Brevet FR2526804A1 — publié le 19831118

Maçonnerie réfractaire perfectionnée pour portes de four à coke La présente invention se rapporte à une maçonnerie réfractaire pour portes de four à coke. Comme on le sait, les portes de four à coke en plus de leur fonction d'organes d'arrêt mécaniques empêchant la sortie du charbon, servent également de joint d'étanchéité empêchant la sortie des gaz se formant au cours de la transformation de la houille en coke. Selon un procédé déjà connu et utilisé depuis peu de temps, la porte du four à coke est munie d'une maçonnerie réfractaire dans laquelle est aménagée une cheminée verticale ouverte en bas et en haut par laquelle les gaz formés à l'intérieur du four peuvent s'écouler de bas en haut. La mise en oeuvre de portes de four ainsi conçues a permis de mettre en évidence que la totalité du gaz formé dans la partie centrale du four ne peut pas gagner la zone supérieure de la cellule par une telle cheminée et que c'est la raison pour laquelle les gaz cherchent une possibilité de s'échapper le long des arêtes latérales de la porte du four, ce qui, par suite de l'effet combiné de la chaleur et de la pression, provoque une déformation non seulement des joints d'étanchéité mdtalliques usuels de la porte, mais aussi du cadre de la porte à cellules. L'invention a par conséquent pour objet de réaliser une maçonnerie réfractaire perfectionnée capable d'éliminer les inconvénients précités. L'invention vise aussi à améliorer le cadre métallique de la porte sur lequel doit être fixée la maçonnerie réfractaire proposée. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description de modes de réalisation pris comme exemples, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une coupe transversale horizontale d'une porte de four à coke selon l'invention - la figure 2 est une vue partielle suivant II-II de la figure 1, avec en coupe partielle, la section transversale d'une des briques d'ancrage réfractaires de la maçonnerie - la fIgure 3 représente une vue suivant III-III de la figure 1, avec une vue en coupe partielle suivant III' III' de la figure 1 ;; - la figure 4 est une vue frontale du cadre d'appui métallique de la porte de four à coke selon l'invention - la figure 5 est une vue latérale du cadre selon la figure 4 - la figure 6 est une vue frontale de l'ensemble de la maçonnerie réfractaire selon l'invention, la partie centrale étant enlevée - la figure 7 est une vue latérale de la maçonnerie réfractaire selon la figure 6 ; - la figure 8 est une variante de l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1. Sur la figure 1, la référence 10 désigne la structure métallique primaire de la porte du four à coke. Sur la surface interne gauche de la structure métallique 10 est fixé, d'une façon qui sera décrite en détail ci-après, un cadre d'appui 20 qui forme la structure métallique secondaire et qui a pour mission de soutenir la maçonnerie réfractaire désignée globalement par 30. En résumé et en ne se référant qu'à la figure 1, la porte du four à coke ne se compose donc que d'une structure métallique 10 formant la partie porteuse externe de la porte, du cadre d'appui 20 qui est porté par cette structure métallique 10 et placé sur la surface interne de celle-ci, ainsi que d'une maçonnerie réfractaire désignée globalement par 30. Entre le cadre d'appui 20 et la maçonnerie réfractaire 30 est avantageusement aménagée une cavité 40 remplie de matière isolante, par exemple du plastique, des matières en vrac et/ou des fibres réfractaires ou analogues. Comme on peut le voir sur les figures, la maçonnerie réfractaire 30 est constituée par une série de blocs 31 préfabriqués et superposés qui prdsentent une section transversale rectangulaire et dont la surface tournée vers la structure métallique primaire 10 est évidée pour former la cavité 40 à remplir de matière isolante. Cette cavité est par conséquent formée par deux nervures 32 par lesquelles chaque bloc 31 vient s'appliquer sur des nervures correspondantes 12 faisant saillie de la structure métallique 10. Les blocs 31 en matériau réfractaire sont maintenus en contact de la structure métallique 10 par des éléments d'ancrage appropriés qui les fixent sur le cadre d'appui 20. De façon connue, chaque bloc 31 de la maçonnerie réfractaire est traversé par un conduit vertical ou une cheminée centrale 50 qui, par le bloc inférieur 31' (voir figure 6) communique avec les zones inférieures