Brevet FR2217654A1 — publié le 19740906

La présente invention concerne des régénérateurs pour fours, notamment du genre à cuve pour la fusion de verre, qu'ils soient à flamme terminale ou à flammes croisées. le rendement d'un four à régénération dépend dans une grande mesure de l'intensité du préchauffage que peuvent assurer les régénérateurs, car cette intensité influence, on le sait, la consommation de combustible. Ainsi, quand la teneur en chaleur de l'air de combustion augmente,la consommation de combustible bais se et inversement. Or, l'intensité du préchauffage obtenu dépend de deux facteurs principaux, dont le premier est la quantité totale de briques formant l'empilage du régénérateur et l'autre l'uniformité de répartition, sur la surface de cet empilage, des gaz de combustion sortants et de l'air de combustion arrivant. Ces deux facteurs sont bien connus et la quantité totale de bri ques ne constitue pas un aspect très important en ce qu'elle pose un problème purement mathématique. Pour ce qui est de la répartition des courants de gaz et d'air, on sait que le régénérateur de modèle standard, c'est-à-dire dont l'empilage présente des faces supérieure et inférieure planes et sensiblement parallèles, n' a pas un rendement optimum parce que, du fait de la vitesse des courants de gaz et d'air, on ne tire bien parti que d'une certaine proportion de l'empilage. A-insi, les gaz chauds qui quittent le four tendent à s'écouler vers ltextrémité arrière de la chambre de régénérateur, située à l'opposé du four,et à traverser de haut en bas la partie d'empilage située dans cette zone, puis à ressortir de la chambre de régénérateur par un carneau. Lors de l'inversion de marche du fpur, l'air de combustion, soufflé dans la chambre de régénérateur à travers le passage de sortie de gaz, tend à s'écouler vers l'autre extrémité de la chambre de régénérateur et à traverser de bas en haut la partie d'empilage voisine du four. Il en résulte que l'air de combustion ne subit qu'un préchauffage modéré parce qu'il ne traverse pas la partie la plus chaude de l'empilage. Etant donné ce qui précède, on a proposé de réaliser en gradins la face supérieure de l'empilage de régénérateur pour diviser le courant de gaz et répartir plus régulièrement les courants de gaz sur toute la surface de l'empilage. Par cette mesure, on obtiens bien entendu une amélioration parce que davantage de gaz chauds traversent l'extrémité de l'empilage la plus voisine du four0 Toutefois, même ainsi, on ne transmet pas le maximum de chaleur à l'air de combustion. a effet, des essais ont montré qu'avec un tel agencement, la répartition demeure assez médiocre pour qu'il existe un décalage de l'ordre de 30 % entre la température des gaz et celle de l'air. La présente invention a entre autres pour but de supprimer ou de réduire notablement les inconvénients précités et de proposer un régénérateur assurant une répartition uniforme, ou sensiblement, des courants de gaz et d'air qui le traversent. Lginvention a pour objet un régénérateur pour four, comprenant une chambre qui présente un passage supérieur d'introduction de gaz de combustion, un passage inférieur d'introduction d'air de combustion et un empilage en matériau absorbant la chaleur interposé entre les deux passages, caractérisé en ce que les faces supérieure et inférieure de l'empilage respectivement adjacentes aux passages supérieur et inférieur, présentent des moyens qui divisent lors du fonctionnement les courants de gaz et dtair en plusieurs filets qu'ils rabattent dans diverses sections longitudinales de l'empilage. De préférence, les moyens divisant les courants de gaz et d'air en une série de filets sont des gradins formés sur les faces supérieure et inférieure de 1'empilage. L'invention est illustrée à titre d'exemple par le dessin annexé, dont la figure unique est une vue schématique en coupe longitudinale d'un régénérateut pour association à un four de fusion de verre, à flamme terminale ou à flammes croisées. le dessin représente un régénérateur comprenant une chambre 1 quiprésente une ouverture d'admission de gaz de combustion 2, communiquant avec un four F, et une ouverture d'admission d'air de combustion 3. En fait, l'entrée de gaz 2 sert de sortie d'air et l'entrée d'air 3 de sortie de gaz. Dans la chambre 1 est disposé un empilage 4 formé d'une masse ajourée de briques en matériau absorbant la chaleur, destinée à être chauffée, pendant le fonctionnement du régénérateur, par les gaz chauds sortant du four, et à transférer, lors de l'inversion de marche, de la chaleur à l'air de combustion arrivant. L'empilage 4 est porté dans la chambre I par des soutins de chambre 5 disposés de manière