chambre suppose que l'espace qui se trouve en dessous du plafond du four demeure constamment libre et n'est pas obstrué, par le fait que pour un ou plusieurs trous de chargement, la charge de charbon atteint les parois du trou de chargement, en obturant celui-ci avant d'être aplanie. L'invention a pour but de réaliser un chariot de chargement sous une forme telle que cidessus définie, et d'effectuer l'opération de chargement de manière que, jusqu'à ce que la totalité de la charge- de charbon soit vidée des réservoirs du chariot de chargement dans la chambre du four, les gaz de chargement puissent paSser librement suivant toute la longueur del'espace compris entre le plafond du four et la surface du charbon en cours de chargement. Dans ces conditions, la durée totale du chargement doit être aussi courte que possible et l'aplanissement de la charge de la chambre doit être effectué seulement après le remplissage de la totalité du volume de la chambre, ou seulement un peu avant l'achèvement du chargement. Le principe fondamental sur la base duquel le but précité est atteint consiste en ce que la quantité pondérale de charbon contenue dans chaque réservoir du chariot de chargement, ainsi que le vidage des réservoirs dans la chambre du four à travers les trous de chargement sont déterminés de manière qu'à la fin de l'opération de chargement, il se forme, en dessous de chaque trou de chargement, des cônes de déversement de hauteurs à peu près égales,dont l'ensemble assure un libre passage des gaz de chargement sur toute la longueur de l'espace compris entre le charbon versé et le plafond du four. Par cônes de déversement ", on entend désigner les tas de charbon qui se forment en dessous de chaque trou de chargement par lequel on déverse le charbon, et par le sommet de chacun desquels passe l'axe du trou de chargement correspondant. La mise en oeuvre pratique du principe exposé ci-dessus suppose que le plafond du four ainsi que les trous de chargement qui y sont prévus sont élaborés de manière que l'espacement des trous de chargement n'est pas trop grand et que le nombre de cers trous est suffisamment grand; par ailleurs, il convient que les trous de chargement soient évasés vers le bas, suivant la direction longitudinale de la chambre, de manière que des canes de déversement suffisamment hauts puissent être formés par le versement d'une quantité suffisamment grande de charbons de sorte qu'après aplanissement du chargement au moyen d'un ringard approprié introduit à travers une porte du four, il ne subsiste que la hauteur de l'e & ace collecteur de gaz qui est nécessaire au bon fonctionnement de l'installation, mais que d'autre part,le poids prédéterminé de charbon ou le volume prévu de charbon se trouve dans la chambre. Un autre élément fondamental de l'invention réside dans la considération qu'à l'intérieur de l'espace de la chambre qui est situé de chaque côté de l'axe du trou de chargement et qui s'étend jusqu'au milieu de la distance comprise entre dew trous Je chargement avoisinants ou, dans le cas de deux trous de chargement extérieurs, s'étend jusqu'à la porte du four, il faut non seulement qu'il parvienne le poids de charbon qui est vidé du chariot de chargement à travers le-tr-ou de chargement correspon dant, mais encore que, suivant la quantité de charbon qui doit être versée par chacun des trous de chargement, les cônes de dé versement correspondant aux divers trous de chargement, se recou vrent mutuellement.Par exemple, si l'on ne verse initialement du charbon qu'a travers un seul trou de chargement, on obtient un cône de déversement qui déborde largement dans les espaces situés en dessous d'autres trous de chargement; le poids de char bon qui peut être versé de cette manière à travers un seul trou de chargement est donc considérablement supérieur au poids du charbon qui correspond à l'espace situé entre les deux demi-dis tances moyennes des trous de chargement avoisinants. Il en résul te que la hauteur du cône de déversement, qui se forme en dessous de chaque trou de Chargement, dépend non seulement du poids de charbon versé à travers ce trou de chargement, mais encore des poids de charbon qui sont versés ou ont é-té versés à travers les trous de chargement avoisinants.Ceci implique qu-e le problème que l'invention vise à résoudre doit être résolu dans bien des cas, non seulement par le choix de la quantité de charbon à d- verser par les divers trous de chargement màis qu -importe aussi de choisir convenablement la succession dans le temps des opérations de vidage des divers réservoirs. Pour obtenir une répartition régulière du charbon, on a déjà donné des valeurs différentes aux volumes de remplissage des divers espaces du chariot de chargement et on a effectué le vidage du chariot de chargement,- trou de chargement par trou de chargement. On obtient alors des