du four à coke et, par le bloc supérieur 31 n (voir figure 6) avec la zone supérieure du four. Selon l'invention, chaque bloc 31 de la maçonnerie réfractaire 30 est muni d'une série de conduites transversales 51 et 52 disposées en forme d'X par rapport aux axes x-x et y-y ; les deux paires 51 et 52 de chaque série débouchent dans les surfaces latérales de la maçonnerie réfractaire 30, c'est-à-dire dans les surfaces de la maçonnerie 30 qui s'étendent parallèlement aux parois du four à coke et qui sont schématisées par les lignes en tirets 60 sur la figure 1. Il s'ensuit que les gaz se formant pendant le processus de cokéfaction et ayant tendance à s'écouler entre la maçonnerie 30 et les parois 60 de la cellule du four à coke aboutissent à une double série de conduites 51 et 52 qui amène les gaz dans la cheminée 50 et de là les fait monter jusqu'S la zone supérieure du four. De cette façon, on évite l'accumulation des gaz comprimés dans les zones 41 le long de la structure métallique 10 et ainsi la déformation qui pourrait en résulter des éléments d'étanchéité en soi connus et par conséquent non représentés sur les figures. Les éléments d'étanchéité peuvent donc fonctionner à des températures et à des pressions plus faibles et conserver plus longtemps leur faculté d'étanchéité t le conduit 50 et les conduites 51 et 52 entraînent en effet le gaz vers le haut de telle sorte que la pression diminue ainsi que la température des gaz s'accumulant entre la paroi 60 et la ma çonnerie 30 au voisinage immédiat de la structure métallique 10. Comme on peut le voir en détail sur les figures 6 et 7, les conduites 51 et 52 sont respectivement dirigées vers le haut et vers le bas, de la face extérieure de la maçonnerie jusqu'au canal central vertical 50 pour faciliter ainsi les mouvements de convexion naturelle des gaz produits pendant la cokéfaction. Pour éviter que des matières ne se déposent, la conduite 53 formant le canal de sortie des gaz de part et d'autre du conduit 50 est inclinée, de préférence vers le bas, au niveau de l'extrémité supérieure de la maçonnerie 30. Dans la solution selon la figure 7, le conduit 50 est fermé en haut par un tampon 54 et les conduites latérales 53 forment des canaux de sortie pour les gaz. Pour maintenir les différents blocs réfractaires 31 au moyen du cadre d'appui 20, dès le façonnage des blocs 31 on a noyé à l'intérieur de chacun de ceux-ci, une série de deux, quatre et, comme on peut le voir à la figure 6, de six briques réfractaires 70 (figure 3) dont les extrémités 71 font saillie en-dehors de la surface interne du blocs 31. Ces briques réfractaires en soi connues, sont prismatiques et portent sur leurs faces latérales des nervures assurant une liaison entre le matériau de la maçonnerie 30 et la brique 70. Des étriers ou crochets 80 soudés sur le cadre d'ap pui 20 s'engagent dans les briques 70. De cette façon, le cadre d'appui 20, les étriers 80, les briques 70 munies des nervures et les blocs 31 de la maçonnerie 30 forment un tout qui peut être assemblé à part, puis ancré, en tant qu'élément individuel, sur la structure métallique 10. Il reste à décrire maintenant le raccordement entre le cadre d'appui 20 et la structure métallique 10 et il y a lieu de considérer à cet égard que ce raccordement doit être amovible pour permettre au bout d'un certain temps de procéder au changement nécessaire de la maçonnerie réfractaire 30. Comme illustré sur les figures 1, 4 et 5, le cadre d'appui 20 est essentiellement constitué par un cadre rectangulaire formé de fers profilés usuels mutuellement soudés et muni de raidisseurs 23. Sur les raidisseurs 23 sont soudés les étriers 80, servant à l'ancrage de la maçonnerie réfractaire. Pour pouvoir garantir un raccordement solide entre la structure métallique 10 et le cadre d'appui 20, on prévoit des boulons qui traversent la structure métallique 10 et qui, au lieu d'une tête de vis normale, comporte une tête en marteau 91 qui peut enserrer l'aile interne des fers profilés formant le cadre d'appui 20. En serrant les écrous 90, il est possible d'assujettir les têtes 91 en forme de marteau sur les fers profilés du cadre d'appui 20 jusqu'à ce que ceux-ci soient solidement ancrés sur la structure métallique 10. On obtient de cette façon un système d'appui démontable, extrêmement simple et en même temps très efficace. En référence à la figure 1, on peut préciser que les conduites 52 qui débouchent à