à ménager un passage 6. Comme le montre le dessin, ces voûtins 5 sont décalés en gradins vers le bas, sur toute la longueur du passage 6, dans le sens d'écoulement de l'air de combustion. La face inférieure de l'empilage 4 a donc une forme en gradins correspondante. On voit que les faces latérales des voûtins 5 forment des surfaces de butée qui tendent à diviser le courant d'air et à en rabattre différents filets vers le naut, dans des sections réparties sur la longueur de l'empilage 4, comme indiqué par les flèches 7 sur le dessin. La face supérieure de l'empilage 4 présente une formation en gradins correspondante pour offrir des faces de butée 8 qui divisent le courant d'air traversant un passage 9, défini par des voûtes en couronne espacées 10 qui soutiennent la paroi supérieu r-e Il de la chambre 1. En fonctionnement, pendant la chauffe du four dans un sens, le courant de gaz chauds, passant du four dans le passage 9 par l'entrée 2, est divisé et rabattu de haut en bas dans l'empilage 4, suivant les fleches i2, sur toute la longueur de la chambre 1. Les gaz cèdent de la chaleur à l'empilage 4, puis passent par l'entrée d'air 3 dans un carneau de cheminée convenable. Lors de l'inversion de marche du four, un courant d'air est refoulé dans la chambre 1 par l'entrée 3 et divisé dans le passage 6 de manière à traverser l'empilage 4 de bas bien haut, suivant les flèches , sur toute la longueur de la chambre 1. D'air s'é- chauffe en traversant l'empilage 4, puis passe par l'entrée de gaz 2 dans le four. On volt ainsi que les courant-s de gaz et d'air étant uniformément répartis sur toute la longueur de la chambre 1, le préchauffage de l'air de combustion est aussi intense qu'il est pratiquement possible. Le nombre et les dimensions des gradins dépendent dans une large mesure de la longueur at de la hauteur du passage 6. En principe, la, hauteur ues voûtins de chambre 5 doit diminuer graduellement entre une valeur normale à l'extrémité voisine de l'entrée d'air 3 et une valeur nulle à l'extrémité opposée. Toutefois, pour simplifier la construction, il peut être souhaitable de prévoir les gradins à intervalles d'environ 90 cm. Le nombre de gradins est alors le quotient par 90 de la longueur (en cm) du passage 6, diminué de 1. La hauteur des gradins varie en général entre 2,6 et 30,5 cm et esi en général un multiple de la hauteur des briques formant l'empilage (habituellement 11,4 cm). Poui décrire l'invention, on a parlé de fours tant à flammes croisées qu'à flamme terminale, mais on conçoit que le problème posé par une mauvaise répartition des courants d'air et de gaz est plus aigu pour les fours du second type, auxquels l'invention est donc plus particulièrement applicable. On notera que les fours de ce genre exigent un régénérateur ne comportant qu'une entrée de gaz et qu'une entrée d'air, ce qui implique que le régénérateur soit long et étroit. Du fait de cet impératif, une mauvaise répartition est plus lourde de. conséquence que pour un four à flammes croisées. Toutefois il va sans dire que l'invention n'est pas limitée aux régénérateurs pour fours à flamme ter minable, REVENDICATIONS 1. Régénérateur pour four, comprenant une chambre qui présente un passage supérieur 9 d'introduction de gaz de combustion, un passage lnfériear 6 d'introduction d'air de combustion et. un erpilage 4 en matériau absorbant la chaleur interposé entre les deux passages, caractérisé en ce que les faces supérieure et inférieure de l'empilage 4, respectivement adjacentes aux passages supérieur 9 et inférieur 6, présentent des moyens qui divisent, lors du fonctionnerent,les courants de gaz et d'air en plusieurs filets qu'ils rabattent dans diverses sections longitudinales de l'empilage. 2. Régénérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens divisant les courants d'air et de gaz en plusieurs filets sont des gradins formés sur les faces supérieure et inférieure de l'empilage, les gradins de la face supérieure étant échelonnés vers le haut à partir du passage d'admission de gaz 2, etteux de la face inférieure échelonnés vers le bas à partir du passage d'admission d'air 3. 3. Régénérateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les faces verticales des gradins offrent des faces de butée à des intervalles d'environ 90 cm suivant la longueur des passages supérieur 9 et inférieur 6. 4. Régénérateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la hauteur verticale de chaque gradin est de 7,6 à 30,5 cm 5. Régénérateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le passage d'edmission de gaz 9 joue aussi le rôle de passage de sortie d'air, et le passage d'admis5ion d'air 6 le rôle de passage de sortie de gaz.