Brevet FR2535834A1 — publié le 19840511

t 34 -1- FOUR A CHAMBRES OUVERTES POUR LA CUISSON DE BLOCS CARBO:S COMPORPANT UNE PIPE DE SOUFFLAGE Les blocs carbonés et, en particulier, ceux qui forment les anodes pour la production électrolytique d'aluminium par le procédé Hall- Héroult à "anodes précuites", sont obtenus par moulage d'une pâte car- bonée essentiellement constituée de brai et de coke broyé et par cuis- son à 1100-1200 C en une centaine d'heures. La cuisson est effectuée dans des fours dits à "feu tournant" dont un des types les plus utilisés est le four à chambres ouvertes, ccnstitué de chambres successives, limitées longitudinalement par des murs trans- versaux et divisées en alvéoles par des cloisons chauffantes à l'inté- rieur desquelles circulent l'air et les gaz de combustion fournis par des brûleurs à combustibles liquides ou gazeux. Au sommet des cloisons chauffantes, sont disposés des "ouvreaux" pour la mise en place des brûleurs et des sondes de mresure de la te Mpérature. Les anodes à cuire sont empilées dans les alvéoles et entièrement no- yées dans un granulé carboné, par exemple: coke de pétrole, coke mé- tallurgique ou autre; elles sont ainsi isolées des parois et abritées du contact des gaz de combustion qui pourraient provoquer des pertes par oxydation, et elles peuvent également être séparées entre elles pour éviter les risques d'agglomération ou de collage. Au cours d'un cycle de cuisson, les brûleurs sont progressivement dé- placés (feu tournant), de telle sorte que chaque charge d'anodes, dans une chambre donnée, est successivement préchauffée (en 2 ou 3 jours), soumise à la cuisson (pendant 2 ou 3 jours) et refroidie. Les fumées de combustion sont extraites du four par une pipe d'aspira- tion reliant, à travers des regards disposés sur les murs transversaux, toutes les alvéoles d'une même chambre au collecteur général de fumées disposé le long du four et relié lui-même aux ventilateurs d'aspiration. Cette pipe d'aspiration est normalement disposée sur un mur-transversal, ce qui oblige à garder en aval de la zone de chauffage une "chambre -2- morte" et à disposer les registres d'isolement entre la zone de chauf- fage et la zone de travail sur le mur transversal en aval de cette chambre morte Avec cette disposition, on aspire donc une quantité irr- portante d'air froid à travers la chambre morte, ce qui nuit au rende- ment thermique du four. Pour supprimer oet inconvénient, la demanderesse avait, dès 1979, dans son usine de Saint-Jean de Maurienne, supprimé la chambre morte en plaçant la pipe d'aspiration sur une cloison chauffante de la chambre de préchauffe De réme, dans le brevet FR-A 2 488 685, on a proposé de placer la pipe d'aspiration de fumée non plus sur le mur transver- sal, mais sur les ouvreaux des cloisons chauffantes des chambres de la zone de préchauffe voisines de ce mur transversal. Cependant, cette disposition ne permet pas de modifier les disposi- tions constructives susceptibles d'améliorer la solidité mécanique, l'étanchéité et l'isolation thermique des murs transversaux dans leur partie supérieure, car il faut maintenir des regards sur ces murs pour introduire, par l'intercmdiaire d'un système de soufflage, l'air néces- saire au refroidissement du four après cuisson, cet air, réchauffé, servant en n*me temps d'air de combustion pour le ccoustible dans la zone de feu On sait, en effet, que la partie supérieure des murs transversaux est une partie fragile nécessitant un entretien fréquent du briquetage et difficile à étancher. L'objet de l'invention est une pipe de soufflage permettant d'introdui- re l'air de refroidissement et de combustion par les ouvreaux des cloi- sons chauffantes. Les figures 1 à 4 illustrent la mise en oeuvre de l'invention La figure I représente en plan, de façon schématique, une partie d'un four à chambres ouvertes de type classique (Art antérieur). La figure 2 représente une coupe transversale, selon A^, de la pipe d'aspiration t Art antérieur). La figure 3 représente, en éclaté partiel, deux chambres adjacentes. La figure 4 représente, en coupe verticale longitudinale, une portion 2535 34 3- d'un four de cuisson. Le four de cuisson, qui est le plus souvent constitué de deux travées paral'èes, est formé par des successions de chamgres ( 1), dont l'une par exemple, est délimitée par la ligne pointillée sur la figure 1 à gauche Chaque chambre est entourée de murs transversaux ( 2) et divi- sée en alvéoles ( 3) par des cloisons chauffantes creuses ( 4), munies de chicanes ( 5) pour assurer une répartition des gaz chauds (ou froids) dans tout leur volume Les alvéoles communiquent entre elles par des regards ( 6) obturables par des volets, et ouverts à leur partie supé- rieure Les anodes ( 7) sont empilées dans chaque alvéole ( 3) dans un enrobage de granulé carboné ( 8)o Les brûleurs, non représentés, sont fixés à une passerelle mobile ( 20) qui se déplace, progressivement, pendant le cycle