Brevet FR2277874A1 — publié le 19760206

L'invention est relative à un procédé pour le chargement, à l'aide de charbon humide ou préchauffé, des chambres de cokéfaction horizontales de batteries de fours à coke, dans lequel procédé une énergie cinétique est imprimée à des particules de charbon ; l'invention est relative aussi à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Comme on le saint; les chambres horizontales de batteries de fours à coke sont remplies, à partir de chariots de charge ment,à travers des trous de chargement prévus dans le plafond des fours. Lorsqu'on enlève les couvercles de trous de chargement, il se produit toujours des émissions de gaz de remplissage. Ces émissions sont difficiles aussi à empocher complètement dans la région de I'interstice situé entre le tube de chargement et ltouverture de chargement.En s'échappant par cet interstice, les gaz de remplissage entrassent en outre des particules de charbon qui souvent ne sont qutincomplètement séparées dans les dispositifs de dépoussiérage montés sur le chariot de chargement et peuvent ainsi parvenir dans latmo- sphère. Pour éviter de telles émissions polluantes, on est arrivé à soutirer les gaz de remplissage de l'espace intérieur des chambres de four pendant le chargement de celles-ci. Mais ceci nécessite de grandes quantités de vapeur à injecter dans le barillet, des dispositifs complexes et coûteux de communication avec les fours avoisinants et de longs temps de chargement qui empechent une exploitation rapide des fours, ainsi que des auxiliaires de déversement du charbon, constitués par des vibreurs susceptibles d'endommager la maçonnerie des fours. En outre, le charbon déversé par le chariot de chargement doit toujours être aplani pour assurer une distribution et une distillation uniformes de la charge de charbon.Cet aplanissement exige un dispositif complexe et coûteux monté sur la machine de déchargement ainsi que des ouvertures d'aplanissement ménagées dans le four, lesquelles constituent une autre source d'émissions de gaz de remplissage. Lorsqu'on utilise du charbon préchauffé pouP te chargement de fours a chambres horizontales, onpeutlr -lus souvent se pas ser de l'opération d'aplanissement, mais emissionde gaz de remplissage mentionnées ci-dessus ne peuvent être emp4chées. Aussi est-on arrivé à charger les diverses chambres de four à l'aide de conduites tubulaires fixes à travers lesquenes le charbon est transporté et introduit dans les chambres de four à l'aide d'un courant de vapeur. Mais la vapeur entratne un ameublissement du charbon, de sorte qu'on ne peut obtenir que de faibles densités de tassement et par conséquent de faibles débits de production de fours, et que la cokéfaction de certaines sortes de charbon est impossible. La séparation du charbon de la vapeur utilisée comme agent transporteur est relativement difficile ; en outre, on ne peut éviter un transfert de substances solides dans le barillet, ce qui altère la qualité du goudron. L'invention a donc pour but de fournir un procédé, du genre décrit au préambule, qui se déroule d'une manière telle qu'on puisse, sans aplanissement, obtenir un chargement pratiquement dénué d'émissions polluantes et de transfert de substances 50lides dans le barillet. Ce problème est résolu, dans le procédé du genre décrit au préambule, par le fait que énergie cinétique est imprimée aux particules de charbon par voie mécanique et que ces particules sont projetées dans les chambres de four, notamment par centrifugation0 Les particules peuvent alors titre projetées d'en haut dans les chambres de four, auquel cas un mouvement hélicoïdal peut lui titre imprimé, Les particules se répartissent ainsi à la manière dkn jet d'eai eirotation, de sorte qu 'on obtient finalement une surface essentiellement plane du charbon déversé. D'autre part, l'énergie cinétique imprimée aux particules permet d'obtenir une bonne densité de tassement. Les particules de charbon peuvent aussi etre projetées latéralement dans les chambres de four, auquel cas il est avantageux de pouvoir régler les paraboles parcourues par les particules de charbon0 Dans ces conditions, on obtient également une surface essentiellement plane du charbon déversé et une bonne densité de tassement. Dans les particules de charbon mises en mouvement mécaniquement, onpettinjecterdes quantités relativement faibles