Brevet FR2517691A1 — publié le 19830610

La présente invention est relative à l'équipement des cokeries et a notamment pour objet un injecteur servant à pulvériser un liquide dans la cheminée d'un four à coke. La conceptiondes iajcteus de types connus servant à pulvériser un liquide dans la cheminée d'un four à coke est telle que le liquide pulvérisé sort en un seul jet à angle d'ouverture constant. Par exemple, on connatt un injecteur pour pulvériser un liquide (voir le certificat d'auteur URSS NO 345936) comportant un corps dans lequel est ménagée une chambre de tourbillonnement présentant des passages d'entrée de liquide tangentiel et axial et une buse de pulvérisation. Le liquide arrive dans la chambre de tourbillonnement par les deux passages simultanément. La plus grande partie du liquide est amenée par le passage tangentiel dans la chambre de tourbillonnement, d'où, après avoirs is en tourbillonnement sur ses parois, il sort par labuse de pulvérisation en formant un jet creux La partie restante dudit liquide, celle qui est la plus petite, arrive dans la chambre de tourbillonnement par le passage axial et quitte cette chambre, toujours par ladite buse de pulvérisation, en un jet formé dans le creux du jet précédent. Ainsi est formé un jet de pulvérisation unique et plein.Dans les cokeries, où ils sont normalement installés dans la genouillère (ou coude) de la cheminée du four à coke, les injecteurs de pulvérisation du-liquide servent à entratner les gaz d'enfournement de la cheminée de four à coke dans le collecteur de gaz et, pour cette raison, ne sont mis en fonctionnement que lors de l'en- fournement, dont la durée oscille entre 3 et 4 mn. Pendant la cokéfaction, qui dure normalement de 15 à 18 heures, l'injecteur ne fonctionne pas.Pendant tout ce temps, la genouillère de la cheminée est traversée, au-dessous de l'injecteur, par les gaz chauds résultant de la cokéfaction, qui transportent des particules résineuses et d'autres particules solides en suspension, dont la déposition sur les parois de la cheminée, sous l'injecteur} donne naissance à des agglomérations résineuses, et dont la pénétration, à travers la buse de pulvérisation, dans la chambre de tourbillonnement et la déposition à l'intérieur de celle-ci, pendant lesdites 15 à 18 heures, conduisent à l'obstruction de cette chambre. On peut parer à cet inconvénient par épuration constante des gaz de cokerie en vue de les débarrasser desdites particules résineuses et solides qui y sont en suspension. A cet effet, la genouillère de la cheminée doit être le siège d'une pulvérisation permanente de liquide, opérée en sorte que ce liquide forme un jet à angle d'ouverture supérieur à celui du jet destiné à entratner les gaz d'enfournement, ce qui permet 1' épuration du gaz de cokerie sous l'injecteur, suivant toute la section de passage et toute la hauteur de la genouillère de la cheminée du four à coke.Ce jet de liquide pulvérisé doit titre produit de manière à ce qu'il soit confondu avec le jet de liquide destiné à entratuer les gaz d'enfournement, ou bien doit entre le plus proche possible de ce dernier, et ce, pour ne pas affecter ltentratnement des gaz d'enfournement et pour que les deux jets de liquide, obtenus isimultenément, puissent donner le maximum de rendement. Disposés l'un auprès de l'autre dans la genouillère de la cheminée, les injecteurs pour pulvériser le liquide, qui sont munis de chambres de tourbillonnement de diamètres différents et qui produisent des jets de liquide à angles d'ouverture différents, ne permettent pas de faire colncider ces jets ou bien de les rapprocher l'un de l'autre d'une manière convenable, du fait que leurs chambres de tourbillonnement et, par là mime, les buses de pulvérisation de celles-ci sontirop écartées l'une de l'autre à cause des dimensions hors tout des inåectdursX On s'est donc proposé de mettre au point un injecteur destiné à pulvériser un liquide dans la cheminée d'un four à coke, qui, de par la conception de sa chambre de tourbillonnement, se caractériserait par une fiabilité parfaite sur le plan de