Brevet FR2367812A1 — publié le 19780512

L'invention concerne, d'une part, un procédé de captage et d'évacuation des fuites de gaz, provoquées lors de la cokéfaction ou lors de la carbonisation à basse température, en direction du collecteur des gaz, des fours à coke, au travers d'une fente située entre le bouchon de briques et la paroi du four et, autre part, une installation permettant de réaliser ce procédé. Les portes des fours à coke sont essentiellement appelées à assurer une étanchéité parfaite meme après une longue période d'utilisation. Or, parmi les types de portes actuellement connus, une faible partie seulement répond à cette exigence. La cause en est, avant tout, l'encrassement des éléments d'étanchéité par des composants goudronneux qui précipitent dans le gaz des cokeries. 1l est établi notamment que, pendant la phase de démarrage du processus de cokéfaction, le gaz sous haute pression essaie de s'échapper par les interstices des portes et par toutes les autres parties non étanches. La différence de température provoque, très rapidement, le dépôt de résidus crasseux.Ces résidus exigent d'ailleurs des opérations de nettoyage régulières et particulièrement onéreuses qui, en plus des effets dommageables qu'elles provoquent dans les chambres du four, laissées ouvertes pendant le nettoyage, altèrent les eléments dLktanchéité de manière telle qu'après une utilisation plus ou moins longue les types de portes actuellement connus ne présentent plus toutes les garanties d'étanchéité voulues. Différentes mesures ont déjà été proposées en vue d'éliminer ces défauts. Or, on s'est presqutexclusivement limité à des recherches dtamélioration de I'étanchéité des portes sans pour autant pouvoir éviter ltencrassement de celle - ci. On a proposé par exemple de fixer sur le corps de la porte plusieurs aretes d'étanchéité métalliques parallèles, disposees l'une derrière I'autre. Entre ces éléments d'étanchéitb on dirige ensuite, de I'extérieur, un gaz de barrage dont la pression est supérieure à la pression interne des chambres, dtune part, et à la pression de l'air ambiant, d'autre part. Cette mesure doit empêcher la fuite des gaz par les parties non étanches du four, étant donné que le gaz de barrage, en surpression, pénètre precisément dans cette chambre du four sans empêcher, toutefois, l'encrassement genant des portes et des éléments d'étanchéité. On connaft par ailleurs des dispositifs a'étanchéité pour les portes des fours à coke qui, maintenus à l'aide dtun dispositif de fixation sur une partie latérale du corps de la porte, comportent une tringle métallique intérieure et une tringle métallique extérieure, ainsi qu'une tringle en matériau souple, maintenue entre ces tringles métalliques et qui, en position de fermeture de la porte, adhèrent à une partie du cadre réservée à cet effet. Ce dispositif assure l'étanchéité avec la seule tringle en matériau souple, alors que les tringles métalliques n'ont pas à assurer l'étanchéité sur le cadre de la porte, ce qui rend superflue ltapplication manuelle de ces tringles métallique s, contre le cadre métallique de la porte.Par contre, une autre intervention manuelle importante s'impose du fait que le matériau souple de la tringle d'étan- chéité se comprime et doit donc régulièrement etre extrait d'entre les deux tringles métallique s. Ces efforts qui n'ont conduit à aucun résultat satisfaisants ne sont donc pas parvenus à retenir entièrement les gaz qui, lors du processus de remplissage, exercent une poussée atteignant 800 mm de colonne d'eau. Malgré le nettoyage minutieux, il apparaft qu'après une certaine période d'utilisation les portes ne révèlent plus qu'une étanchéité très amoindrie. Les portes non étanches des fours à coke sont sources de pollution et rendent les conditions de travail des équipes pénibles et insalubres. La combustion des gaz, s'echap- pant ainsi, provoque une usure importante et prématurée des portes et de leur cadre. Se basant sur le fait que la non étanchéité des portes des fours à coke pourrait etre évitée si l'on arrivait à évacuer les gaz poussant vers l'exté- rieur, c'est à dire si l'on pouvait aspirer ces gaz vers la chambre à gaz, l'invention tend à définir un procédé ainsi qu'une installation qui permettent de diriger, sûrement et rapidement, les gaz et notamment