Brevet FR2491943A1 — publié le 19820416

L'invention concerne un procédé adapté pour diminuer les émissions de particules solides pendant qu'une charge de coke est refoulée d'un four à chambre horizontale, dans lequel le mélange chaud d'air, de gaz et de poussière formé au-dessus du gâteau de coke, qui s'effondre dans un wagonnet d'extinction, est évacué de façon isolée de l'air ambiant et largement débarrassé de ses constituants solides par le fait que l'évacua- tion du mélange air-gaz-poussière s'effectue en tirant parti de la force thermique ascensionnelle, le mélange, à l'état canalisé, étant soumis à un écoulement dirigé de bas en haut et exposé à un arrosage de liquide qui fixe les constituants solides. L'invention concerne aussi une cheminée pour la mise en oeuvre du procédé. Pour éjecter une charge de coke des fours à chambre hori- zontale, il est connu d'utiliser une machine à refouler qui refoule le gâ- teau de coke dans un chariot guide-coke par l'intermédiaire duquel ce gâ- teau tombe dans un wagonnet d'extinction. A l'aide de ce wagonnet d'ex- tinction, le coke est transporté jusqu'à une tour d'extinction et éteint au moyen d'eau. Pendant le processus de refoulement, par suite du gradient élevé de température entre le gâteau de coke sortant et l'air ambiant, il se produit un fort vent thermique ascendant. Les particules de poussière adhérentes et libérées pendant l'effondrement du gâteau de coke, ainsi que les gaz produits par une combustion partielle qui intervient immédiate- ment, sont entraînés vers le haut par ce vent ascendant et deviennent vi- sibles sous la forme d'une émission notable de poussière. Après la fin du processus de refoulement, lorsque le coke s'est calmé dans le wagonnet d'extinction et que les particules de poussière détachées et flottantes se sont échappées en tourbillon, on ne peut plus observer d'émissions de poussière de coke, à part les émissions qui résultent de la combustion. Pour empêcher l'émission de poussière de coke, il est connu d'arroser directement d'eau le coke qui s'effondre, au moyen d'un disposi- tif d'arrosage installé sur le chariot guide-coke. Etant donné que le cha- riot guide-coke ne comporte pas de dispositifs pour évacuer les particules solides retenues par les gouttelettes d'eau, les émissions continuent de se déposer plus ou moins loin de la source d'émission. Un avantage de l'arrosage direct à l'eau réside dans une esthétique améliorée, car la va- peur formée par l'eau d'arrosage enveloppe le nuage gris chargé de parti- cules solides et en dissimule la couleur. Avec ce procédé, on ne peut pas réaliser une diminution effective des émissions, bien que la zone de dis- persion des retombées soit restreinte. Toutefois, l'avantage restant, qui est de restreindre la 2 24919 43 zone de dispersion des retombées, a pour contrepartie des inconvénients notables qui se traduisent surtout par des phénomènes notables de corro- sion, étant donné que la vapeur qui se forme est capable de déplacer le soufre, présent dans la masse principalement sous forme de composés orga- niques, et que, par suite, le condensat formé par la vapeur se dépose sous forme "acide" et constitue un facteur de corrosion de toutes les parties métalliques de l'installation de four et de machines. En outre, lors de l'arrosage direct, des particules solides sont entraînées dans la voie des wagonnets d'extinction, bouchant les ori- fices d'évacuation et empêchant l'eau superficielle de s'écouler, de sorte que, par exemple lorsqu'il pleut, l'installation de voie se trouve inon- dée. Il est même apparu que cette eau est capable d'endommager les parties en béton d'une installation de cokerie. Pour éviter les inconvénients mentionnés ci-dessus, on con- naît, par le brevet DE-OS 2 900 079, un procédé et un appareil permettant de retirer le coke d'une chambre de four à coke avec peu d'émission et qui visent, non seulement à éviter les émissions de poussière, mais aussi un dégagement indésirable de vapeur d'eau. Au-dessus du wagonnet d'extinction est disposée une hotte mobile sous laquelle on arrose le coke d'eau par des buses et la vapeur formée dans la hotte, y compris éventuellement l' air entré accidentellement, est aspirée hors de la hotte ou condensée dans celle-ci. il faut que l'arrosage du coke chaud s'effectue principalement dans la région inférieure de la hotte, de sorte qu'obligatoirement, outre l'air entré, il se forme