l'entratnement des gaz d'enfour- nement à partir de la cheminée du four à coke0 Ce problème est résolu à l'aide d'un injecteur pour pulvériser un liquide dans la cheminée d'un four à coke, du type comportant un corps dans lequel est ménagée une chambre de tourbillonnement de forme cylindrique- présentant un passage d'arrivée de liquide tangentiel et une buse de pulvérisation axiale, lequel injecteur est caractérisé, selon l'invention, en ce qu'au moins une chambre de tourbillonnement cylindrique supplémentaire est ménagée dans ledit corps et en ce qu'elle présente un passage d'arrivée de liquide et une buse de pulvérisation individuels, les deux chambres de tourbillonnement étant de diamètres différents et communiquant l'une avec l'autre par l'intermédiaire d'un canal de by-pass. Pendant toute la période de cokéfaction on obtient dans la genouillère de la cheminée du four à coke, à l'aide de ladite chambre de tourbillonnement supplémentaire, un jet de liquide pulvérisé qui permet d'épurer le gaz de cokerie passant par la zone située sous l'injecteur et arrivant dans le collecteur, en le débarrassant de ses particules résineuses et solides en suspension0 Alors, l'autre chambre de tourbillonnement, celle qui ne fonctionne que lors de l'enfournement en vue d'entrafner les gaz en résultant, est parcourue an permanense par un liquide arrivant dans cette chambre par le canal de by- pass à partir de la chambre de tourbillonnement supplémentaire.Cela permet d'éviter l'obstruction de cette chambre de tourbillonnement par les particules contenues dans le gaz de cokerie et de rendre fiable son fonctionnement lors de l'enfournement0 Du fait que les deux chambres de tourbillonnement sont disposées dans un mame corps et sont de diamètres différents, le liquide sort de l'injecteur en formant deux jets rapprochés l'un de l'autre et qui présentent des angles d'ouvertures différents. Cela permet de débarrasser le gaz de cokerie passant par la genouillère de ses particules résineuses et solides sur toute la hauteur de cette genouillère et pendant toute la période de cokéfaction et, en meme temps, d'entrainer les gaz résultant de 1 'enfournement. D'autre part, le fait d'arroser en permanence l'intérieur de la genouillère de la cheminée du four à coke à l'aide de l'une des chambres de tourbillonnement empêche l'agglomération des matières résineuses sur les parois de cette genouillère et sur la surface d'une soupape à plateau logée dans celle-ci et permet de réduire la température du gaz de cokerie de 10-150C. Il est rationnel de réaliser 1 'injecteur en sorte que son canal de by-pass soit tangentielle aux parois cylindriques des chambres de tourbillonnement. Réalisée de cette façon, le canal de by-pass contribue à ce que le liquide arrive dans la chambre de tourbillonnement respective en tourbillonnant dans celle-ci et, par là même, contribue au nettoyage de cette chambre, ou bien, lors du fonctionnement de toutes les chambres, améliore ltentrainement des gaz d'enfournement grce à l'apparition d'un jet de liquide pulvérisé supplémentaire. Il est aussi rationnel de prévoir dans les chambres de tourbillonnement mentionnées des tourbillonneurs en forme de garnitures cylindriques dans lesquelles sont pratiqués des passages latéraux inclinés dont les angles d'inclinaison varient d'un tourbillonneur à l'autre. Ce mode de réalisation permet de varier au besoin l'angle d'ouverture du jet de liquide pulvérisé sortant des chambres de pulvérisation. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaRtrontmiouxi la ixRure de Xdescription qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe d'un injecteur pour pulvériser un liquide dans la cheminée d'un four à coke, conforme à l'invention - la figure 2 est une vue en coupe suivant Il-Il de la figure 1 - la figure 3 est une vue en coupe suivant III -III de la figure I - la figure 4 représente une cheminée de four à coke dans lequel est monté un injecteur conforme à l'invention. Comme représenté sur la figure 1, l'injecteur pour pulvériser un liquide dans la cheminée d'un four à coke comporte un corps cylindrique 1 dans lequel est disposée une chambre de tourbillonnement 2 de forme cylindrique servant à pulvériser le liquide en vue d' entrainer les gaz d'enfournement. Selon l'invention, on voit ménagée dans le corps I une autre chambre de tourbillonnement 3 (dite supplémentaire) dont la fonction est de pulvériser le liquide pour l'épuration du gaz de cokerie. Chacune des chambres de tourbillonnement 2, 3 est munie d'un tourbillonneur, respectivement, 4 et 5, sous forme d'une garniture cylindrique présentant des passages latéraux inciinés 6 et 7, respectivement (voir les figures 1 et 2)o Les angle d! inclinaison des passages 6 et 7 pratiqués dans les garnitures formant tourbillonneurs 4 et 5 sont différents. Chacune des chambres de tourbillonnement 2 et 3 présente individuellement un passage d'entrée tangentiel 8 et 9, respectivement (figure 2) et une buse de pulvérisation axiale, respectivement 10 et Il (figure 1). Les chambres de tourbillonnement 2 et 3 communiquent l'une avec l'autre par l'intermédiaire d'un canal de by pass 12 (voir les figures 1 et 2), qui est réalisé dans le corps 1 au-dessaus des tourbillonneurs 4 et 5 (voir la figure 1). Le canal de by-pass 12 est réalisé suivant une tangente aux parois cylindriques des chambres de tourbillonnement 2 et 3. Le corps 1 (voir la figure 1) de l'injecteur est muni d'un couvercle amovible 13 avec un joint 14. Comme représenté sur la figure 4, l'injecteur 14 pour la pulvérisation du liquide est monté sur la cheminée à gaz, qui se compose d'un tronçon vertical 16 dont la partie inférieure est reliée à l'intérsur du four à coke (non représenté) et d'une genouillère (ou coude) 17 dans laquelle est montée une soupape à plateau 18 reliée à un collecteur de gaz (non représenté sur la figure 4). L'injecteur 15 communique par l'intermédiaire de conduites 8, 9 (voir la figure 2) avec un conduit d'eau à haute pression 19, par une vanne 20 d'injection hydraulique, et avec un conduit d'eau à basse pression 21, respectivement. L'injecteur pour pulvériser le liquide dans la cheminée d'un four à coke fonctionne de la manière suivante. Avant de procéder à l'enfournement, on manoeuvre la vanne 20 en sorte que le conduit 19 (figure 4) commence à alimenter la chambre de tourbillonnement 2 (figure 1) de l'injecteur 15 (figure 4) en eau ammoniacale, qui arrive dans cette chambre par le passage tangentiel 8 sous une pression comprise entre 15,17 et 20,26.1O:Pa. Une fois dans la chambre de tcurbillonnement 2, l'eau ammoniacale tombe sur le tourbillonneur 4, traverse ses passages latéraux inclinés 6 et, en tourbillonnant, sort par la buse de pulvérisation 10 en formant un jet à angle d'ouverture de 300 dans la genouillère 17 de la cheminée (voir la figure 4).Ce jet d'eau pulvérisée recouvre toute la section de passage de la genouillère 17 au voisinage de la soupape à plateau 18 montée dans la partie inférieure de cette genouillère et provoque l'entratnement des gaz d'enfournement à partir du tronçon vertical 16 de la cheminée dans le collecteur de gaz (non représenté) par la genouillère 17 pendant toute 1 'opération d' enfour- nement L'enfournement étant terminé, ctest-à-dire au bout de 3-4 mn, on ferme la vanne 20 et l'amenée d'eau ammonia cale dans la chambre de tourbillonnement 2 cesse. Pour obtenir un jet d'eau pulvérisée à angle d'ouver ture de 300, on choisit convenablement l'angle d'inclinaison des passages latéraux 6 dans le tourbillonneur 4 et les dimensions de ces passages, de même que les diamètres de la chambre de tourbillonnement 2 et de la buse de pulvérisation 10. Pendant toute la période d' enfournement et de cokéfaction, l'eau ammoniacale arrive sous une pression de 2,03 à 3,04.