durées de chargement excessives dans une exploitation moderne à grand débit de production Pour autant que, selon une solution déjà proposée, on ne prévoie le chargement des chambres du four que par trois trous de chargement, cette solution ne convient pas, du seul fait que pour les longueurs actuellement usuelles des chambres de fours, qui sont de l'ordre de 12 à 16 mètres, trois trous de chargement répartis à peu près régulièrement suivant la longueur de la chambre ne suffisent pas pour obtenir un déroulement satisfaisant de l'opération de chargement. L'expérience a montré qu'en utilisant au moins quatre trous de chargement répartis à peu près régu lièrement suivant la longueur de la chambre, auxquels trous correspondent quatre réservoirs du chariot de chargement, on peut obtenir des solutions utilisables pour résoudre le problème, et qu'en subdivisant dans le temps l'opération de chargement en deux phases de durées limitées,on peut itemr une répartition régu lière du charbon sur toute la longueur de la chambre, dans laquelle répartition les sommets des cônes de déversement qui se forment en dessous de chaque trou de chargement ont la même hauteur; il subsiste alors suffisamment d'espace pour le passage horizontal des gaz de chargement suivant toute a longueur de l'espace situé entre le plafond du four et la charge de charbon, lequel, après aplanissement, occupe la hauteur prédéterminée désirée. Un procédé conforme à l'invention prévoit que les deux réservoirs extérieurs du chariot de chargement contiennent des volumes tels qu'une fois leur vidage simultané effectué initiale- ment, les sommets des cônes de céversement qui se forment dans la chambre au cours de ce vidage s'étendent sur la hauteur nécessaire, et qu'une fois achevé le vidage des réservoirs extérieurs, celui des réservoirs intérieurs s'effectue, tous'les réservoirs ayant été pré.alablement remplis par des volumes de charbon correspondant à l'obtention de hauteurs égales pour tous les tas de charbon se formant en dessous des trous de chargement, ces hauteurs étant telles qu'il subsiste suffisamment d'espace pour le passage horizontal des gaz de chargement suivant toute la longueur de l'espace collecteur de gaz, et de sorte qu'après aplanissement, la charge de remplissage de la chambre s'étende sur la hauteur prédéterminée désirée. S'il n'existe au total que quatre trous de chargement, deux de ceux-ci constituent les trous de chargement extérieurs, et les deux autres des trous de chargement intérieurs. Dans le cas de quatre trous de chargement, on peut prévoir encore un autre procédé selon lequel, tout d'abord, en déversant simultanément du charbon à partir des deux réservoirs centraux, à travers les deux trous de chargement intérieurs, on ne verse que la quantité de charbon nécessaire pour que les surfaces des talus qui se forment au cours du vidage et qui vont en descendant depuis l'axe des trous de chargement jusqu'au milieu de la chambre atteignent les plans dans lesquels les surfaces des talus précités sont prolongées vers le haut par celles qui se forment lors du vidage complet consécutif et simultané des réservoirs situés au-dessus des deux trous extérieurs, et on effectue ensuite le vidage simultané du contenu résiduel des deux réservoirs centraux, les quatre réservoirs ayant été préalablement remplis arides volumes de charbon illimités par les surfaces de talus précitées et par les surfaces qui limitent la chambre du four (sole de la chambre, portes du four, parois latérales), les sommets des cônes de déversement qui se forment en dessous de chaque trou de chargement présentant la même hauteur et laissant suffisamment d'espace pour le passage horizontal des gaz de chargement suivant toute la longueur de l'espace compris entre le plafond du four et la charge de charbon, cette charge de charbon s'étendant sur la hauteur prédéterminée désirée, après aplanissement. Dans tous les- cas, le chariot de chargement est réalisé de manière que ses réservoirs soient situés au-dessus de capsules piézométriques et que des dispositifs de commande soient actionnés par ces capsules afin de déterminer la quantité de charbon à introduire dans chaque réservoir du chariot de chargement. Les capsules piézométriques peuvent également servir à commander la sortie des réservoirs et à déterminer les quantités de charbon qui doivent être vidées au cours d'une phase déterminée du chargement. Le fait que, selon un mode opératoire conforme à l'invention, les gaz qui se forment au cours du chargement et provenant du contact des parois brûlantes de la chambre avec le charbon froid de fine granulométrie, entrainent des quantités considérables de constituants de fine granulométrie, est inévitable. En aspirant ces gaz de chargement et en les traitant séparément du gaz de production, par exemple dans un second barillet, on peut, conformément