les gaz produits pendant la phase de démarrage de la cokéfaction, vers le collecteur des gaz en évitant ainsi, dans une large mesure, les encrassements provoqués par les gaz de cokerie et par les dépôts des éléments véhiculés par ces gaz. Ce problème est résolu par le fait que les gaz et notamment les gaz produits pendant la phase de démarrage du processus de cokéfaction et exertant une poussée vers lsextérieur sont dirigés, au travers d'une feuille étroite, de section définie, dans une fente élargie constituant un carneau, pour aboutir, pratiquement sans pression, dans la chambre à gaz d'abord et dans le collecteur des gaz ensuite. Un tel procédé assure l'étanchéité parfaite des portes, étant donné que, contrairement aux procédés appliqués jusqu'alors les tringles d'attaque n'ont à subir aucune pression et peuvent, le cas échéant, empecher les nuages de fumée de se répandre directement dans Itatmosphère. Le carneau nécessaire à un tel procédé peut etre soit creusé dans la maçonnerie du four, soit aussi, conformément à l'invention, aménagé entre le bouchon de briques et la paroi du mur, de manière que son dimensionnement se trouve défini par le fait que la section transversale du côté du bouchon de briques, tourné vers la porte de la cokerie, soit plus étroite que la section du côté de ce bouchon, tourné vers l'intérieur du four, à l'effet de quoi la partie du bouchon de briques située dans la cokerie s'élargit de manière à laisser subsister une fente étroite entre ce meme bouchon de briques et la paroi de la cokerie. Le dimensionnement et l'élargissement du carneau évoluent de manière que les gaz aboutissant à l'entrée de celui-ci puissent etre aspirés sans résistance notable et dirigés sur le collecteur de gaz.De cette manière, il ne se produit aucune surpression dans les deux carneaux, surpression qui pourrait chasser les gaz à travers les joints de battiture. Ces joints de battiture et leurs aretes d'étanchéité, qui ne sont donc balayées par aucune surpression, retiennent également les gaz résiduels. Par ailleurs, une telle installation évite que les déversements atteignent les carneaux, ce qui empeche la formation de ponce de laitier et, à fortiori, le bouchage des canaux. Les quantités infimes de produits de condensation qui peuvent encore se déposer ne provoquent guère une réduction notoire de l'espace libre des carneaux, convenablement dimensionnés.Les températures à l'intérieur de ces carneaux, relativement faibles par rapport aux températures à l'intérieur de la cokerie, ne provoquent ni craquage ni carbonisation à basse température La fente entre le bouchon de briques et la paroi de la cokerie est dimensionnée de manière que la porte de cette cokerie, y compris les installations de réglage et de commande actuelles, puisse être mise en place facilement et que la fente entre -le bouchon de brique et la paroi du four à coke s'obture rapidement avec des fines de charbon, ce qui fait que l'étanchéité de la porte se trouve réalisée dans un temps très court. Les essais ont démontré que les dimensions optimales étaient, d'une part, de 50 mm pour la largeur et 120 mm pour la profondeur du carneau et, d'autre part, de 15 mm pour la largeur de la fente. Avec un tel dimensionnement du carneau et de la fente, le gaz peut etre capté et évacué sans qu'il y ait une fuite quelconque par ailleurs. Avec un tel équipement, les portes des cokeries restent parfaitement étanches. Aucune fuite de gaz n'a pu être constatée même peu de temps après le chargement des chambres du four, période pendant laquelle on constate pourtant traditionnellement les fuites les plus importantes. En règle générale, le -bouchon de briques comporte des briques préfabriquées. Malgré un procédé de fabrication parfaitement adapté, il se peut qu'il soit endommagé sous l'effet d'un choc ou de toute autre intervention. Par aillolis, les angles ont a subir des sollicitations fort importantes provoquées par les variations de températures courantes et extrêmes, ainsi que par la sortie et la rentrée des portes du four à coke. Ainsi l'invention prévoit que l'extrémité du support des briques, tournée vers l'intérieur du four comporte une embase, dirigée tant vers Ifintérieur que vers l'extérieur et que la partie extrême de 1' embase dirigée vers l'extérieur se trouve sur la