îO5Pa dans la chambre de tourbillonnement 3 (figure 1). Fournie par le conduit 21, elle y parvient par le passage tangentiel 9 et, une fois dans cette chambre, elle traverse les passages latéraux inclinés 7 du tourbillonneur 5 et sort en tourbillonnant par la buse de pulvérisation axiale 11 dans la genouillère 17 (figure 4), tout en formant un jet à angle d'ouverture de 60 . Pour obtenir un jet d'eau pulvérisée à angle d'ouverture de 600, on choisit convenablement l'angle d'inclinaison des passages latéraux 7 dans le tourbillonneur 5 et les dimensions desdits passages, de meme que les diamètres de la chambre de tourbillonnement 3 et de la buse de pulvérisation 11. Ce jet d'eau pulvérisée recouvre toute la section de passage de la genouillère 17 (figure 4), au voisinage de l'injecteur 15, en arrosant le gaz de cokerie qui passe par cette genouillère vers le collecteur de gaz (non représenté) et en débarrassant ce gaz, sur toute la hauteur de la genouillère 17, des particules résineuses et solides en suspension, En mye temps, ce jet d'eau pulvérisée contribue à réduire la température de ce gaz de 10-150C. Tout cela assure le fonctionnement fiable de l'injecteur. D'autre part, ce jet d'eau pulvérisée empêche l'agglomération des matières résineuses etdugraphite sur les parois dela genouillère0 Du fait que l'eau ammoniacale n'est amenée que dans la chambre de tourbillonnement 3 (figure 1) et que la chambre de tourbillonnement 2 ne fonctionne pas à ce moment, l'eau ammoniacale arrive dans cette chambre 2 par le canal de by-pass 12 (figures 1 et 3). Etant donné que le canal de by-pass 12 est réalisé suivant une tangente aux parois cylindriques des chambres de tourbillonnement 2 et 3, l'eau ammoniacale traversant ce canal sous une pression de 2-3 atm se met à tournoyer dès quelle parvient à la chambre de tourbillonnement 2.Il en résulte qu'elle caule sur les parois de la chambre de tourbillonnement 2 en nettoyant celle-ci et sort par la buse de pulvérisation 10 dans la genouillère de la cheminée. Le même canal 12 est traversé par l'eau ammoniacale en provenance de la chambre de tourbillonnement 2, où elle arrive sous une pression de 15,17 à 20,26.105Pa lors de l'opération d'enfournement () four n'est pas représenté dans les dessins) en vue d'entraînes les gaz d'enfournement à partir du tronçon vertical i6 de la cheminée dans la genouillère 17de celle-ci et, ensuite, dans le collecteur de gaz qui, lui aussi, n'est pas représenté dans les dessins0 L'eau ammoniacale passe de la chambre de tourbillonnement 2 dans la chambre de tourbillonnement 3, par le canal 12, dans le sens opposé à celui de tourbillonnement de l'eau lors de son amenée tangentielle dans la chambre de tourbillonnement 3 ralentit le tourbillonnement du courant d'eau ammoniacale dans cette chambre 3 et, par là même, contribue à la formation d'un jet d'eau pulvérisée supplémentaire à angle d'ouverture de 300. Ce Jet d'eau pulvérisée supplémentaire, qu'on observe à la sortie de la chambre de tourbillonnement 3, permet de renforcer 1 'entratnement du gaz d!enfournement lors du fonctionnement de la chambre de tourbillonnement 2o Cette amélioration de l'entratnement du gaz dans le collecteur permet à son tour de réduire la pression d'eau appliquée à l'injecteur 150 REVENDICATIONS 1.- Injecteur pour la pulvérisation d'un liquide dans la cheminée d'un four à coke, du type comportant un corps (1) dans lequel est ménagée une chambre de tourbillonnement (2) de forme cylindrique présentant un passage d'arrivée de liquide tangentiel (8) et une buse de pulvérisation axiale (10), caractérisé en ce qu'au moins une chambre de tourbillonnement cylindrique supplémentaire (3) est ménagée dans le corps (1) et présente un passage d'arrivée de liquide tangentiel (9) et une buse de pulvérisation axiale (11) individuels, les deux chambres de tourbillonnement (2, 3) étant de diamètres différents et communiquant l'une avec l'autre par l'intermédiaire d'un canal de by-pass > (12). 2.- Injecteur selon la revendication 1--, caractérisé en ce que le canal de by-pass (12) est tangentielle aux parois cylindriques des chambres de tourbillonnement (2,3)* 3.- Injecteur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que dans les chambres de tourbillonnement (2, 3) sont prévus des tourbillonneurs (4, 5) sous forme de garnitures cylindriques dans lesquelles sont pratiqués des passages inclinés latéraux (6, 7) dont les angles d'inclinaison varient d'un tourbillonneur à l'autre.