Brevet FR2414535A1 — publié le 19790810

La presente invention concerne un dispositif de captage et d'aspiration des fumees émises lors de l'enfournement du charbon sur un four à coke. Le dispositif s1 applique à un four à coke dans lequel ltenfournement du charbon est effectue à l'aide de pains de charbon broyé et aggloméré. Un four à coke comporte une série de cellules dans lesquelles on introduit le charbon pour effectuer llopération de cokéfaction. Chaque cellule destinée à recevoir le charbon constitue un conduit termine par deux ouvertures susceptibles entre fermées par des portes. L'opération de cokéfaction s'effectue en discontinu. Lorsque le coke est cuit, l'une des portes est déplacée pour dégager l'ouverture de de chargement de la cellule. La porte opposée est également enlevée par un appareil appelé arrache-porte . Une poutre,munie à son extrémite d'un bouclier ayant la dimension de la section de la cellule, est introduite dans la cellule, du côté opposé à l'ouverture de déchargement. Le déplacement horizontal de cette poutre provoque I'evacuation du coke. Chaque cellule possède, à sa partie supérieure, un orifice permettant aux gaz de pyrogênation de s'échapper. Cet orifice et prolongé par une colonne montante. Une conduite, appelée barillet, réunit les colonnes montantes d'une batterie. Une aspiration est assurée dans les colonnes par injection d'eau sous pression ou de vapeur. Les fumées aspirées sont envoyées à l'usine de sous-produits. Deux techniques de chargement du charbon dans les cellules sont utilisées. Selon une de ces techniques, le charbon est broyé et il est aggloméré de manière à constituer des pains relativement compacts, avant d'être enfourné dans les cellules. Cette opération d'agglomération du charbon s'effectue par pilonnage sur une machine. Chaque pain est introduit dans une cellule de cuisson en étant soutenu par une pelle. Pendant l'opération d'enfournement, la pelle est déplacée horizontalement de manière à transférer un pain de charbon aggloméré entre la machine d'agglomération et une cellule. Cette opération exige que la porte d'entrée de la cellule soit enlevée. Après enfournement du pain et retrait de la pelle, cette porte est remise en place de manière que ltopération de cokéfaction soit effectuée. Lorsque chacun des pains de charbon aggloméré est introduit dans la cellule, celle-ci est à une température élevée. De ce fait, chaque pain dégage des fumes qui tendent à s'évacuer par l'espace annulaire constitué entre l'ouverture d'entrée et ce pain. On a cherché à capter ces fumées d'enfournement. Une solution, déjà envisagée, consiste à aspirer les fumées d'enfournement en utilisant le système d'aspiration des fumées ménagé au-dessus du four. Toutefois cette solution est relativement inefficace. La La présente invention a pour objet un dispositif efficace de captage et d'aspiration de fumées d'enfournement adapté à un four à coke dans lequel le charbon est enfourné sous forme de pains. Le dispositif de captage et d'aspiration selon l'invention est adapté à un four à coke pourvu d'au moins une cellule comportant au moins une ouverture susceptible d'être fermée à l'aide d'une porte et d'un système servant à aspirer les fumées émises dans la cellule, le charbon étant enfourné par ladite ouverture sous et il est forme d'un pain de charbon aggloméré,/caractérisé par le fait qu?il comporte d'une part un cadre annulaire susceptible de fermer ltespace annulaire formé à l'extrémité de la cellule entre le pain et ladite cellule, ce cadre étant pourvu d'une ouverture permettant le passage d'un pain de charbon aggloméré et de moyens d'étanchéité pour assurer l'étanchéité entre l'ouverture et le pain, d'autre part des moyens de support et de déplacement de ce cadre propresà le déplacer entre une position de repos telle que la porte puisse être manoeuvrée et une position de travail, contre la cellule. Selon une caractéristique de l'invention, le cadre est profilé de manière à former, vers l'extérieur de la cellule, une chambre annulaire dont la section annulaire, perpendiculairement à l'axe d'enfournement, a une surface supérieure à la surface de l'espace annulaire formé entre la cellule et le pain de charbon. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de support et de déplacement du cadre comprennent un bras à l'extrémité duquel est monté le cadre, ce bras étant monté par l'intermédiaire d'une articulation sur un chariot mobile par rapport à la cellule, des moyens étant prévus pour faire pivoter le bras par rapport au chariot et pour déplacer ledit chariot. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se réf é- rant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexes. La figure 1 est une vue en élévation d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention. La figure 2 est une vue de dessus de la figure 1. La figure 3 est une vue selon III-III du dispositif représenté sur les figures 1 et 2. La figure 4 est une coupe selon IV-IV montrant, en détail, le cadre intégré dans le dispositif. La figure 5 est une coupe selon V-V montrant, en détail, le cadre du dispositif. Les figures 6 et 7 montrent le dispositif, en vue de dessus, à différentes phases de son fonctionnement. Le dispositif selon l'invention est adapté à un four à coke i. Ce four comporte une série de cellules 11 dans lesquelles le charbon est cokéfié. Ces cellules sont ménagées dans une maçonnerie réfractaire 12. Chaque cellule forme un conduit terminé à ses extrémités par des ouvertures qui peuvent être fermées par des portes de chargement 14 et par des portes de déchargement qui ne sont pas représentées. Des cadres métalliques 13 sont scellés dans la maçonnerie réfractaire du four de manière à entourer les ouvertures des cellules. Ces cadres servent d'appui aux portes 14. Chaque cellule possède, à sa partie supérieure, un orifice prolongé par une colonne montante 15. La colonne montante est réunie par un coude tubulaire 16 à une conduite d'évacuation 17, encore appelée barillet. Cette conduite 17 re çoit les gaz de distillation de l'ensemble des cellules du four et les achemine vers les ateliers d'épuration. On réalise I'aspiration des fumées dans les conduits 15, 16 et 17 en la créant une dépression en aval de/ colonne 15. Cette dépression est assurée habituellement par l'envoi d'eau sous pression ou de vapeur au moyen d'un injecteur 18 monté dans le coude 16. Le four est associé à une machine de chargement qui porte la référence 2 et qui n'est pas représentée en détail. Cette machine, appelée pilonneuse-enfourneuse, est disposée sur le côté du four, du côté des portes de chargement. Cette machine comporte une caisse de compactage 21 susceptible d'entre fermée par une porte 22. La machine reçoit du charbon broyé. Ce charbon est aggloméré par pilonnage dans la caisse de compactage. La machine comporte, au fond de la caisse, une pelle 23 au-dessus de laquelle est formé le pain 3 de charbon aggloméré. Cette pelle peut être déplacée horizontalement et parallèlement aux axes des cellules. Elle sert à introduire chaque pain de charbon dans une cellule. Cette machine peut se déplacer pependiculairement à l'axe de chargement de manière à servir l'ensem- ble des cellules du four. Chaque pain 3 de charbon délivré par la machine a une section rectangulaire et sa hauteur est nettement inférieure à la hauteur des cellules. Cette disposition ménage, entre la maçonnerie et le pain de charbon, un canal qui facilite l'écoulement des gaz. Le dispositif selon l'invention comporte un cadre métallique 4 de forme annulaire. Cette forme est due à une ouverture centrale 41 qui permet le passage du pain de charbon 3. La forme ex es dimensions du cadre sont adaptées pour qu'il puise fermer l'espace annulairelformé entre le pain de charbon 3 et la maçonne- ae 1 t interieur de la cellule riel,lorsqu'il est appliqué contre un cadre fixe 13 scellé dans la maçonnerie du four. Des moyens d'étanchéité