à l'invention, et sans allonger d'une manière prohibitive le temps nécessaire en chargement du four, éviter de polluer l'atmosphère autour d'une cokerie, ce qui n'est plus toléré en de nombreux endroits par les autorités de surveillance. L'invention est expliquée plus-endétail ci-après,dans certains de ses modes de réalisation, considérés à titre illustratif mais nullement limitatif, en référence aux figures du dessin annexé dans lequel: -la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une chambre de four à la fin de l'opération de chargement, et une vue en élévation de la partie inférieure d'un chariot de chargement; -la figure la représente à plus grande échelle une partie de la figure 1 qui montre la partie inférieure du chariot de chargement et une manchette posée sur le plafond du four; -la figure 2 montre le chariot de chargement disposé en dessous de la tour à charbon; et -la figure 3 représente, de la même manière que la figure 1, un autre mode de réalisation des réservoirs du chariot de chargement, et illustre une autre séquence de chargement. On a désigné par 10 la sole d'une chambre de four et par Il les portes du four. Le plafond 14 du four est traversé par des trous de chargement extérieurs 13a et par des trous de chargement intérieurs 13 b. D'autres traversées du plafond de four 12 servent au passage de tubes ascendants 16. Selon le mode de réalisation représenté dans la figure 1, ces tubes ascéndants 16 sont placés aux deux extrémités de la chambre, et les gaz qu'ils transportent parviennent, par l'intermédiaire de coudes 17, dans des barillets 18. L'un de ces deux barillets sert à aspirer le gaz de production, l'autre à aspirer les gaz de chargement, ces gaz se formant lors du chargement de la chambre. Selon le mode de réalisation représenté dans la figure 3, il n'est prévu qu'une seule traversée du plafond du four 12.Une conduite tubulaire disposée le long de la batterie de fours est subdivisée en deux conduites partielles, la conduite partielle 20 servant à aspirer le gaz de production et la conduite partielle 21 à aspirer les gaz de chargement. Selon que le couvercle 22 ou 23 est ouvert, la chambre de four est raccordée au barillet 20 ou au barillet 21. Le chariot de chargement 25 peut circuler, au moyen de rails 24, sur le plafond du four. On aréférencé en 26 le poste du machiniste. Sur des supports annulaires 27 reposent les quatre réservoirs du chariot de chargement, à savoir les deux réservoirs extérieurs 29a et les deux réservoirs intérieurs 29b. Ces réservoirs portent sur des capsules piézométriques 28 auxquelles sont raccordés des éléments de commande 30. Le chargement du charbon à partir des réservoirs 29a et 29b à travers les trous de chargement 13a et 13b est illustré sur la figure la. En dessous de chaque réservoir est disposé un plateau tournant 31 qui est actionné par un moteur 32. Le plateau tournant amène le charbon dans une manchette 36, susceptible d'être abaissée au contact du plafond du four, et à l'in térieur de laquelle est disposé encore un tube de chargement particulier 35 susceptible d'être soulevé et abaissé. En position abaissée, le tube de chargement 35 obture un-évidement latéral 15 de ia manchette 36. La manchette 36 s'applique, par une bride circulaire 37, sur l'encadrement 38 du trou de chargement.Sur la surface annulaire évasée 39 de l'encadrement 38 repose le couvercle 40 du trou de chargement, qui, après que la manchette 35 a été déposée, est soulevée à l'aide d'un système de leviers 41 et amené par pivotement à l'intérieur de l'espace délimité par l'évidement 15, avant que le tube de chargement 35 ait été descendu. Le temps pendant lequel du charbon est vidé du réservoir est déterminé par la mise en marche et par l'arrêt d'un moteur 32 qui actionne un plateau tournant 31. Au lieu d'un plateau tournant, on peut mettre en oeuvre d'autres dispositifs à entraînement commandé pour vider les réservoirs, par exemple des goulottes vibrantes. Dans le cas d'un chargement s'effectuant uniquement par gravité, l'ouverture et la fermeture d'un dispositif obturateur peuvent aussi être effectuées par un mécanisme d'entraînement commandé. Dans la figure 2 est représenté le remplissage des réservoirs 13a et 13b du chariot de chargement sous une tour à charbon. Les diverses goulottes de sortie de la tour à charbon se terminent par des dispositifs obturateurs 33 pour la manoeuvre de chacun desquels est prévu un moteur d'entraînement 34. La manoeuvre des dispositifs obturateurs 33 peut s'effectuer autrement, par exemple au moyen d'une tringlerie. Lors du remplissage des réservoirs du chariot de chargement en dessous de la tour à charbon, on peut, en réglant les éléments de commande 30 associés aux capsules piézométriques 28, qui agissent sur les moteurs d'entraînement 34 des dispositifs obturateurs 33, régler avec précision