d'un agent se présentant sous forme de vapeur ou de gaz, afin drobte- nir, avec certaines sortes de charbon, un ameublissement et une accélération supplémentaire des particules de charbon. Ces quantités,qualifiées de relativement faibles, d'un agent se présentant sous forme de vapeur ou de gaz, sont qualifiées ainsi par comparaison avec les quantités de vapeur qui sont indis pensables dans le procédé connu où le charbon est introduit dans les chambres de four à l'aide de vapeur servant d'agent transporteur. Ce procédé peut etre mis en oeuvre à l'aide d'un dispositif qui comporte un dispositif de projection, notamment centrifugeur, mécanique qui peut titre raccordé d'une manière étanche à une arrivée de charbon et dont le tube de projection peut Btre introduit, d'une manière étanche, dans une ouverture de chargement ménagée dans une chambre de four. Le dispositif de projection, notamment centrifugeur, peut dtre disposé au-dessus du plafond, comportant des ouvertures verticales de chargement, du four et être déplacé avec son tube de projection dirigé verticalement vers le plafond du four. Lors de la mise en oeuvre de ce dispositif, le charbon humide et/ou préchauffé peut étre déversé dans les chambres du four pratiquement sans émissions de gaz ni substances polluantes , car 1 'aspiration intérieure de la chambre de four intéressée suffit à aspirer les gaz de remplissage et n'est pas gênée par les rideaux formés par le charbon déversé, qui se produisent lors du chargement par les trous de chargement situés dans le plafond du four. L'embouchure du tube de projection, d'une manière avantageuse, fait saillie en position de fonctionnement d'une longueur notable a' à l'intérieur des chambres de four, de sorte qu'en dessous du plafond du four il subsiste toujours un espace collecteur de gaz suffisant, en communication avec le tube ascendant, meme lorsque le chargement d'une chambre de four est achevé. Cette longueur, qualifiée de notable, est égale en général à au moins 40 cm. Selon un mode de réalisation avantageux du dispositif conforme à l'invention, le dispositif de projection, notamment centrifugeur, est disposé latéralement par rapport aux chambres de four et peut dtre déplacé avec son tube de projection dirigé horizontalement vers la paroi du four présentant des ouvertures. Pour régler de la manière désirée la parabole parcourue par les particules de charbon, l'obliquité du tube de projection peut etre réglée dans le plan vertical. Pour cela le tube de projection comporte un tronçon élastique.Au tube de projection est accouplé un levier, susceptible d'être actionné par voie mécanique, hydraulique ou pneumatique, de telle manib- re qu'un déplacement approprié de ce levier produise un soulèvement ou un abaissement du tube de projection, par flexion du tronçon élastique de ce tube. Dans ce mode de réalisation, les trous de chargement ménagés dans le plafond du four disparaissent, de sorte qu'il ne peut se produire d'émissions de gaz et et de substances polluantes par suite de défauts d'étanchéité da couvercles. L'étanchéité d'application du tube de projection contre l'ouverture latérale de chargement empêche également tout dégagement de gaz de remplissage. Comme ouvertures latérales de chargement, les ouvertures d'aplanissement existant déjà dans les portes de fours conviennent par exemple très bien. L'angle d'obliquité du tube de projection peut être réglé en fonction de l'état et de la nature du charbon à charger, de la vitesse imprimée par le dispositif de projection, notamment centrifugeur, aux particules de charbon, de la hauteur de remplissage et d'autres paramètres, ce réglage étant transmis à l'organe actionnant le levier, au moyen d'un dispositif de commande programmé Comme dispositif centrifugeur, une roue à palettes tournant dans un carter convient très bien, le carter pouvant comporter une entrée latérale et une sortie tangentielle raccordée au tube de projection. Ce tels dispositifs centrifugeurs sont utilisés par exemple pour manipuler le sable de fonderie ou comme fraiseuse à neige.Mais on peut utiliser aussi comme dispositif de projection, une vis disposée coaxialement à l'intérieur du tube de projection et tournant à grande vitesse, le tube de projection comportant dans sa paroi latérale, du côté d'entrée de la vis, une ouverture d'alimentation à laquelle le charbon est amené à