des quantités notables de matière qui doivent être aspirées et condensées. Par conséquent, l'appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé est au moins aussi coûteux que des systèmes étendus de hottes et de salles dans lesquels l'air chargé de poussière et de gaz est capté, aspiré et épuré. Pour retenir sous une hotte la quantité de poussière for- mée, lorsqu'on éjecte une charge de coke d'un four à chambre horizontale, et rejeter seulement dans l'atmosphère de l'air débarrassé de poussière par lavage, on connaît en outre, par le brevet DE 1 771 506, un chariot guide-coke équipé d'une hotte destinée à capter la poussière émise et de dispositifs d'extraction et de lavage de l'air chargé de poussière. On utilise au-dessus de la hotte une cheminée d'extraction, dont l'axe verti- cal est décalé par rapport à la hotte et qui est munie de déflecteurs et de dispositifs d'arrosage. Un tronçon de transition entre la hotte et la cheminée d'extraction présente une section correspondant à la section de la cheminée et à peu près égale à la moitié de l'ouverture inférieure de 24 919 43 la hotte. L'inconvénient décisif de cette disposition connue est qu' on ne peut pas empêcher, dans une mesure suffisante, le contact entre le liquide de lavage et le coke éjecté. Par suite, il se produit des émis- sions de soufre. En effet, dans le cas d'un coke à haute température, la teneur en soufre est principalement sous forme de composés organiques. Par suite, si du coke entre en contact avec de l'eau, une réaction de gaz à l'eau est inévitable. L'hydrogène formé est capable, à l'état moléculaire c'est-à-dire à l'état naissant, de réduire le soufre du composé carboné. Un autre inconvénient de la disposition connue réside dans le fait que la cheminée d'extraction présente un axe vertical décalé par rapport à la hotte. La déviation que subit ainsi obligatoirement le mélan- ge d'air, de gaz et de poussière empêche une utilisation optimale du vent thermique ascendant. De même, ce vent thermique ascendant est entravé par le fait que l'on arrose directement à contre-courant le mélange d'air, de gaz et de poussière. Pour récapituler, on doit constater que tous les systèmes connus pour diminuer les émissions pendant le défournage d'une charge de coke ne sont pas seulement très coûteux, ce qui augmente notablement le prix de revient du coke, mais sont, en outre, peu satisfaisants quant au fonctionnement. De plus, étant donné l'emplacement nécessaire aux instal- lations souvent insuffisant et les fondations souvent trop peu résistantes des installations de four, les appareils nécessaires à la mise en oeuvre des procédés connus ne peuvent être utilisés qu'avec des moyens supplémen- taires très importants. L'invention a pour but de proposer un procédé destiné à di- minuer les émissions de particules solides, ainsi qu'en particulier les émissions de soufre, pendant que l'on refoule une charge de coke d'un four à chambre horizontale, procédé qui ne nécessite pas, pour sa mise en oeu- vre, de systèmes coûteux de hottes et de salles et qui ne nécessite pas, non plus, de dispositifs spéciaux de transport du mélange d'air, de gaz et de poussière ou de constituants de ce mélange et qui se passe, aussi, d'un appareil d'épuration exigeant des entraînements électriques et dont le fonctionnement et l'entretien sont déjà coûteux pour cette raison. Au lieu de cela, tout en évitant un contact direct entre le coke incandescent et le liquide d'arrosage, il s'agit de tirer un parti optimal du vent thermi- que ascendant produit lors du défournage. En partant du procédé mentionné ci-dessus et afin de ré- soudre le problème posé, l'invention fournit un procédé remarquable du fait que l'arrosage au moyen de liquide s'effectue transversalement à 24919 43 l'écoulement pratiquement vertical du mélange d'air, de gaz et de poussiè- re, et que le volume individuel des gouttes de liquide, leur tension su- perficielle, ainsi que leur densité et leur vitesse, sont harmonisés entre eux de façon telle que les gouttes de liquide, une fois chargées de parti- cules solides, descendent à contre-courant du mélange d'air, de gaz et de poussière, jusqu'à ce qu'à une certaine distance au-dessus du gâteau de coke, elles soient évacuées obliquement vers le bas, transversalement à la direction d'écoulement dans l'ensemble, par des agencements intérieurs s'étendant sur la section d'écoulement. Dans le procédé