Brevet FR2502634A1 — publié le 19821001

Four à chambres disposées en batterie pour la production de coke et de gaz La présente invention concerne un four à cham- bres disposées en batterie pour la production de coke et de gaz, avecentre les chambresdes rangées de carneaux verticaux qui sont reliées à des régénérateurs situés au- dessous des chambres, et avec une alimentation échelonnée des carneaux en combustible gazeux préchauffé. Une alimentation échelonnée en combustible ga- zeux préchauffé est une particularité des fours Still. Elle se fait par des canaux qui montent dans les murs de liaison et qui comportent des ouvertures de sortie débou- chant dans les carneaux. Le logement des canaux dans les murs de liaison signifie bien entendu un affaiblissement de ces murs; il faut en tenir compte pour la construction des murs et par conséquent, dimensionner en conséquence leur épaisseur. Mais une augmentation de l'épaisseur des murs de liaison entratne une réduction de la surface des murs de refend qui sont réchauffés par les carneaux. L'invention a donc pour objet de permettre un chauffage échelonné par flammes des carneaux, sans affai- blir les murs de liaison par les canaux d'alimentation qui sty trouvent pour les agents préchauffés. Selon l'invention, l'alimentation échelonnée en combustible gazeux préchauffé est assurée par des che- minées qui montent dans la zone médiane des carneaux et qui sont reliées directement aux régénérateurs se trouvant au-dessous des chambres, ces cheminées comprenant des ouvertures de sortie réparties sur leur hauteur. Selon un mode particulier de réalisation, les cheminées ont une section transversale rectangulaire avec des parois verticales, parallèles à l'axe des carneaux. Les parois de cheminées voisines des murs de refend peuvent pénétrer dans des encoches de ces derniers. La section transversale des cheminées consise de préféren- ce en deux rectangles symétriques par rapport au plan mé- dian vertical des carneaux. La section transversale des cheminées peut diminuer en montant car, en raison de l'écoulement par- tiel par les orifices de sortie, la quantité d'agent gazeux préchauffé qui y passe diminue. Il convient que la diminution de la section transversale se fasse par gradins aux-positions des orifices de sortie. Dans le but de réduire le plus possible la résistance à la circulation, aussi bien pour l'entrée des agents de combustion préchauffés que pour la sortie des gaz brûlés, les orifices de sortie ont la forme de fentes qui sont inclinées vers le haut à partir de l'in- térieur de la cheminée. Pour accélérer le mélange des gaz pauvres pré- chauffés avec l'air préchauffé, les fentes constituant les orifices de sortie peuvent être inclinées vers le mi- lieu du carneau. Des brûleurs à gaz riche peuvent etre dispo- sés entre les murs de refend et les cheminées servant à l'alimentation en combustible gazeux préchauffé. Grâce à cette nouvelle construction, un chauf- fage au gaz riche est possible, auquel cas la flamre de gaz riche est distribuée sur toute la hauteur du carneau et par conséquent aussi la partie supérieure de la charge de la chambre du four est suffisamment chauffée et n'est pas en retard dans son chauffage par rapport à la partie inférieure. Dans un four qui n'est destiné qu'au chauffage par un gaz non préchauffé, à savoir un gaz riche, il est possible de prévoir pour le chauffage de l'air une seule cheminée s'étendant sur la largeur du carneau, s'encastrant des deux côtés dans les murs de liaison et comportant des orifices de sortie dans ses parois voisines des murs de refend. Tandis que pour les murs de refend et de liai- son, des briques de forme relativement compliquée sont nécessaires pour obtenir un assemblage qui résiste aux différentes charges, grâce à l'embo tement des briques, les cheminées qui sont construites à l'intérieur des carneaux peuvent néanmoins être réalisées en de simples briques en forme. Le mur de liaison lui-même peut %tre maintenu plus faible, ce qui augmente la proportion de la surface de la paroi de chambre constituant les carneaux. Cela est particulièrement vrai pour les murs de liaison non traversants dans des fours à chambres à tirage jumelé. Le chauffage des fours par des carneaux verti- caux peut se faire selon tous les systèmes connus. Le four peut être réalisé sous la forme d'un four divisé en deux, d'un four divisé en quatre, ou en toute autre