partir d'une trémie de chargement, éventuellement à l'aide d'une vis transporteuse.Le dispositif de projection, notamment centrifugeur, peut être monté sur un chariot mobile le long de la batterie de fours, sur des rails qui peuvent être disposés sur les passerelles de service ou dans le plan des rails de la machine de déchargement Le dispositif conforme à l'invention est raccordé ,d'une manière étanche aux poussières, à l'ouverture de chargement correspondante de chaque four à charger et est alimenté à partir d'un réservoir à charbon, monté en amont, qui contient la quantité convenable de charbon à utiliser. Une fois l'opération de chargement terme ée, le réservoir à charbon est amené au milieu ou à une extrémité de la batterie de fours où il est rempli de nouveau de charbon provenant de l'installation de préchauffage ou de soutes à charbon humide. L'invention est expliquée plus en détail ci-après à l'aide de certains de ses modes de réalisation, considérés à titre illustratif mais nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale schématique d'une chambre de four à quatre ouvertures de chargement et des dispositifs de chargement associés - la figure 2 est une vue en coupe schématique d'un premier mode de réalisation du dispositif de chargement - la figure 3 est une vue en coupe du détail s de la figu re 1 - la figure 4 est une vue en coupe latérale schématique d'un second mode de réalisation du dispositif de chargement - la figure 5 est une vue de face du dispositif de la figure 4 - la figure 6 représente schématiquement un troisième mode de réalisation du dispositif de remplissage ; et - la figure 7 est une coupe schématique suivant la ligne VII-VII de la figure 6. La figure 1 représente une chambre de four 1, dont le plafond 2 comporte quatre ouvertures de chargement 3. Dans chaque ouverture de chargement 3 est engagé un tube de projection 4 d'un dispositif de chargement, qui débouche à l'intérieur de la chambre de four 1. A chaque dispositif de chargement est associée une trémie de chargement 6 qui contient une quantité déterminée de charbon. Le plafond du four 2 est traversé par un tube ascendant 8 qui est raccordé, par l'intermédiaire d'une soupape d'arrêt 10, au barillet 9. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement la couche de charbon Il déposée dans la chambre de four 1, la distribution des particules de charbon à la sortie du tube de projection 4 étant représentée par les lignes en trait mixte 12.Cette distribution du jet de particules de charbon est obtenue à l'aide d'une pièce intérieure centrale 5 disposée à l'intérieur du tube de projection 4, comme le montre la figure 3. Comme on peut le voir sur la figure 1, chaque tube de projection 4 s'étend sur une longueur désignée par 56, au-delà du plafond du four 2 à l'intérieur de la chambre de four 1. Cette disposition assure quten cours du chargement, c'est-à-dire en position de fonctionnement des trémies de chargement 6 et aussi après que les trémies de chargement 6 ont été enlevées, lorsque la chambre de four 1 est remplie, il subsiste toujours, entre le charbon Il et le plafond du four 2, un espace collecteur de gaz à travers lequel les gaz peuvent s'écouler vers le tube ascendant 8 et à travers la soupape d'arrêt 10, dans le barillet 9. Le premier mode de réalisation, représenté en détail sur la figure 2, du dispositif de chargement, est constitué par une vis 13, disposée concentriquement à l'intérieur du tube de projection 4 et entrainéà grande vitesse par un moteur 14, par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission 15, la section droite du tube de projection 4 allant en diminuant lorsqu'on se rapproche de l'extrémité de sortie de la vis 13. Le tube de projection 4, qui fait saillie à travers l'ouverture de chargement 3 du plafond de four 2, est raccordé d'une manière étanche à cette ouverture à l'aide d'un joint annulaire 7 monté sur le tube de projection, qui s'applique sur le plafond du four 2. A l'extrémité d'entrée de la vis 13, le tube de projection 4 présente, dans sa paroi latérale, une ouverture d'alimentation 20, à travers laquelle le charbon est amené à la vis 13. Dans le mode de réalisation représenté, cette amenée du charbon est effectuée à l'aide d'une autre vis transporteuse 16, disposée horizontalement à l'extrémité de sortie de la trémie de chargement 6. Une channe 17, circulant