Brevet FR2305484A1 — publié le 19761022

La présente inventIon concerne un our pour 'e dégazage et la cokéfaction e combustibles solides. On dégaze et cokéfie les combustibles solides par un chauffage direct ou indirect dans des fours constitués et reve- tus à ltintérieur, essentiellement, de matières résistant à la chaleur et/ou de matières réfractaires. Ces fours se presentent sous des formes de réalisation différentes selon la nature du combustible solide utilisé, des paramètres de qualité du ou des produits finaux et du rendement exigé. I1 est propre à ces fours que leur partie résistant à la chaleur ou réfractaire est réalisée stu moyen de briques formées manuellement ou à la machine et qui ont été cuites à une'tempé rature supérieure à celle qu'elles doivent supporter plus tard lors de leur utilisation. On tend à adapter la qualité de la matière constitutive des briques aux sollicitations auxquelles ces dern@ères sont soumises par suite de la température, des char ges statiques, de l'usure mécanique et de la corrosion chimique. Les fours pour le dégazage et la cokéfaction de combus tibles solides présentent l'inconvénient que les briques pour la réalisation de leur partie résistant à la chaleur ou réfrac taire ne peuvent être pressées et cuites de façon économique dans la brigueterie que si leurs dimensions ne dépassent pas 250 x 150 x 200 mm et lorsqu'on ne doit pas réaliser des briques de formes compliquées. Dans le cas de dimensions plus importan tes, on se trouve fréquemment confronté à des problèmes résul * tant d'écarts non négligeables et inadmissibles de la dimension nominale et de défauts superficiels extérieurs. Par fuite de la limitation de la grandeur des briques, la maçonnerie comporte un grand nombre de joints. Le mortier des joints est moins dur, moins serré, moins résistant à la chaleur ou moins réfractaire que la matière des briques du fait qutil doit contenir des substances piastifiantes facilitant sa mallés- bilité. La granulométrie fine du mortier constitue une autre raison pour une contraction telativement importante et un manque d'étanchéité des joints de mortier. Les écarts de dimension nominale non négligeables, mais encore admissibles, se produi sant lors du séchage et ae la cuisson des briques, ne permettent pas de réduire l'épaIsseur des joints en dessous d 'une certaine valeur. Lorsqu'il s'agit de briques déjà cuites, les possi@ili- tés de réaliser une maçonnerie étanche au gaz au moyen d'un assemblage à queue d'arende sont très limitées. La hauteur du profil mâle est au maximum 15 mm et n'oppose pas une résistance suffisante au passage des gaz. Cette résistance ne peut être augmentée qu'en rehaussant sensiblement le profil. Cependant, il est pas possible de réaliser un profil pas crevé pour Tes briques cuites par suite des dfflcultés que pose un tel profil lors da pressage et des déformations et des fissures sparaissant au cours de la cuisson. Un profil plus élevé est également plus fragile ce qui constitue un inconvénient pour le transport des briques. En conséquence, les joints de la maçonnerie sont des points faibles du four où l'usure se manifeste en premier lieu. Etant donné que le nombre de joints est très élevé dans ces fours, la durée de service de ces derniers est relativement courte. La réalisation de la maçonnerie en utilisant de-s briques de petites dimensions nécessite un grand effort manuel-aussi bien pour la fabrication de ces briques que le montage. Les installations pour la cuisson préliminaire des briques sont également très onéréuses et le pourcentage de rebut lors de la fabrication est très élevé . l'emploi de dispositifs de levage pour le montage des briques dans le four ne constitue pas une économie. On choisit généralement comme matière pour les briques des chamottes à base de quartz et de silicate. Dans certains cas d'utilisation, il existe des solutions qui satisfont, d'une part, les exigences en ce qui concerne l'étanchéité au gaz, la résistance à la température, à l'usure et à la corrosion chimique et qui permettent, d'autre part, de fabriquer des briques présentant des formes relativement compliquées. La construction combinée connue des fours pour la cokéfac- tion de la houille,et conçue sous la forme d'un four horizontal à chambres qui se distingue ar un four supérieur réalisé en briques à base de silicate et par un four inférieur en briques à base de silice, présente de plus l'inconvénient que le four inférieur ne supportant qu'une température nettement inférieure à celle du four supérieur limite relativement vite une augmentation du rendement ce tels fours, malgré que le four supérieur ne sbit pas encore arrivé à la limite e son rendement.Il n'est pas possible de remédier à cet inconvénient parce que es matières qui permettraient d'augmenter pour le four inférieur la température admissible ne conviennent pas à la fabrication de briques