les quantités de charbon déversées dans chacun des réservoirs 29a et 29b-. Au moyen des capsules piézométriques 28 et des éléments de commande 30, on peut déterminer aussi la quantité de charbon qui doit être vidée de chaque réservoir dans le trou de charge men-t correspondant On peut encore répartir avec précision d'une autre manière, la quantité de charbon contenue dans chacun des réservoirs 29a et 29b. Les divers compartiments à charbon de la tour à charbon, 6 partir de laquelle sont remplis les réservoirs, peuvent être réalisés et commandés de manière qu'ils contiennent exactement les poids de charbon correspondant aux remplissages des divers réservoirs du chariot de chargement.Dans ce cas, l'opération de remplissage du chariot de chargement en dessous de la tour à charbon se déroule plus rapidement; il suffit d'ouvrir les dispositifs ubturateurs des compartiments de la tour à charbon et de laisser s'écouler le charbon dans les réservoirs 29a et 29b. Dans chacune des figures 1 et 3, ena indiqué un schéma de remplissage des réservoirs et de leur vidage par étapes. Selon le mode de réalisation de la figure 1, on commence par vider des deux réservoirs intérieurs 29b du chariot de chargement, à travers les trous de chargement 13b, une quantité de charbon telle que les espaces désignés par a et b soient remplis. Il se forme alors des cônes de déversement dont les surfaces de talus ont été désignées par 5C et 51 et les sommets par 52. Ensuite, les deux réservoirs extérieurs 29a sont vidés simultanément et complètement par les trous de chargement 13a, de sorte que les espaces désignés par c et d sont remplis de charbon. Il se forme alors des cônes de déversement dont les surfaces de talus ont été désignées par 53 et 54 et les sommets par 6C et 61. Les surfaces de talus 53 forment alors le prclongement des surfaces de talus 50. Ce résultat est obtenu par un remplissage approprié des réservoirs du chariot de chargement et en putre par le fait qu'initialement une quantité déterminée de charbon est vidée des réservoirs centraux. On effectue ensuite le vidage du reste des deux réservoirs centraux. Il se forme alors deux cônes de déxersement, avec des sommets 57 et S8 et des surfaces de talus 55 et 56. On voit que les cônes de déversement, de même hauteur, s'étendent jusqu'à l'intérieur des trous de chargement évasés vers le bas, sans cependant obstruer ces trous, de sorte que les gaz de chargement peuvent être soutirés d'un côté, sans que leur trajet soit bloqué par le charbon déversé dans les trous de chargement. La ligne horizontale en trait interrompu 59 représente la surface de la charge de charbon, après aplanissement de celleci à l'aide d'un ringard d'aplanissement introduit à travers l'ouverture d'aplanissement 42. Si on désigne par I,II,III et IV les réservoirs du chariot de chargement, en partant du côté de l'installation, on obtient, avec une chambre de four de dimensions: hauteur . . . . . . e . . . . , . . . e . o .6120 mm longueur (entre les bouchons de portes). . . 14504 mm largeur (côté du coke). . . . . . . . . . . . 512 mm largeur (côté de la machine). . . . . . . .. 423 mm les valeurs suivantes des remplissages des divers réservoirs: réservoir I* 21% réservoir III 27% réservoir Il 27% | réservoir IV 25% avec la répartition suivante dans les espaces a à f: a . . . . . . . . 18% d . . . . . . . . . 25% b . . . . . . . . 20% e . . . . . . . . . 9% c . . . . . . . . 21% f . . . . . . . . . 7% Le schéma de chargement qui a été représenté dans la figure 3 est un peu plus simple. Mais, tandis que dans le schéma de la figure 1, les remplissages des divers réservoirs du chariot de chargement sont du même ordre de grandeur, dans le schéma de la figure 3, les deux réservoirs extérieurs du chariot de chargement contiennent un multiple du remplissage des deux réservoirs intérieurs. Le remplissage de la chambre de four s'effectue ici en commençant par vider simultanément et complètement les deux réservoirs extérieurs, les deux espaces i et h étant remplis de charbon, et les cônes de déversement formés allant jusqu'à l'intérieur des deux trous de chargement extérieurs, sans cependant les obstruer. Ensuite, les deux réservoirs centraux du chariot de chargement sont vidés, ce qui remplit de charbon les espaces et m de là chambre. Les cônes de déversement ont ici encore la même hauteur et s'engagent à l'intérieur des trous de chargement sans les obstruer. La ligne en trait interrompu 59 montre encore l'état obtenu apres l'aplanissement. Il est ainsi possible, avec ce mode de chargement, de ne commencer l'aplanissement que lorsque l'opération de chargement est achevée. Pendant le chargement, on peut aspirer les gaz de chargement d'une manière parfaite. Avec une jonction étanche des trous de chargement et des tubes de chargement reposant sur le plafond du four à l'intérieur des manchettes, toute pollution de l'atmosphère environnante par les gaz de chargement disparaît. Avec les mêmes dimensions que précédemment de la chambre de four, on obtient pour les remplissages des divers réser voirs du chariot de chargement et des régions h à m de la chambre les valeurs suivantes: réservoir I. . . . . 