dans un dispositif de guidage 19 et fixée au mécanisme de transmission 15, permet de déplacer verticalement le dispositif, la liaison entre l'ouvertu- re d'alimentation 20 et le tube de la vis d'alimentation 16 pouvant être supprimée grace à un joint d'étanchéité en forme de coquille ouverte vers le haut 18. Dans le second mode de réalisation, représenté sur les figures 4 et 5, du dispositif de chargement, au lieu d'une vis, on utilise un dispositif centrifugeur qui est constitué par un carter cylindrique fermé 23 dans lequel tourne une roue centrifugeuse munie de palettes 26 et entraSnée par un moteur 14. Le carter 23 comporte une tubulure d'entrée 25 qui est raccordée d'une manière étanche à la trémie de chargement 6. Le dispositif peut être déplacé verticalement au moyen d'une channe 17 qui cir cule dans un dispositif de guidage 19, l'étanchéité entre l'en- trée 25 et la trémie de chargement 6 étant assurée de la même manière que dans le dispositif de la figure 2. Le carter 23 comporte une tubulure 24, dirigée essentiellement de façon tangentielle, qui est reliée au tube de projection 4.On peut voir sur la figure 5 que la tubulure d'entrée 25 du carter 23 est disposée excentriquement. Cette tubulure 25 peut cependant être disposée au centre. Les dispositifs représentés sur les figures 1 à 5 sont montés sur un chariot mobile, suivant la direction longitudinale de la batterie de fours, au-dessus du plafond du four ou sur celui-ci. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure.6, le dispositif de chargement est disposé latéralement par rapport au four. Le dispositif centrifugeur se compose d'un carter 23 dans lequel tourne une roue centrifugeuse, munie de palettes 26 et entradnée par un moteur non représenté sur la figure. La tubulure tangentielle de sortie 24 est raccordée au tube de projection 4. La tubulure d'entrée 25 comporte une surface d'étant chéité 52 sur laquelle peut être appliquée, avec pression, au moyen d'un dispositif de commande 49 représenté schématiquement, la surface d'étanchéité d'un soufflet 50. Ce soufflet 50 entoure, d'une manière étanche, une trémie de chargement 6 dans laquelle sont disposés des volets de commande 43 pour le réglage du débit de charbon. Le'dispositif centrifugeur est monté sur un chariot 45 qui peut store déplacé, grtce à des galets 46 et à des rails 47, au moyen d 'un cylindre de commande 48, pour étre rapproché ou éloigné de la paroi latérale du four. Les rails 47 reposent, quant à eux, sur un chariot 44 mobile suivant la direction longitudinale de la batterie de fours. Dans le mode de réalisation représenté, le plafond du four 2 est plein. Dans la paroi latérale 30 du four est prévu un encadrement 3â pour la porte 32 du four, laquelle présente une ouverture d'aplanissement 33. Le carter 23 comporte un prolongemQnt 42 qui entoure la tubulure de sortie 24 et sur lequel est fixee, par une bride ,une tubulure d'étanchéité 35 laquelle entoure le tube de projection 4. A lTextrémité,située du cbté du four,de la tubulure d'étanchéité 35, celle-ci comporte un joint 34 qui s'applique d'une manière étanche contre l'ouverture d'aplanissement 33. Le tube de projection 4 comporte, entre la tubulure de sortie 24 et son embouchure, un tronçon élastique 51 rendu plus rigide par une plaque raidisseuse 53 disposée à sa partie inférieure ; cette plaque 53 comporte une charnière 55 disposée transversalement par rapport à la plaque raidisseuse 53 et au tronçon élastique 51. Gracie à l'élasticité du tronçon 51 et gracie à cette charnière 55 de la plaque raidisseuse 53, on peut régler verticalement l'obliquité du tube de projection 4. Du côté de l'embouchure du tube de projection 4 est fixé un tube de guidage 36 qui s'étend, en entourant le tube de projection 4, en direction de la tubulure de sortie 24 et est disposé à l'intérieur de la tubulure d'étanchéité 36, comme on peut le voir aussi sur la figure 7.Au tube de guidage 36, de chaque cEtéde celui-ci, sont fixés des axes 57 parallèles à la charnière 55, qui vont jusqu'à des paliers 54 prévus dans la paroi de la tubulure d'étanchéité 35. D'un c8té de la tubulure 35, l'axe 57 traverse le palier 54 au-delà de la tubulure d'étanchéité. A cette extrémité de l'axe 57 est fixé un levier 38 qui est relié, par l'intermédiaire d'une articulation 39, à un dispositif à cylindre et piston 40 qui peut être actionné par voie pneumatique ou hydraulique. Si, par exemple, le piston est articulé à l'articulation 39, le cylindre est articulé à une patte 41 du dispositif centrifugeur. Le coulissement du piston du dispositif 40 fait pivoter le levier 38, ce qui permet de régler l'obliquité de l'embouchure du tube de projection 4 par l'intermédiaire du tube de guidage 36 fixé au tube de projection 4. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà 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. REVENDICATIONS 1. Procédé pour le chargement, à l'aide de charbon humide ou préchauffé, des chambres de cokéfaction horizontales de batteries de fours à coke, dans lequel procédé une énergie cinétique est imprimée à des particules de charbon, lequel procédé est caractérisé en ce que l'énergie cinétique est imprimée aux particules de charbon par voie mécanique et que ces particules sont projetées dans la chambre de four, notamment par centrifugation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules de charbon sont projetées d'en haut dans les chambres de four. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un mouvement hélicoïdal est imprimé aux particules de charbon. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules de charbon sont projetées latéralementcgns les chambres de four, 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les particules de charbon sont projetées dans les chambres de four selon des trajectoires paraboliques réglables. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans les particules de charbon mises en mouvement mécaniquement, on injecte des quantités relativement faibles d'un agent se présentant sous forme de vapeur ou de gaz. 7. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif de projection, notamment centrifugeur, mécanique (13, 23) qui peut etre raccordé d'une manière étanche à une arrivée de charbon (6) et dont le tube de projection (4) peut autre introduit, d'une manière étanche, dans une ouverture de chargement (3, 33) ménagée dans une chambre de four (1). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de projection (13), notamment centrifugeur (23) est disposé au-dessus du plafond (2), comportant des ouvertures verticales de chargement (3), du four et peut etre déplacé avec son tube de projection (4) dirigé verticalement vers le plafond du four (2). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que l'embouchure du tube de projection (4 > fait , en position de fonctionnement, saillie d'une longueur notable à l'intérieur des chambres de four (1), de sorte qu'en dessous du plafond du four (2) subsiste toujours un espace collecteur de gaz suffisant, en communication avec le tube ascendant (8). 10. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de projection, notamment centrifugeur (23), est disposé latéralement par rapport aux chambres de four (1) et peut être déplacé avec son tube de projection (4) dirigé horizontalement, vers la paroi du four (30) présentant des ouvertures (33). 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'obliquité du tube de projection (4) est réglabie dans le plan vertical. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le tube de projection (4) comporte un tronçon élastique (51) et qu'au tube de projection (4) est accouplé un levier (38) susceptible autre actionné par voie mécanique, hydraulique ou pneumatique, de telle manière qu'un déplacement approprié de ce levier (38) produise un soulèvement ou un abaissement du tube de projection (4) par flexion du tronçon élastique (51) de ce tube. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que le dispositif centrifugeur est constitué par une roue à palettes tournant à l'intérieur d'un carter (23). 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le carter (23) comporte une entrée latérale (25) et une sortie tangentielle (24) raccordée au tube de projection (4). 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que le dispositif projecteur est constitué par une vis rotative (13 ) disposée coaxialement à l'intérieur du tube de projection (4), ce tube présentant dans sa paroi latérale une ouverture d'alimentation (20), située du c8té d'entrée de la vis. 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 15, caractérisé en ce que le dispositif de projection, no tamment centrifugeur, est monté sur un chariot mobile le long de la batterie de fours.