présentant les formes compliquées nécessaires. Le prix de revient très élevé de ces briques diminuerait également de façon sensible la rentabilité de l'installation. Pour des fours destinés à la cokéfaction du lignite au moyen d'un chauffage indirect, les chamottes à base de silicate et à base de silice ne sont pas appropriées du fait qutelles sont détruites par la cendre de lignite basique en raison de leur propriété aeide au-dessus du point de fusion de leurs cen dree. Des matières basiques et plus résistantes sont d'un prix sensiblement plus élevé et ne permettent la réalisation rentable de briques que sous des formes simples et sans assemblage à queue d'aronde. On est en conséquence obligé de limiter la température de service de ces fours à 1 2000C et on doit se contenter du- ren- dement qui correspond à cette température. On connatt de plus des fours dont la partie résistant à la chaleur et/ou réfractaire est réalisée, de façon monolitique et suivant le procédé en pisé, à partir-de matières céramiques ne durcissant qu'à la température de service. Ce procédé permet, en effet, de supprimer le grand nombre de joints et la fabrication compliquée des briques, mais il n'a pas pu s'imposer en raison de la non-uniformité des parois qui par suite des inclusions d'impuretés, inévitables au cours du damage, et du comportement de dilatation non homogène pendant le début du chauffage, ce qui réduisait la durée de service de ces fours de façon importante. La présente invention a pour objet d'augmenter la durée de service et le rendement des fours tout en réduisant la dépense élevée, le pourcentage du rebut lors de la fabrication des briques et le travail manuel pénible, de permettre l'utilisation d'appareils de levage et de raccourcir le temps nécessaire à la préparation de la matière et = la construction. L'invention vise en outre à supprimer la contrainte lors du choix de matières précuites, du fait que certaines matières ne conviennent pas à la fabrication de briques de formes compliquées. l'Invention a également pour but ce réduire le rand non bre et 1a perméabilité au Zaz des joints de la maçonnerie, d'aug- menter la résistance thermique de la maçonnerie résistant à la chaleur et réfractaire, notamment lorsqu'il s'agit de construc- tions combinées, d'améliorer, en outre, l'étanchéité au gaz, la résistance a l'usure et à la corrosion chimique, de simpli- fier les formes et la fabrication des briques résistant à la chaleur et réfractaires, de mécaniser le transport et le montage de ces dernières par suite (le l'emploi d'appareIls de levage et d'augmenter la gamme des @atières utilisables. Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu par un four destiné au dégazage ou la cokéfaction de combustibles solides dont la parte résistant à la chaleur et/ou réfractaire est réalisée au moyen d'éléments de grande surface, non cuits, agglomérés à froid et présentant une hauteur comprise entre 200 et 1 030 mm, une longueur comprise entre 300 et 1 500 mm et dont la largeur est adaptée aux conditions technologiques.L'étanchéité des joints est obtenue par une construction à liaisons dont les composantes essentiels sont constitués par des éléments d'étanchéité à section carrée, rectangulaire, trapézoïdale, circulaire ou elliptique qui s'engagent d'une profondeur d'au moins 25 mm dans des évidements, d'une forne géométrique identique, des éléments d construction adjacents. L'efficacité de cette construction par assemblage est encore améliorée par suite de l'utilisation d'un mortier spécial comportant des grains d'agrégat d'une taille supérieure à 1 mm et dont la proportion par rapport la quantité de mortier totale se situe entre 10 et 50%. Les éléments d'étanchéité, réalisés de préférence dans la même matière que les éléments d@ construction, peuvent être reliés solidement avec l'un des deux éléments de construction avoisinants. Pour la construction de ces derniers, on utilise par exemple, d béton résistant à la chaleur et/ou du béton fractaire. La liaison des bétons réfractaires- et des mortiers spéciaux est obtenue, de préférence, par voie chimique au moyen de silicates, de sulfates ou de phosphates et/ou des mortiers à base de ciments et/ou de matières plastiques. Les propriétés chimiques et @hysiques ainsi que la configuration extérieure des éléments de construction sont adaptées aux conditions technologiques changeant d'un endroit à l'autre à l'intérieur du fo-ur. n conséquence, les éléments de construc tion du four aux endroits exposés à l'usure sont ré@lisés avec des bétons réfractaires particulièrement résistant ; l'usure. On peut obtenir le même effet avec une couche durcie à froid et résistant à l'usure laquelle a été appliquée ü projetée sur des éléments de construction dtune plus faible résistance, ou encore au moyen d'éléments qui comportent une couche d'antiusure en céramique cuite, dont la face arrière porte de