Brevet FR2584486A1 — publié le 19870109

L'invention s'applique aux techniques de reconstruction partielle à chaud des fours à coke à chambre horizontale. Les fours de carbonisation du charbon, dits fours à coke à chambre horizontale, sont groupés en batterie que l'on peut décrire comme composées de 4 zones principales placées les unes au-dessus des autres - la zone la plus basse est la zone des régénérateurs, - la zone située immédiatement au-dessus est la partie inter médiaire, - la zone située immédiatement au-dessusde la précédente est la zone des piedroits chauffants. Elle comporte une pluralité de piedroits chauffants alternés avec une pluralité de chambre de cokéfaction. Dans ce qui suit le sens longitudinal est la direction horizontale correspondant à l'axe de symétrie horizontal d'un piedroit chauffant ou d'une chambre de cokéfaction dans le sens de sa longueur. - la zone située immédiatement au-dessus de la précédente est la couverture. La zone de piedroits chauffants consiste en une pluralité de piedroits chauffants entre lesquels se trouvent les chambres de cokefaction du charbon. Un piedroit chauffant consiste, dans son principe, en deux murs verticaux longitudinaux, appelés murs de panneresses, qui forment chacun une des parois d'une des deux chambres de cokéfaction qui encadrent ledit piedroit chauffant. Un piedroit chauffant consiste également, dans son principe, d'une pluralité de murs verticaux dits murs d'entretoise placés perpendiculairement auxdits murs de panneresses. Ces murs d'entretoise servent à délimiter entre eux, avec les murs de panneresses, des espaces verticaux appelés carneaux chauffants, dans lesquels s'opèrent les combustions nécessaires au chauffage de la batterie. L'appareillage de ces murs d'entretoise est conçu de façon à assurer le contreventement nécessaire aux murs de panneresses. Dans les batteries de fours à coke à forte production, la partie intermédiaire et la zone des piedroits chauffants sont réalisées en briques de silice. Cette silice est un matériau qui possède aux températures inférieures à 6000 C un coefficient de dilatation thermique élevé et un fort module d'élasticité. Ces caractéristiques rendent les constructions en ce matériau très fragiles lors des variations de températures au-dessous de 6000C. Par ailleurs, le court élevé des briques de silice et de leur montage conduit de plus en plus a limiter la reconstruction des batteries dégradées aux zones qui en ont absolument besoin. En particulier, il devient courant de reconstruire à neuf, partiellement ou coiplêtement, tout en conservant la partie intermédiaire usagée. Pour les raisons exposées plus haut, cette partie intermédiaire est conservée à une température aussi élevée que possible, compatible avec la pose des briques de silice neuves de la zone de piedroit chauffant reconstruite. Il s'agit donc de monter une maçonnerie neuve dont les éléments n'ont pas encore les dimensions qu'ils auront en utilisation normale, c'est-à-dire après mise a la température de fonctionnement, sur une partie dont les dimensions sont tres proches de celles que cette partie aura en utilisation normale, du fait de la température remanente de ses éléments et de l'ouverture des joints qui s'est produite lors du refroidissement partiel. Usuellement, la maçonnerie neuve est montée aux cotes horizontales "A froid" c'est-à-dire aux cotes d'un remontage complet å neuf et a froid de la batterie, à partir d'un plan vertical de référence, perpendiculaire au sens longitudinal, supposé ne pas se déplacer lors de la mise en température, tel que le plan médian de la batterie ou, le cas échéant, le plan de raccordement dans le sens longitudinal à la partie de la zone de piedroit conservée. Lors de la remontée en temperature des parties neuves, les dilatations horizontales se produisent.Par effet d'accu-tiîatîon, les deplacements horizontaux dans le sens longitudinal qui en découlent sont d'autant plus importants que les points considérés sont éloignés dudit plan vertical de référence. Les déplacements horizontaux ont lien dans l'absolu et également par rapport à la partie intermédiaire conservée puisque celle-ci, restée très proche de ses dimensions finales, comme expliqué plus haut, ne se dilate pas de façon notable. Ce phénomène de déplacement horizontal différentiel, cumulatif à partir du plan de référence, entre la partie neuve et la partie conservée, présente en particulier l'inconvénient que les éléments de la partie neuve et de la partie conservée qui étaient à l'aplomb les uns des autres avant mise en température de ladite partie neuve, ne le sont plus au régime de températures d'utilisation. Par voie de conséquence, à froid il est nécessaire de monter préventivement hors aplomb des éléments de la partie conservée, les éléments qui doivent se trouver à l'aplomb desdits éléments de la partie conservée lorsque le régime de températures d'utilisation aura été atteint. L'écart initial avec l'aplomb visé est d'autant plus grand que lesdits éléments se trouvent éloignés du plan vertical de