com- binaison de groupes de même carneaux ou encore en four jumelé. Dans un four de ce genre, un mur de liaison sur deux monte jusqu'à la couverture, ce dont il résulte une construction particulièrement robuste. Le trajet des agents préchauffés de même que celui des gaz brZ"lés et évacués est particulièrement simple dans la nouvelle conception puisque, pour les agents qui montent dans le régénérateur et qui sont éva- cués par ce dernier, les régénérateurs sont directement reliés avec les cheminées situées au-dessus. La chute de pression qui en résulte est donc faible entre,'ltentrée de l'air et le canal de'fumée. Grâce à la division des foyers dans deux es- paces situées verticalement entre les cheminées et le mur de refend, il se produit une répartition de température uniforme ce qui exclut tout risque de surchauffe locale favorisant la formation d'oxyde d'azote. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation d'un four à coke à tirage jumelé à bruleurs inférieurs, et en se référant aux dessns annexé sur lesquels: La Fig. 1 est une représentation en perspec- tive d'un carneau vertical dans lequel sont montées deux cheminées par lesquelles se fait l'alimentation en combustible préchauffé, La Figure 2 est une coupe verticale dans la direction longitudinale d'une batterie de fours à coke, passant par une chambre de four horizontale et par les deux murs chauds contigus, avec des cheminées dans les car- neaux, et les régénérateurs se trouvant au-dessous, la coupe du carneau de gauche passant par le milieu de la cheminée et celle de droite par l'alimentation en gaz riche. la Figure 3 est une coupe verticale de la même batterie dans la direction d'un axe de mur chaud, pas- sant par deux paires voisines de carneaux jumelés verti- caux, la Figure 4 est une vue de la sole des carneaux suivant la ligne de coupe IV - IV de la Figure 3, la Figure 4a est une vue correspondant à celle de la Fig. 4, montrant la sole d'un carneau dans lequel une seule cheminée est construite-, la Figure 5 est une vue partielle à grande échelle de deux cheminées, vues du mur de refend, dans la région d'une ouverture de sortie, la Figure 5a est une coupe verticale d'une che- minée, dans la région précitée, et la Figure 5b est une cape horizontale d'une cheminée. - La référence 10 désigne les chambres du four qui sont délimitées de deux c6tés par des murs chauds. La référence 11 désigne des murs de refend, la référence 12 des murs de liaison qui divisent chaque mur chaud en rangées de carneaux verticaux 13 et 14. Les carneaux 13 et 14 de chaque paire sont reliés- entre eux par l'ouver- ture supérieure de liaison 15. Des regards 17 ménages dans la couverture 16 du four permettent dtobserver chaque carneau 13 et 14. Au-dessous de chaque chambre 10 du four se trouve une paire de régénérateurs lP et 19. Dans la partie médiane des carneaux se trouvent les cheminées qui servent à l'alimentation en combustible gazeux préchauffé, et qui font l'objet de l'invention. Elles sont constituées par des caissons rectangulaires individuels dont les parois sont parallèles et perpendi- culaires au mur de liaison et qui s'étendent d'un mur de liaison à celui qui lui fait vis-à-vis, et dans lesquels ils sont encastrés. Dans le four représenté, sont prévues deux che- minées 2R et 29 (Fig. 4) dont, dans le cas de chauffage par gaz pauvre, la cheminée 2R sert à l'alimentation en gaz pauvre préchauffé, la cheminée 29 servant à l'alimen- tation en air de combustion préchauffé. Des canaux obli- ques 23 servent à relier directement les cheminées 28 et 29 aux régénérateurs IP et 19. Contrairement aux sys- temes de chauffage juoelé connus, le présent systèo ne comporte plus de canaux qui se croisent. Cela signifie que le risque de sortie de gaz est largement éliminé. Les caissons individuels des cheminées sont constitués par dé simples pierresprofilées. Ils sont sy- métriques par rapport à l'axe longitudinal des carneaux. Par les parois extérieures 22, ils s'appuient sur le mur de liaison et s'engagent dans une encoche 27 de ce der- nier. Ils s'appuient les uns contre les autres par les parois 24 qui se font face. Les deux parois transversales comportent des orifices de sortie 26 par lesquels les gaz circulent vers le m ur de refend, de sorte que des flammes se forment dans les espaces voisins de ce mur. Les orifices de sortie sont constitués par des fentes qui sont dirigées obliquement