préférence, un relief en queue d'aronde afin d'augmenter l'adhérence. Aux endroits exposés directement à 12 flamme ou destinés à l'é- change de chaleur, le four est équipé d'éléments de construction en béton résistant à la chaleur et/ou réfractaire présentant une conductivité thermique d'au moins 1,5 koal/m h C. Dans le four suivant ltinvention, la surface occupée par les joints est de 50 à 829 inférieure à celle des fours antérieurs. L'étanchéité au gaz-des joints subsistants augmente sen siblement par suite des dimensions plus exactes et de ltencas- -trement profond les uns dans les autres des éléments de constraction et-ónsdeutif à ltemploi des éléments d'étanchéité selon l'invention. De ce fait, la durée de service du four ne dépend plus en premier lieu des propriétés chimiques et physiques moins bonnes des joints mais est déterminée par les propriétés nettement plus favorables des éléments de construction de grande surface. Lors de la cokéfaction du lignite, on peut travailler avec un rendement, qui est sensiblement supérieur à celui obtenu à ce jour, en utilisant le four suivant l'invention dont la partie résistant à la chaleur et/ou réfractaire est constituée par des éléments de construction à caractère basique, non cuits, agglomérés à froid, présentant une grande résistance à l'usure et une bonne conductivité thermique. L'invention permet également d'augmenter considérablement la température du four inférieur et en conséquence d'améliorer le rendement lors de la cokéfaction de la houille. Par suite de la suppression de la cuisson, le prix de revient de la fabrication des éléments de construction est sensiblement abaissé. L'utilisation de procédés de fabrication, largement mécanisés et automatisés, augmente la productivité, réduit le rebut et permet d'éliminer, dans une large mesure, le travail manuel pénible. La qualité se trouve également améliorée en rai son des po@@itilités de @ontage nouvelles. Le temps, nécessaire à la construction du four, est raccourci par suite de l'emploi d'appar@ils de levage, réduisant le travail manuel et améliorant les conditions de travail des monteurs. Un autre avantage de l'invention réside dans le fait que la fabrication de ces éléments de construction est très rapide ce qui amdliore leur disponi@ilité par rapport à celle des briques cuites. Ceci permet de raccourcir le délai s'écoulant entre a commande et la livraison des éléments de construction. Cet avantage ainsi que celui du pontage plus rapide conduisent à un abais@ement sensible du temps nécessaire à la réalisation d'un four. L'invention est expliquée en détail à l'aide des exemples ci-dessous : EXEMPLE 1 les fours destinés à la cokéfaction des lignites au moyen d'un chauffage indirect sont maçonnés manuellement avec des briques précuites en chamotte de silice ou de silicate. as cendres de lignite basiques présentent, par rapport à des matières d'une réaction netterent plus acide, une telle agressivité que la durée de service d'une instillation est très courte lorsque les températures de service sont supérieures au point de fusion des cendres et ceulement une matière à caractère basique serait appropriée aux conditions technologiques.En raison des conditions de moulage et de cuisson difficiles, cette matière ne permet pas une fabrication économique des briques d'une forme relativement compliquée et nécessaires pour le four de cokéfac- tion du lignite. Pour cette raison, on est obligé de limiter la température de service à 1 200 C tout en acceptant le rendement réduit qui en résulte. Conformément à l'inventIon, les chambres et les carneaux du four sont par contre réalisés avec des éléments de construction de grande surface et en un béton réfractaire résistant à l'usure, à caractère basique et présentant une conductivité thermique élevée. On assemble, de façon étanche au gaz des éléments de construction de préférence d'une longueur de 745 mm, d'une hauteur de 200 mm et d'une largeur de 150 mm par l'inter médiaire d'éléments d'étanchéité d'une hauteur de 25 mm, d'une largeur moyenne de 55 mm et de section trapézoidale dont chacun est relié, de façQn fixe, avec l'un des éléments de construction avoisinants.Les joints sont réalisés avec mortier spécial lié au silicate et comportant 20* d'agrégat de taille supérieure à 1 mm. L'invention permet une diminution de 30% de la surface occupée par les joints La durée de service de ltins- tallation se trouve augmentée. La température maximale admissible du four peut être augmentée jusqu'à 13500C sans pour autant créer un danger pour la longévité du four. Le rendement de@ce dernier croît alors de 40%. la fabrication des éléments préfa- briqués s'effectue, avec un faible rebut, au moyen d'une bétonneuse automatique et le montage est réalisé en utilisant des appareils de levage. On raccourcit ainsi de 15% le temps de montage.Les éléments de construction sont disponibles