sont prévus pour assurer l'étanchéité au gaz entre l'otrverture 41 du cadre et le pain 3 de charbon. Ces moyens d'étanchéité sont constitués par des lames verticales 42 et horizontales 43. Ces lames sont en acier et sont flexibles. Elles sont fixées sur le bord de l'ouverture 41 et frottent contre le pain de charbon. Le cadre métallique 4, du fait qu'il est, en fonctionnement, appliqué contre un cadre fixe 13, est pourvu de moyens d'étanchéité assurant l'étanchéité avec ce cadre fixe. Ces moyens d'étanchéité sont constitués par des lames métalliques flexibles 45 et 46. Le cadre est profilé de manière à constituer, à l'extérieur de la cellule, une chambre annulaire 47. La surface d'une section annulaire, c'est à dire perpendiculaire à l'axe d'enfournement, est supérieure à la surface de l'espace 19 annulaire/ formé entre le pain de charbon 3 et la maçonnerie. Les figures 4 et 5 4 montrent que, lorsque le cadrelest appliqué contre le cadre 13 , les fumées venant des côtés latéraux et de la partie inférieure sont collectées dans la chambre annulaire. Ces fumées montent ensuite dans le cadre et elles sont évacuées à la partie supérieure de ce cadre. Elles sont ensuite canalisées entre le pain de charbon et la maçonnerie et elles sont ensuite aspirées par la colonne montante 15.Le cadre est constitué par des profilés tels que des cornières ou des profilés en U tournant leur concavité vers le pain de charbon. Les lames d'étanchéité 42 ou 43 sont montées sur le cadre de manière à etre situées à l'extérieur de la maçonnerie. Le cadre peut être pourvu, à la partie inférieure, d'une trappe 48 permettant l'évacuation périodique des poussières et le nettoyage de la partie inférieure. Le cadre d'étanchéité 4 est monté sur un ensemble de support et de déplacement. Cet ensemble permet de déplacer le cadre entre une position de repos, représentée sur la figure 6, telle que la porte de la cellule puisse être manoeuvrée et une position de travail selon laquelle ce cadre est appliqué contre le four. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures, cet ensemble de support com- porte essentiellement un bras 5 et un chariot 6. Le cadre d'étanchéité 4 est monté à l extrémité du bras 5. Le cadre peut pivoter par rapport au bras 5 autour d'un axe d'articulation 51. Le bras comporte à son extrémité deux bras 5 3 entre lesquels le pain de charbon 3 peut passer. Le cadre est muni d'attaches articulées sur ces bras par les axes d'articulation 51. Le bras 5 est supporté par le chariot 6. I1 peut pivoter par rapport au chariot autour d'un axe d'articulation 52. De les préférence l'axe d'articulation 52 est vertical. De meme i axeSd'articulation 51 sont de préférence verticaux. Le pivotement du bras 5 par rapport au chariot 6 est provoqué par un vérin 71. Le chariot 6 peut rouler à l'aide de roues sur un chemin de roulement rectiligne 61 qui est disposé parallèlement à l'axe de déplacement de la pelle 23 définissant l'axe d'enfournement. Le déplacement du chariot le long du chemin de roulement est provoqué par un vérin 72. Le chariot 6 peut être déplacé perpendiculairement à l'axe d'enfournement de manière à déplacer le cadre d'étanchéité devant les différentes cellules. A cet effet, le chariot 6 est avantageusement supporté par la machine de compactage 2. Une hotte de captage des fumées 81 est disposée au dessus de l'ouverture de chargement. Cette hotte est reliée par une gaine à une installation d'aspiration et de lavage des fumées 82. Cet ensemble de captage 8 a pour fonction d'aspirer les fumées pouvant sortir de la cellule entre le moment où le cadre d'étan- chéité 4 est retiré, après enfournement d'un pain,et le moment où l'appareillage arrache-porte, généralement embarqué sur la machine 2, remet la porte pour fermer la cellule. Pendant ce temps la machine 2 se déplace perpendiculairement à l'axe d'enfournement. L'ensemble de captage comprenant la hotte 81 doit rester fixe pendant que la machine 2 se déplace.La hotte