même ligne que l1arête extérieure du bouchon de briques.Cette embase extérieure confère à l'angle et, à fortiori, à l'ensemble du bouchon la stabilité indispensable, en même temps que se trouve ainsi défini et fixé avec précision le col le plus étroit entre le bouchon de briques et la paroi du four à coke. En règle générale, les portes des fours à coke se composent de pièces de fonte assemblées. Compte tenu de la forme particulière du support des bri que s, ltinvention prévoit un support en fonte de moulage et un bouchon de briques cuites préfabriquées. Les briques peuvent se loger facilement, une à une, dans le support et, en cas de besoin, être retirées rapidement et tout aussi facilement pour être à nouveau remises en place après la réparation. Les derniers temps, on tend de plus en plus à effectuer des réparations sur la maçonnerie des fours à coke et notamment sur les bouchons en matériau réfractaire pilonné ou projeté. Compte tenu de cette technique nouvelle, l'invention préconise que le bouchon de briques soit un matériau réfractaire pilonné et le support du bouchon une tale qui encadre et maintient notamment l'arête extérieure. Compte tenu des variations de températures importantes, qui agissent sur la porte de la cokerie, l'arête extérieure est protégée et maintenue utilement par cet élément en tôle. En vue d'assurer l'aspiration et ltévacuation du gaz dans la zone de la chambre à gaz dans de bonnes conditions, on peut prévoir l'élargissement de la fente à l'approche de cette chambre à gaz. Cet élargissement simplifie et facilite le passage du gaz du carneau dans la chambre à gaz. La fente entre le bouchon de briques et la paroi de la cokerie doit s'obturer dans les meilleurs délais de manière que le gaz ne puisse plus accéder dans le carneau ou alors que seule une infime quantité de ce gaz y accède encore. En vue d'améliorer ce processus, l'invention propose que la largeur du bouchon de briques stélargisse légèrement entre le four à coke et l'embase extérieure. Cette disposition facilite, dans une large mesure, l'obturation indispensable de la fente. On connaît de nombreuses formes de lames d'étancheité des joints de battiture. Initialement il avait été presquSexclusivement fait appel à des lames d'étanchéité affutées qui endommageaient obligatoirement l'arête du four à coke. Pour éviter ces avaries, on utilise depuis peu des lames d'étanchéité à deux ou à trois éléments qui, entre deux parties métalliques, comportent un élément saillant en matériau souple. Du fait que les joints de battiture sont moins sollicités, ou ne sont plus sollicités du tout, l'objet défini par l'invention est équipé de lames d'étanchéité à bouts arrondis. De par leur forme ces lames ne provoquent plus les avaries précitées de la porte de la cokerie. L'invention est commentée plus amplement ci-après en référence à un exemple de réalisation non limitatif en se reportant au dessin sur lequel la figure 1 représente une coupe transversale d'une partie de la cokerie avec la porte, et la figure 2 est une vue partielle représentant un ,oint de battiture. La poutre de blocage de la porte 3 est désignée par la référence 16, le crochet de blocage par la référence 17 et son élément de fixation sur le cadre 20 de la porte, par la référence 18. La référence 19 désigne une oreille de guidage fixée sur le cadre 20 de la porte 3, alors que la référence 21 désigne le boulon à crochet, avec écrou et rondelle, qui assure la fixation du joint de battiture voire de la lame d'étanchéité 13. Ces éléments équipent les portes modernes des fours à coke, ce qui rend la description de leur fonctionnement inutile. La situation schématisée représente une cokerie 4 alimentée en charbon à coke La porte 3 est mise en place et calée par la broche 22. Les gaz qui séjournent dans la cokerie 4 et notamment les gaz qui, au début du processus de cokéfaction exercent une poussée vers l'extérieur, peuvent tout d'abord pénét rer dans le carneau 1 en utilisant la fente 5 pour accéder ensuite dans la chambre à gaz et être aspirés dans le collecteur des gaz. Par rapport aux installations connues à ce jour, la largeur de cette fente 5 a été réduite à environ 15 mm à la suite de l'élargissement du bouchon de briques 2. Cette réduction a pour but de réduire le temps d'obturation de la fente 5 