l'exté- rieur de la maçonnerie 30 le plus près de la structure métallique, comportent un canal d'aspiration 55 qui est formé pour l'essentiel par une rainure verticale prévue sur la surface de la maçonnerie réfractaire en vue de la captation des gaz résiduels qui subsistent généralement. Par ailleurs, comme on peut le voir sur la figure 3, au-dessus des embouchures des conduites 51 et 52, on prévoit à l'intérieur du conduit 50 des épaississements 56 qui provoquent un rétrécissement de la section transversale et partant des zones d'étranglement 57 dans lesquelles la vitesse d'écoulement des gaz augmente, tandis que leur aspiration par les conduites 51 et 52 est favorisée (effet venturi). La figure 8 représente une variante de la figure 1 dans laquelle le cadre d'appui 120 est en partie inclus dans la maçonnerie réfractaire 130. On peut bien entendu apporter diverses modifications et imaginer plusieurs variantes des exemples de réalisation qui viennent d'être décrits et illustrés sur le dessin, tout en restant dans le cadre de la présente invention. -REVENDICATIONS 1.- Maçonnerie réfractaire perfectionnée pour portes de four à coke du type comportant au moins une structure métallique externe à l'intérieur de laquelle est fixée une maçonnerie en matériau de préférence réfractaire, caractérisée par le fait que dans ladite maçonnerie (30) est ménagé un conduit vertical (50) pour l'écoulement des gaz formés au cours du processus de cokéfaction, ce conduit (50) étant raccordé aux extrémités supérieure et inférieure du four et comportant en outre une série de conduites transversales (51, 52) établissant la liaison avec les zones médianes échelonnées sur la hauteur du four. 2.- Maçonnerie réfractaire selon la revendication 1, caractériée par le fait que la maçonnerie (30) a une section transversale horizontale à peu près rectangulaire et que les conduites d'écoulement transversales précitées (51, 52) établissant la liaison entre le conduit vertical et les zones intermédiaires du four à coke débouchent de préférence sur les surfaces latérales de la maçonnerie, c'est-à-dire sur les surfaces sensiblement parallèles aux parois du four. 3.- Maçonnerie réfractaire selon la revendication 2, caractBrisge par le fait que les conduites transversales (51, 52) sont sensiblement disposées en forme d'X par rapport aux trois axes de la maçonnerie (30) de façon qu'une paire de ces conduites transversales débouche sensiblement à côté des deux arêtes extdrieures et la seconde paire à proximité des arêtes intérieures de la maçonnerie réfractaire re (30). 4.- Maçonnerie réfractaire selon la revendication 2, caractérisés par le fait que les conduites transversales (51, 52) sont respectivement disposées inclinées-vers le haut et vers le bas en direction de l'intérieur de la maçonnerie réfractaire (30). 5.- Maçonnerie réfractaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'à l'extrémité de l'entrée de la-paire de conduites transversales (52) qui débouchent au voisinage de la structure métallique 10, une rainure verticale (55) est pratiquée sur la maçonnerie réfractaire (30). 6.- Maçonnerie réfractaire selon la revendication 5, caractérisée par le fait qu'au-dessus de l'embouchure de chaque paire de conduites transversales (51, 52), on prévoit dans le conduit central vertical de la maçonnerie réfractaire (30) un rétrécissement (57) qui produit une dépression aspirant à l'intérieur de la maçonnerie les gaz formés dans le four. 7.- Maçonnerie réfractaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle est formée par plusieurs blocs (31) placés les uns au-dessus des autres. 8.- Maçonnerie réfractaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que dans chacun des blocs (31) est noyde au moins une brique d'ancrage réfractaire (70) qui est maintenue au moyen de crochets en métal sur la structure métallique (10, 20) de la porte du four. 9.- Maçonnerie réfractaire selon la revendication 8, caractérisée par le fait que la structure métallique (10, 2q de la porte du four à coke comporte une structure primaire et une structure secondaire, cette dernière étant maintenue au moyen d'éléments amovibles. 10.- Maçonnerie réfractaire selon la revendication 9, caractérisée par le fait que la structure secondaire est formée par un cadre d'appui (20) en métal sur lequel sont assujettis les crochets servant à la fixation des briques d'ancrage noyées à l'intérieur de la maçonnerie réfractaire re (30).