de cuisson. Les fumées de combustion sont extraites du four par une pipe d'aspira- tion ( 9) reliant, à travers les-regards ( 6) disposés sur les murs transversaux ( 2), les différentes alvéoles ( 3) au collecteur général de fumée ( 11) disposé le long du four. Dans cette disposition, la chambre située en aval de la pipe ( 9) par rapport au sens de progression du four indiqué par la flèche sur 'a figure 1, est une chambre "morte", comme on l'a vu précédemment ex- pliqué. Il est possible de supprimer cet inconvénient en disposant la pipe d'aspiration sur les ouvreaux des cloisons chauffantes de la chambre de la zone de préchauffage voisine de ce mur transversal (FR-A-2 448 685 déjà cité). Le perfectionnement, objet de la présente invention, consiste à dis- poser au moins une pipe de soufflage( 12 12 B Opnnettant d'introduire l'air de refroidissement et de combustion par les ouvreaux ( 13) des cloisons chauffantes ( 4) et à supprimer l'ouverture supérieure des regards ( 6), qui était un point fragile, et à la remplacer par une simple fente ( 15) -4- plus étroite que la largeur du mur ( 2) au droit du regard ( 6) Par cette fente ( 15), on peut introduire ou retirer les volets ( 10) dits "registres", qui permettent d'établir ou de supprimer la communication entre les chambres adjacentes. Normalement, on dispose une pipe de soufflage ( 12 A) dans la zone de refroidissement, et une pipe de soufflag(e 2 ds la zone de préchauffage d'air, qui est, en mêe temps, une zone de refroidissement. Sur la figure 3, les deux regards ( 6) du mur ( 2 A) sont représentés dans la disposition de l'art antérieur La partie supérieure ( 14) est largement ouverte Il en résulte une fragilité certaine et on ne peut maintenir l'étanchéité de ce regard qu'au prix de fréquentes opérations d'entretien. Dès le moment o l'aspiration des fumées et, conformément à la présen- te invention, le soufflage d'air froid sont effectués par les ouvreaux ( 13), la partie supérieure ( 14)-peut être fermée, conme cela apparait sur la partie gauche de la figure 3, en ( 2 B) et ne comporte plus qu'une simple fente ( 15) Cette modification, en apparence minime, a des consequences importantes sur la durée de vie du four et les coûts d'entretien La fente ( 15), oui permet le passage des registres d'iso- lement (volets) ( 10) entre les alvéoles, est rendue étanche par un simple couvercle En outre, cette disposition permet de contrôler avec précision les quantités d'air introduites dans la zone de feu pour as- surer la combustion optimale. Enfin, on peut, à la construction, réduire la largeur des murs ( 2) qui n'ont plus à supporter la charge des pipes d'aspiration et de souffla- ge; on peut donc la réduire à ce qui est strictement nécessaire à la mise en place et au coulissement des registres d'isolement ( 10), ce qui procure un gain sensible en coûts d'investissement et d'entretien et aussi une réduction des pertes thermiques qui se produisaient, dans la technique antérieure, au droit des murs et, particulièrement, à la partie supérieure ouverte ( 14) des regards ( 6). La mise en oeuvre de l'invention constitue donc un progrès notable dans la technique des fours à chambres ouvertes. - REVENDICATIONS 1 ) Four à chambre ouverte pour la cuisson des blocs carbonés desti- nes notamment à la production électrolytique d'aluminium par le procédé Hall-Héroult, constitué par une succession de chambres délimitées par des murs latéraux ( 2) munis, à leur partie supérieure, de regards ( 6), qui mettent les chambres en communication et que l'on peut obturer par des registres d'isolement ( 10), chaque chambre étant divisée en alvéoles ( 7) par des cloisons chauffantes creuses ( 4) dans lesquelles circulent l'air et les gaz de combustion, chaque cloison comportant, à sa partie supérieure, des ouvertures ( 13) dites "ouvraux", l'ensemble du four, en fonctionnement, comportant dans le sens de progression du feu une zone de refroidissement, une zone de préchauf- fage, une zone de plein feu, caractérisé en ce que l'on disrose, sur les ouvreaux ( 13) des cloisons ( 4), au moins une pipe ( 1- 12 A,2 B de soufflage d'air de refroidissement. 2 ) Four à chambre ouverte, selon revendication 1, caractérisé en ce que l'on dispose une pipe de soufflage ( 12 A) dans la zone de refroidis- sement et une pipe de soufflage ( 12 B) dans la zone de refroidissement et préchauffage d'air; ) Four à chambre ouverte, selon revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les regards ( 6) des murs latéraux ( 2) débouchent à l'exté- rieur par une fente étroite ( 15) de largeur inférieure a l' épaisseur du mur ( 2) au droit du regard ( 6) et par laquelle on peut introduire 2 S ou retirer les registres d'isolement. 4 ) Four à chambre ouverte, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la largeur des murs latéraux ( 2) est réduite à la largeur strictement nécessaire pour assurer la mise en place et le coulissement des registres d'isolement ( 10).