38% réservoir III. . . . . . 7% réservoir II . . . . . 9% réservoir IV . . . . . 46% h ..................... 38% k ............. 9% i ....................... 46% m ............... 7% Comme il va de soi et comme il résulte d'tailleurs de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. -REVENDICATIOS- 1.- Procédé de chargement de chambres de cokéfaction à l'aide d'un chariot de chargement mobile sur le plafond de chambres de cokéfaction disposées en batterie, selon lequel, le chariot étant pourvu d'au moins quatre réservoirs correspondant à des trous de chargement prévus dans le plafond du four, les quantités de charbon à vider par ces trous de chargement peuvent être évacuées de ces réservoirs à des intervalles de temps déterminés, caractérisé en ce que les deux reservoirs extérieurs du chariot de chargement contiennent des volumes tels qu'une fois leur vidage simultané effectué initialement, les sommets des cones de déversement qui se forment dans la chambre au cours de ce vidage s'étendent sur la hauteur nécessaire, et qu'unie fois achevé le vidage des réservoirs extérieurs, celui des réservoirs intérieurs s'effectue,tous les réservoirs ayant été préalablement remplis par des volumes-de charbon correspondant à l'obtention de hauteurs égales pour tous les tas de charbon se formant en dessous des trous de chargement, ces hauteurs étant telles qu'il subsiste suffisamment d'espace pour le passage horizontal des gaz de chargement suivant toute la longueur de l'espace collecteur de gaz et de sorte qu'après aplanissement, la charge de remplissage de la chambre s'étende sur la hauteur prédéterminée désirée. 2.- Chariot de chargement pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 > caractérisé en ce qu'il est prévu au total quatre trous de chargement et, sur le chariot de chargement, quatre réservoirs correspondant à ces trous, dont deux constituent des réservoirs extérieurs et deux des réservoirs intérieurs. 3.- Procédé de chargement d'un chariot mobile sur le plafond de chambres de cokéfaction disposées en batterie, ledit chariot comportant quatre réservoirs correspondant à des trous de chargement situés dans le plafond du four1 selon lequel procédé les quantités de charbon à, vider dans ces trous de chargement sont adaptées au v-idage de ces-réservoirs effectué à des intervalles de temps déterminés , caractérisé en ce que, tout d'abord, en déversant simultanément du charbon à partir des deux réservoirs centraux, à travers les deux trous de chargement intérieurs, on ne verse que la quantité de charbon nécessaire pour que les surfaces des talus qui se forment au cours du vidage et qui vont en descendant depuis l'axe des trous de chargement jusqu'au milieu de la chambre atteignent les plans dans lesquels les surfaces des talus précitées sont prolongées vers le haut par celles qui se forment lors du vidage complet consécutif et simultané des réservoirs situés au-dessus des deux trous extérieurs, et on effectue ensuite le vidage simultané du contenu résiduel des deux réservoirs centraux, les quatre réservoirs ayant été préalablement remplis par des volumes de charbon délimités par les surfaces de talus précitées, et par les surfaces qui limitent la chambre du four (sole de la chambre, portes du four, parois latérales), les sommets des cônes de déversement qui se forment en dessous de chaque trou de chargement présentant la même hauteur et laissant suffisamment d'espace pour le passage horizontal des gaz de chargement suivant toute la longueur de l'espace compris entre le plafond du four et la charge de charbon, cette charge de charbon s'étendant sur la hauteur prédéterminée désirée, après aplanissement. 4.- Chariot de chargement selon la revendication 2, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que les divers réservoirs reposent sur le chariot de chargement avec interposition de capsules piézométriques. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 3, caractérisée en ce que les sorties des compartiments prévus sur la tour à charbon au-dessus des emplacements de chacun des réservoirs du chariot de chargement sont munis chacune d'un dispositif obturateur commandé par la capsule piézométrique de chaque réservoir. 6.- Chariot de chargement selon les revendications 2 ou 4, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que les goulottes de sortie de chaque réservoir du chariot de chargement sont munies chacune d'un dispositif transporteur ou cbtura,teur qui est commandé par les capsules piézométriques selon un programme prédéterminé.