rapidement t en quantité suffisante de sorte que l'on peut réduire le temps de réalisation total du projet au moins de trois mois. EXEMPLE 2 les fours pour la cokéfaction de la houille sont réalisés manuellement et comportent une partie supérieure, constituée par des briques en chamotte de silicate, et une partie inférieure en briques de silice. Tandis que la partie supérieure présente, lors d'une température de service de 1350 C, encore une marge de sécurité de 3000 jusqu'à la température limite tolérée par la matière, cette marge de sécurité n'est que de 1000 pour la partie inférieure du four. Oonformément à l'invention, la partie inférieure du four est, par contre, réalisée avec des éléments de construction de grande surface qui sont composés de bétons réfracteires, liés au silicate et présentant à froid une grande résistance à la pression. On choisit alors pour la partie supérieure, travaillant sous une température plus élevée, un béton qui peut supporter des températures pouvant atteindre 14500C. Des éléments, présentant de préférence une longueur de 910 mm, une hauteur de 330 mm et une largeur de 250 mm, sont assemblés en vue de constituer une maçonnerie étanche au gaz, en intercalant des -léments d'étanchéité de section carrée et qui pénètrent d'une profondeur de 60 mm dauis chacun des éléments de construction avoisinants. Les joints pcnt bouchés au moyen d'un mortier spécial lié au silIcate et comportant 30* d'agrégat de taille supérieure L 1 mm.En conser vunt la même marge de sécurité dans la partIe inférieure du four ue ian la le réalisation connue, la température de service dans a partie supérieure du four peut être relevée d'au moins 50C ce qui augmente le rendement du four de 10%. La surface occupée par des joints est réduite de 50* et la durée de service augmente de façon correspondante. L'invention permet la fabrication automatique- des éléments de construction et réduit le pourcentage de rebut. Le montage s'effectue exclusivement à l'aide de disposi- tifs de levage permettant ainsi un raccourcissement de 20% du temps de montage. les éléments sont disponibles rapidement et en quantité suffisante. Par suite de la réduction du temps nécessaire à la fabrication des différents éléments et au mcntage, le temps total pour la réalisation du projet diminue d'-au moins trois mois. REVENlICTi0NS 1 - Pour pour le dégazage et la cokéfaction de combustibles solides, caractérisé en ce que la partie résistant à la chaleur et/ou réfractaire est réalisée au moyen d'éléments de grande surface, non cuits, agglomérés à froid et présentant une hauteur comprise entre 200 et I OOQ mm, une longueur comprise entre 300 et 1 500mm et dont la largeur est adaptée aux condi tions technologiques, ces éléments étant assemblés pour former une maçonnerie du fait que les éléments d'étanchéité à section carrée, rectangulaire, trapézoSdale, circulaire ou elliptique s'engagent d'une profondeur au moins de 25 mm dans des évidements d'une forme géométrique identique des éléments de construction adjacents tandis que les joints sont bpuchés au moyen d'un mor ::tier spécial auquel est incorporé un agrégat d'une taille supérieure à 1 mm et dans une proportion de 10 à 50. 2 - Pour suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments d'étanchéité sont réalisés de préférence dans la même matière que les éléments de construction et sont reliés avec~l'un de deux éléments de construction avoisinants. 3 - Pour suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les éléments de construction sont en béton résistant à la chaleur et/ou réfractaire. 4 - Pour suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la liaison des bétons réfractaires et des mortiers spéciaux est de préférence une liaison chimique au moyen de silicates, sulfates ou phosphates et/ou est réalisée par des ciments et/ou des matières plastiques. 5 - Pour suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les propriétés physiques et chimiques ainsi que la configuration extérieure des éléments de construction sont adaptées aux conditions technologiques changeant dtun endroit à l'autre à l'intérieur du four. 6 - Pour suivant l'une des revendications i à 5, caractérisé en ce que les éléments de construction sont constitués par des bétons particulièrement résistants aux endroits du four exposés à l'usure et/ou sont revêtus d'une couche de béton résistant à l'usure, agglomérée à froid ou appliquée par projection ou en ce qu'il est prévu une couche de revêtement en matière céramique précuite dont la face arrière est en queue d'aronde afin de favoriser l'adhérence. 7 - Four suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les éléments de construction destinés à des endroits du four exposés directement à la flamme ou servant à l'échange de chaleur sot réalisés en béton résistant à la chaleur et/ou réfractaire d'une conductivité thermique d'au moins 1,5 kcal/m h C.