de captage peut être supportée par l'intermédiaire d'un bras articulé sur la machine d'enfournement ou par un chariot mobile parallèlement à l'axe de translation de cette machine. La partie assurant l'aspiration peut être montée sur la machine d'enfournement. Le fonctionnement du dispositif va maintenant être décrit en se référant aux figures, notamment aux figures 6 et 7. Dans la position représentée sur la figure 6, le bras 5 portant le cadre d'étanchéité est replié de manière à dégager les ouvertures de chargement des cellules. La machine 2 comprend un arrache-porte et une poutre munie à son extrémité d'un bouclier susceptible de pousser les pains de charbon dans les cellules de manière à les évacuer. A la fin de l'opération de cokéfaction, l'arrache-porte et le bouclier sont manoeuvrés. Le cadre occupe alors la position de repos représentée sur la figure 6. La machine d'enfournement 2 est déplacée de manière à amener la caisse de compactage dans l'axe de la cellule à charger. La porte avant 22 de la caisse de compactage est ouverte au moyen d'un vérin. Le vérin 71 fait pivoter le bras 5 de manière à amener le cadre d'étanchéité 4 dans l'axe du pain de charbon 3. Le dispositif est alors représenté sur la figure 7. La pelle 23 avance le pain de charbon vers la cellule. Le pain de charbon traverse le cadre d'étanchéité. traversé Dès que la pelle 23 a le cadre d'étanchéité, le vérin 72 commande le déplacement du chariot 6, parallèlement à l'axe de translation de la pelle. La pelle et le chariot 6 avancent simultanément jusqu'à ce que le cadre d'étanchéité soit appliqué contre le cadre fixe 13. Le cadre fixe est pourvu de bossages servant à centrer la porte et ces bossages peuvent également servir à centrer le cadre d'étanchéité. Le circuit hydraulique d'alimentation du vérin 72 est taré à une valeur convenable qui correspond à un effort souhaitable pour l'application du cadre d'étanchéité contre le cadre fixe. Le cadre d'étanchéité étant arrêté, l'enfournement se poursuit. Le cadre d'eXtanchéité isole la cellule de l'extérieur. Les fumées sont aspirées dans le sens allant du cadre d'étanchéité vers la porte de déchargement. Le point de dé pression est constitué par l'orifice de la colonne montante 15. Les fumées émises sur les cotés et à la partie inférieure circulent comme cela a été expliqué précédemment. Le pain de charbon coulisse dans l'ouverture du cadre d'étanchéité pendant l'enfournement, les lames d'étanchéité assurant ltétanchéité. Lorsque l'enfournement du pain est terminé, la pelle 23 est retirée. Le vérin 72 commande le recul du chariot 6 par rapport à la cellule ce qui provoque le recul du cadre d'étanchéité. Ce déplacement selon l'axe d'enfournement permet le déplacement latéral du cadre d'étanchéité. En effet, un déplacement latéral qui ne serait pas combiné à un tel déplacement selon l'axe d'enfournement, serait gêné par les profilés verticaux maintenant la maçonnerie du four et par les frottements. La machine d'enfournement 2 opère une translation pour présenter son appareil arrache-porte en face de la cellule qui vient d'être chargée. Pendant la période de temps comprise entre. le recul du cadre d'étanchéité et la mise en place de la porte, ensemble de captage- 8 est mis en marche. Selon une variante, le cadre d'étanchéité 4, au lieu d'être embarqué sur la machine d'enfournement, est porté sur un chariot indépendant de cette machineet susceptible de se déplacer perpendiculairement à l'axe d'enfournement. Le cadre d'étanchéité est alors monté sur le chariot par l'intermédiaire d'un mécanisme de déplacement. Ce mécanisme est susceptible de donner à ce cadre un mouvement de translation et un mouvement de dégagement latéral par rapport au chariot. On peut prévoir de relier, par une gaine , la chambre ménagée dans le cadre d'étanchéité à un système d'aspiration des fumées indépendant du système d'aspiration monté sur le four pour le captage des gaz de pyrogénation. Dans une variante, le cadre d'étanchéité 4 crée une chambre annulaire entourant le pain de charbon, cette chambre étant relativement étanche tant vis à vis de l'extérieur que vis à vis de l'intérieur de la cellule. Des moyens d'étanchéité completent les moyens d'étanchéité 42 et 43 de manière à créer deux barrières d'étanchéité espacées selon l'axe du pain de charbon. Un gaz inerte est injecté sous pression dans la chambre créée dans le cadre. Cett e chambre surpressée assure l'étanchéité. Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer des variantes et perfectionnements de détails de même qu'envisager l'emploi de moyens équivalents. Le système d'aspiration par la colonne montante pourrait être si nécessaire complèté par une aspiration additionnelle reiiazt le four en chargement au four voisin. Ce dernier four étant en fin de cuisson et donc en dépression, il serait lui-même sous l'effet d'une aspiration par sa colonne montante. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de captage et d'aspiration des fumées d'enfournement d'un four à coke pourvu d'au moins une cellule comportant au moins une ouverture susceptible d'être fermée à l'aide d'une porte et d'un système servant à aspirer les fumées émises dans la cellule, le charbon étant enfourné par la dite ouverture sous forme d'un pain de charbon aggloméré, caractérisé par le fait qu'il comporte dtune part un cadre annulaire susceptible de fermer l'espace annulaire formé à l'extrémité de la cellule entre le pain et la dite cellule, ce cadre étant pourvu d'une ouverture permettant le passage d'un pain de charbon aggloméré et de moyens d'étanchéité pour assurer l'étanchéité entre l'ouverture et le pain, d'autre part des moyens de support et de déplacement de ce cadre propres à le déplacer entre une position de repos telle que la porte puisse être manoeuvrée et une position de travail, eontre la cellule. 2.- Dispositif de captage et d'aspiration des fumées d'enfournement d'un four à coke selon la revendication , caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'étanchéité propres à assurer l'étanchéité entre le cadre et la cellule. 3.- Dispositif de captage et d'aspiration des fumées d'enfournement d'un four à coke selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le cadre est profilé de manière à former, vers l'extérieur de la cellule, une chambre annulaire dont la section annulaire, perpendiculairement à l'axe d'enfournement, a une surface supérieure à la surface de l'espace annulaire formé entre la cellule et le pain de charbon. 4.- Dispositif de captage et d'aspiration des fumées d'enfournement d'un four à coke selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens de support et de déplacement du cadre comprennent un bras à l'extrémité duquel est monté le cadre, ce bras étant monté par l'intermédiaire d'une articulation sur un chariot mobile par rapport à la cellule, des moyens étant prévus pour faire pivoter le bras par rapport au chariot et pour déplacer le dit chariot. et 5.- Dispositif de captage/dtaspiration des fumées d'enfournement d'un four à coke selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le cadre est monté sur le bras par l'intermédiaire d'une articulation. 6.- Dispositif de captage et d'aspiration des fumées d'enfournement d'un four à coke selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le cadre est muni, à la partie inférieure, d'une trappe de nettoyage. 7.- Dispositif de captage et d'aspiration des fumées d'enfournement d'un four à coke selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens d'étanchéité assurant l'étanchéité entre l'ouverture du cadre et le pain de charbon sont constitués par des lames flexibles fixées sur le cadre et frottant sur le pain. 8.- Dispositif de captage et d'aspiration des fumées d'enfournement d'un four à coke selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'll comporte au moins une gaine connectant la chambre formée dans le cadre au système d'aspiration.