selon l'invention, contrairement au procédé selon le brevet DE-OS 2 900 079 déjà cité, on ne tente pas d'empêcher la formation du mélange d'air, de gaz et de poussière, mais on tire parti du vent thermique ascendant pour produire, sans dispositifs de transport sup- plémentaires, un écoulement dirigé de bas en haut, le mélange étant soumis, seulement immédiatement avant d'arriver dans l'air ambiant, à un arrosage de liquide, qui s'effectue tout d'abord transversalement à l'écoulement et seulement ensuite de haut en bas pour fixer les constituants solides, de façon telle que ceux-ci descendent à l'envers de l'écoulement dirigé vers le haut et peuvent, finalement, être évacués obliquement vers le bas, transversalement à la direction d'écoulement. L'arrosage du mélange d'air, de gaz et de poussière au moyen de liquide, selon l'invention, est seule- ment assez intense pour qu'une forte proportion des constituants solides soient fixés par du liquide, mais que l'ascension thermique de l'air, lar- gement débarrassé des constituants solides, ne soit pas entravée. L'arro- sage de liquide selon l'invention n'a pas non plus pour effet que du li- quide en quantités notables arrive directement sur le gâteau de coke in- candescent et entraîne une séparation accrue de poussière. Cela est déjà empêché par le fait que fe liquide se lie aux constituants solides, qui sont déjà en cours d'ascension, et est évacué obliquement vers le bas avec ceux-ci, transversalement à la direction d'écoulement, sans entrer en con- tact avec le gâteau de coke incandescent. i L'invention fournit également, pour la mise en oeuvre du procédé, une cheminée présentant une section inférieure d'ouverture qui s'étend au moins sur une partie du contour d'un wagonnet d'extinction, dans le plan de celui-ci, et une section latérale d'ouverture située du côté du four à coke et adaptée à la longueur et à la hauteur d'un chariot guide-coke, ainsi qu'au moins une buse d'arrosage disposée dans la région d'une section supérieure d'ouverture et en dessous, des agencements inté- rieurs à disposition inclinée s'étendant sur la section de la cheminée. Selon l'invention, la cheminée est remarquable du fait que sa section se 24919 43 rétrécit en forme de tuyère, symétriquement autour de son axe, sur environ les deux tiers de sa hauteur en partant de la section inférieure d'ouver- ture, que dans la zone de la plus petite section sont disposés. des agence- ments intérieurs sous forme de plaques d'interception, et qu'à la suite de cette zone, la section de la cheminée s'élargit en forme de diffuseur jus- qu'à la section supérieure d'ouverture. Dans la région supérieure de la cheminée, la buse d'arrosa- ge est disposée, selon l'invention, de telle sorte que l'arrosage de li- quide s'effectue tout d'abord transversalement à l'écoulement pratiquement vertical du mélange d'air, de gaz et de poussière, à une hauteur suffisan- te au-dessus des plaques d'interception, afin que chaque goutte de liquide ait de multiples occasions d'entrer en contact avec des particules de pous- sière et de fixer celles-ci avant que cette goutte, descendant finalement à l'envers de l'écoulement du mélange d'air, de gaz et de poussière, n'at- teigne, en même temps que les particules de poussière, les plaques d'inter- ception qui traversent la cheminée seulement dans sa zone moyenne. Selon un mode de réalisation de l'invention, lès plaques d'interception voisines se chevauchent par des bandes marginales longitu- dinales et sont superposées avec espacement. Grâce à cette disposition, les conditions d'écoulement dans la cheminée ne sont pratiquement pas per- turbées par les plaques d'interception traversant la zone moyenne de cette cheminée. Par suite, toute la section de la cheminée est recouverte dans la zone moyenne par les plaques d'interception et, grâce à l'espacement entre plaques d'interception voisines, il est assuré qu'il reste, entre les bandes marginales en chevauchement, des fentes verticales à travers lesquelles le mélange d'air, de gaz et de poussière peut dépasser relati- vement sans entrave les plaques d'interception. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, afin que les plaques d'interception captent et évacuent avec un bon rendement les constituants solides fixés par le liquide, les plaques d'interception sont en forme de cuvette et sont dirigêes chacune par leur côté concave contre l'écoulement ascendant du melange d'air, de gaz et de poussière. Enfi!j.Ion un autre mode de réalisation, les extrémités inférieures des plaques d'interception débouchent dans une gouttière col- lectrice présentant une pente et à laquelle se raccorde un tuyau d'évacua- tion. Grâce à cette structure, il est possible, en tirant parti de la pen- te naturelle, d'évacuer les constituants solides fixés par le liquide, de sorte qu'en tous cas, des dispositifs supplémentairès de transport dans la zone de la cheminée ne sont pas nécessaires. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront dela 6 2 4919 43 description d'un mode de réalisation de cheminée, mettant en oeuvre le procédé selon l'invention, représenté dans les dessins ci-joints, à titre d'exemple non limitatif, et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation latérale arrachée d'une ins- tallation de cokerie, comportant un wagonnet d'extinction au-dessus duquel est disposé un chariot guide-coke muni de la cheminée conforme a l'inven- tion; - la figure 2 est une vue en coupe, prise suivant la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe de la partie supérieure de la che- minée, prise suivant la ligne 111-III de la figure 1 et - la figure 4 est une vue en-coupe de la partie supérieure de la che- minée, prise suivant la ligne IV-IV de la figure 2. Comme le montrent les figures i et 2, sur un chariot guide- coke est fixée une cheminée 2 qui, par sa section inférieure d'ouverture 3, s'étend sur une partie du contour d'un wagonnet d'extinction 4 dans le plan. Comme le montre la figure 1, une cuve a eau boueuse 5 est reliée latéralement à la cheminée 2 par un tuyau 6. Comme le montre la figure 2, à la partie supérieure du cha- riot guide-coke 1 est disposée une pompe à agent de refroidissement 7 qui, par un système de tuyauterie 8, aspire de l'eau d'un réservoir à agent de refroidissement 9 et l'amène à une buse d'arrosage 10 débouchant latérale- ment dans la section libre de la cheminée. Le chariot guide-coke 1, pouvant rouler le long d'une bat- terie de fours à coke, est alimenté en énergie de façon usuelle par des barres omnibus 11. Comme on le voit dans les figures 3 et 4, dans la zone moyenne de la cheminée, qui présente une contraction par rapport aux zones terminales, des plaques d'interception 12, en forme de cuvette, sont dis- posées suivant une certaine inclinaison, de telle sorte qu'elles traver- sent la zone moyenne de la cheminée. Les bandes marginales des plaques d'interception 12 chevauchent chacune, avec espacement, des bandes margi- nales, disposées au-dessus et en dessous, de plaques d'interception voisi- nes et forment ainsi un recouvrement complet de toute la section de la cheminée, des fentes verticales subsistant entre les bandes marginales en chevauchement et permettant un écoulement à travers la zone de la cheminée. Les extrémités inférieures des plaques d'interception 12 débouchent dans une gouttière 13 présentant une pente et débouchant dans le tuyau 6 qui mène à la cuve à eau boueuse 5. 24 919 43 La batterie de fours à coke est équipée de portes de four relevables 14, que l'on relève avant de mettre en place le chariot guide- coke 1. Une fois que le wagonnet d'extinction 4 a atteint sa position ini- tiale en dessous de la cheminée fixée au chariot guide-coke 1, le proces- sus de défournage s'amorce. Au moyen d'un système de verrouillage optoélectrique, lorsqu'un gâteau de coke 15 quitte une chambre de four 16, la pompe à agent de refroidissement 7 est mise en action. Cette pompe amène de l'eau du réservoir 9 à la buse d'arrosage 10 par le système de tuyaute- rie 8. Le mélange d'air, de gaz et de poussière qui se forme lorsque le gâteau de coke 15 s'effondre est capté par la zone inférieure de la chemi- née et conduit vers le haut. Par suite du gradient important de températu- re entre le gâteau de coke incandescent et l'air qui arrive à l'intérieur de la cheminée, entre le bord supérieur du wagonnet d'extinction 4 et le bord inférieur de la cheminée 2, il se produit une vitesse d'écoulement assez grande pour qu'il ne puisse pas sortir de particules solides par l' interstice entre les bords mentionnés. Le mélange s'écoulant de bas en haut est dévié plusieurs fois par les plaques d'interception 12. En fonction des espacements entre ces plaques d'interception 12, superposées avec décalage, concaves contre l'écoulement ascendant du mélange d'air, de gaz et de