vers le haut et le c5té, en direction du milieu du carneau. Ceci permet d'une part d'obtenir une faible résistance à la circula- tion pour les agents gazeux qui entrent et sortent par ces fentes et d'autre part, de les diriger vers le milieu du carneau, ce qui accélère le mélange de l'air de com- bustion avec le gaz, aussi bien dans le cas de chauffage par gaz riche que dans le cas de chauffage par gaz pauvre. Les cheminées 29 et 2R se réduisent vers le haut, tronçon par tronçon. Les caissons se raccourcissent dans la direction de l'axe du carneau, comme cela ressort de la Fig. 2. La section transversale diminuant vers le haut est ainsi adaptée à la quantité de gaz qui diminue de plus en plus en montant, d'un orifice de sortie 2t au suivant. Par contre, les sections transversales des chambres des carneaux dans lesquelles les flammes s'éle- j vent s'élargissent vers le haut, tronçon par tronçon. La section transversale qui augmente vers le haut est ainsi adaptée à l'augmentation de la quantité de gaz de combustion. Si le four n'est prévu que pour le chauffage au gaz riche, seulement de l'air est préchauffé dans les régénérateurs de sorte qu'au lieu de deux cheminées, une seule est prévue avec les parois extérieures 20 et les parois transversales 21. Les parois extérieures sont encastrées dans les murs de liaison. Les orifices de sortie 26' se trouvent dans les parois transversales 21 sur le côté faisant face aux murs de refend (voir Fig.4a). Des brûléurs 30 et 31, destinés à canaliser les gaz riches, sont situés dans l'espace entre les cheminées et les murs de liaison. Dans lefbur représenté, les ca- naux 32 et -33 d'alimentation des brûleurs de gaz riches passent dans les parois de séparation des paires de ré- générateurs 1R et 19. REVENDICATIONS 1 - Four à chambres disposées en batterie pour la production de coke et de gaz, avec des rangées de carneaux verticaux disposées en rangées entre les cham- bres, qui sont reliées à des régénérateurs situés au- dessous des chambres, et avec une alimentation échelon- née des carneaux en combustible gazeux préchauffé, four caractérisé en ce que pour l'alimentation en combustible gazeux préchauffé, il comporte des cheminées (2R, 29) dressées dans la région médiane des carneaux (13, 14), reliées directement aux regénérateurs(18, 19) et com- portant des orifices de sortie (26) réparties sur leur hauteur. 2 - Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cheminées (28, 29) ont une section trans- versale rectangulaire avec des parois qui sont parallèl- les à l'axe du carneau (20, 22, 24) et des parois qui leurs sont perpendiculaires (21, 25), les orifices de sortie (26) se trouvant dans les deux parois (21,25) faisant face aux murs de refend (11). 3 - Four selon la revendication 2, caractérisé en ce que les parois (20, 22) des cheminées (2R, 29) sont encastrées dans des encoches (27) des murs de liai- son (12). 4 - Four selon l'une quelconque des revendica- tions L à 3, caractérisé en ce qu'il comporte des brû- leurs (30, 31) à gaz riche, disposés entre les cheminées (2R, 29) servant à l'alimentation en combustibles gazeux préchauffés et les murs de refend (11). - Four selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que la section transver- sale des cheminées (29, 29) diminue vers le haut. 6 - Four selon la revendication 5, caractérisé en ce que la section transversale des cheminées (28, 29) diminue par gradins aux positions des orifices de sortie (26). 7 - Four seton la revendication 2, caractérisé en ce que la section transversale descheminées (28, 29) consiste en deux rectangles disposés symétriquement par rapport au plan médian vertical du carneau (13, 14). - Four selon l'une quelconque des revendica- tions 1 A 7, avec chauffage par un gaz non préchauf - fé, caractérisé en ce que pour le préchauffage de l'air, une seule cheminée est prévue s'étendant sur la largeur des carneaux (13, 14). s'encastrant des deux cotés dans les murs de liaison (12) et avec des ouvertures de sortie (26) dans les parois de chéminées(21) faisant face aux murs de refend (11). 9 - Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les orifices de sortie (26) ont la forme de fentes dirigées obliquement vers le haut à partir de l'intérieur de la cheminée. 10 - Four selon la revendication 9, caractérisé en ce que les fentes constituant les orifices de sortie (26) sont inclinées vers le milieu du carneau.