qui évolue entre la paroi 15 de la cokerie et le bouchon de briques 2.Le carneau 1 a été relargi en fonction de la forme géométrique spécifique du bouchon de briques 2 et de son support 6, de manière à supprimer la surpression et, à fortiori, les adhérences dans les carneaux 1. Le gaz provenant du four à coke 4 et pénétrant dans le carneau 1 est empêché de se répandre dans l'atmosphère par le joint de battiture, comportant le boulon à crochet 21, la lame d'étanchéité 13 et sa pointe arrondie 14. La figure 2 est une vue partielle sur laquelle on reconnaît la forme spécifique de l'arête 14. La lame d'étanchéité 13 peut etre réglée manuellement et comporte une pointe arrondie 14. Dans l'exemple de réalisation schématisé, le bouchon de briques 2 se compose de briques isolées maintenues par le support 6. Ce bouchon 2 est plus étroit dans la zone du support 6 que dans la zone du four 4, ce qui donne au carneau 1 sa grande section transversale voulue. La forme de la porte 3 et du système de verrouillage 16, 17, 18, 22 peut être choisie en fonction des besoins. Le support 6 comporte une embase 7 avec une partie extérieure 8 et une partie intérieure 9. La partie intérieure 9 assure la fixation du bouchon 2, alors que la partie extérieure 8 étaie et renforce l'arête extérieure de ce bouchon 2. Le support 6 en fonte de moulage dans le présent exemple de réalisation peut être réalisé, dans le cas où il est allié à un bouchon 2 pilonné, dans de la simple tôle en forme d'équerre. REVENDICATIONS 1) Procédé de captage et d'évacuation des fuites de gaz, provoquées lors de la cokéfaction ou lors de la carbonisation à basse température, en direction du collecteur des gaz des fours à coke, au travers d'une fente située, entre le bouchon de briques et la paroi du four, caractérisé en ce que les gaz et notamment les gaz produits pendant la phase de démarrage du processus de cokéfaction et exerçant une poussée vers l'extérieur sont dirigés, au travers dune fente étroite (5) de section définie, dans une fente élargie (1) constituant le carneau, pour aboutir pratiquement sans pression, dans la chambre à gaz d'abord et dans le collecteur des gaz ensuite. 2' Installation permettant la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce que la section transversale, du côté du bouchon de briques (2) tourné vers la porte (3) de la cokerie, est plus étroite que la section du côté de ce bouchon de briques (2) tourné vers ltintérieur du four (4), de manière telle que la partie de ce bouchon de briques (2) située dans la cokerie (4) s'élargisse pour laisser subsister une fente étroite (5) entre ce même bouchon de briques (2) et la paroi (15) de la cokerie. 3) Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les carneaux situés de part et d'autre du bouchon de briques (2) accusent chacun une largeur de 40 à 60 mm et de préférence 50 mm, alors que les fentes (5) situées également de part et d'autre de ce bouchon de briques (2) accusent une largeur de 10 à 25 mm et de préférence 15 mm. 4! Installation selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que llextrémité du support des briques (6), tournée vers l'intérieur du four, comporte une embase (7) dirigée tant vers l'intérieur que vers l'exté- rieur et en ce que la partie extrême de l'embase dirigée vers ltextérieur (8) se trouve sur la même ligne que l'arête extérieure (10) du bouchon de briques (2). 5) Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le support (6t est en fonte de moulage et le bouchon (2) en brique s cuites, préfabriquées. 6) Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le bouchon de briques (2) est un matériau réfractaire pilonné et le support (6) du bouchon, une tôle qui encadre et maintient notamment l'arête extérieure (10) 7) Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la fente (5) stélargit dans la zone de la chambre à gaz. 8) Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que la largeur du bouchon de briques (2) s'accroît légèrement entre le four à coke (4) et ltembase extérieure (8). 9) Installation permettant de réaliser ltétanchéité de la porte à l'atmosphère extérieure comportant un boulon à crochet, une lame d'étanchéité dotée d'une arête, réglable manuellement, caractérisée en ce que la lame d'étanchéité (13) comporte une arête (14) à pointe arrondie.