poussière et placées obliquement, on peut régler la résistance à l'écoulement de ces agence- ments intérieurs selon les conditions de fonctionnement du cas d'espèce. Par suite de l'action de l'agent de refroidissement, dirigé tout d'abord transversalement à l'écoulement et, ensuite, de haut en bas, le mélange d'air, de gaz et de poussière doit traverser un rideau d'agent de refroidissement qui s'étale uniformément dans la cheminée 2 et il est ainsi débarrassé des particules solides. Enfin, l'eau chargée de particu- les solides atteint les plaques d'interception 12 et arrive dans la gout- tière collectrice 13 pour sécouler ensuite, par le tuyau 6, dans la cuve à eau boueuse 5. Avant le processus de refoulement suivant, on peut transfé- rer le contenu de la cuve à eau boueuse 5 à une cuve placée sur le wagon- net d'extinction 4 et que l'on vide pendant le processus d'extinction, de sorte que cette eau boueuse peut être évacuée en même temps que l'eau d'extinction en excès. Le mélange d'air, de gaz et de vapeur ainsi épuré par le procédé selon l'invention sort avec peu d'émission de poussière par la section de sortie de la cheminée 2 et se mélange à l'air ambiant. 8 2491943 REV E ND I CAT I O N S 1.- Procédé adapté pour diminuer les émissions de particules solides pendant qu'une charge de coke est refoulée d'un four à chambre ho- rizontale, dans lequel le mélange chaud d'air, de gaz et de poussière for- mé au-dessus du gâteau de coke, qui s'effondre dans un wagonnet d'extinc- tion, est évacué de façon isolée de l'air ambiant et largement débarrassé de ses constituants solides par le fait que l'évacuation du mélange air- gaz-poussière s'effectue en tirant parti de la force thermique ascension- nelle, le mélange, à l'état canalisé, étant soumis à un écoulement dirigé de bas en haut et exposé à un arrosage de liquide qui fixe les constituants solides, procédé caractérisé par le fait que l'arrosage au moyen de liquide s'effectue transversalement à l'écoulement pratiquement vertical du mélange d'air, de gaz et de poussière, et que le volume individuel des gouttes de liquide, leur tension superficielle, ainsi que leur densité et leur vitesse, sont harmonisés entre eux de façon telle que les gouttes de liquide, une fois chargées de particules solides, descendent à contre-courant du mélange d'air, de gaz et de poussière, jusqu'à ce qu'à une certaine distance au- dessus du gâteau de coke, elles soient évacuées obliquement vers le bas, transversalement à la direction d'écoulement dans l'ensemble, par des agen- cements intérieurs s'étendant sur la section d'écoulement. 2.- Cheminée présentant une section inférieure d'ouverture qui s'étend au moins sur une partie du contour d'un wagonnet d'extinction, dans le plan de celui-ci, et une section latérale d'ouverture située du côté du four à coke et adaptée à la longueur et à la hauteur d'un chariot guide-coke, ainsi qu'au moins une buse d'arrosage disposée dans la région - d'une section supérieure d'ouverture et en dessous, des agencements inté- rieurs à disposition inclinée s'étendant sur la section de la cheminée, cette dernière étant adaptée pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 et étant caractérisée par le fait que sa section se rétré- cit en forme de tuyère, symétriquement autour de son axe, sur environ les deux tiers de sa hauteur en partant de la section inférieure d'ouverture (3), que dans la zone de la plus petite section (3') sont disposés des agencements intérieurs sous forme de plaques d'interception (12), et qu'à la suite de cette zone, la section de la cheminée s'élargit en forme de diffuseur jusqu'à la section supérieure d'ouverture (3"). 3.- Cheminée selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les plaques d'interception (12) voisines se chevauchent par des bandes marginales longitudinales et sont superposées avec espacement. 4.- Cheminée selon l'une ou l'autre des revendications 2 ou 3, 9 2 4919 43 caractérisée par le fait que les plaques d'interception (12) sont en forme de cuvette et sont dirigées chacune par leur côté concave contre l'écoule- ment ascendant du mélange d'air, de gaz et de poussière. 5.- Cheminée selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée par le fait que les extrémités inférieures des plaques d'interception (12) débouchent dans une gouttière collectrice (13) présentant une pente et à laquelle se raccorde un tuyau d'évacuation (6).