référence. Dans certains cas des zones de la partie reconstruite doivent rester en quasicoincîdence avec des zones correspondantes de la partie conservée pendant tout le processus de montée en température. Ouasi-coincidence signifie que ces zones ne doivent se déplacer l'une par rapport à l'autre que d'une distance, comptée dans le sens longitudinal, sensiblement inférieure A la distance de déplacement provoquée par le jeu des dilatations qui vient d'être décrit. Les zones devant rester en quasi-coincidence sont appelées point fixe dans la partie reconstruite et point de base dans la partie conservée. On dit qu'un point fixe est conjugue d'un point de base et réciproquement. Dans la zone reconstruite il est en général requis que toute zone située à l'aplomb d'un point fixe reste sensiblement à l'aplomb dudit point fixe. Cette zone est appelée plan fixe. Elle est dite conjuguée d'une point de base et réciproquement. Lorsqu'il existe des points et plans conjugés loin du plan de référence, il est nécessaire de maçonner les points de la partie reconstruite au voisinage des points conjugués de la partie conservée, et de ménager des joints verticaux de dilatation longitudinale pour absorber la dilatation horizontale longitudinale. Il est délicat de ménager des joints de dilatation verticaux dans un piedroit car ces joints risquent de fragiliser la maçonnerie ou de menager une communication entre la chambre de cokéfaction et le bruleur, comuunication dangereuse pour la construction. C'est pourquoi, selon la pratique connue, seule la construction dite "A libre dilatation" comporte des joints de dilatations verticaux. Dans ce type de construction, un mur d'entretoises sur deux est, en fait, dédoublé de façon que les carneaux chauffants groupés deux par deux forment, avec les parties de mur de panneresses et les murs ou demi-murs d'entretoises qui leurs correspondent, un bloc de maçonnerie sans communication avec les chambres de cokéfaction et séparés des blocs analogues voisins par les joints verticaux de dilatation créés par le dédoublement des murs d'entretoises. Les murs de panneresse, selon cette technique, comportent donc eux-memes des joints de dilatation verticaux. Si les joints de dilatation ne sont pas parfaitement fermés après dilatation, il y a une certaine communication entre deux chambres de cokéfaction voisines, limitées par les chicanages aménagés A la construction et les dépits qui se produisent par la suite. Cette technique de construction a libre dilatation" est employée pour des constructions entièrement neuves, en prévision d'arrets d'exploitation, avec refroidissement, ultérieurs. Elle est également employée pour des reconstructions limitées A la zone des piedroits chauffants, la partie intermédiaire étant maintenue chaude, concernant des batteries conçues ou non à l'origine avec "libre dilatation". Cependant, des batteries de certains types ne peuvent pas admettre une telle reconstruction. La présente invention permet de ménager des joints de dilatation verticaux dans des piedrtois chauffants et, le cas échéant, dans la partie supérieure de la partie intermédiaire, lors de la reconstruction de la zone de piédroits chauffants, et éventuellement de la partie supérieure de la partie intermédiaire, d'une batterie, sur une partie intermédiaire conservée et maintenue a la température de préservation de la silice, de façon à obtenirla quasi-colncidence des points conjugués le long desdits piedroits chauffants, sans diminuer notablement l'étanchéité entre chambre de cokéfaction et carneaux chauffants, en utilisant par ailleurs l'appareillage d'origine, même s'il ne comprenait pas de joints verticaux de dilatation dans le sens longitudinal des piedroits chauffants. Les maçonneries dont sont faites les diverses parties d'une batterie et, en particulier, la zone dés piedroits chauffants, sont cons tituées de couches superposées, appelées assises, de briques liées au coulis plus ou moins quinconcés suivant l'appareillage. Les assises ont usuellement une hauteur comprise entre 80 et 180 mn. Les briques formant les murs d'entretoise, lorsqu'elles n'ont aucune face en paroi de chambre de cokéfaction de charbon, sont appelées entretoises. Celles qui ont une face en paroi de chambre de cokéfaction sont appelées têtes de marteau. Les briques autres que les précédentes, formant les murs verticaux longitudinaux des piedroits chauffants, sont appelés panneresses. La continuité de la maçonnerie d'une brique A l'autre est assurée, là où elle est requise pour atteindre l'étanchéité et la stabilité recherchées, par le moyen de joints de coulis d'une épaisseur de 2 A 10 mm, mis en place au moment de la pose des briques. Les briques sont dimensionnées pour qu'à la température, avec un joint de coulis d'épaisseur théorique de 4 à 6 mm, les divers éléments de maçonnerie aient les dimensions voulues à chaud, c'est-A-dire pour l'exploitation de la batterie. A froid, les briques sont placées et les joints de coulis réalisés de façon que les dimensions desdits éléments soient celles recherchées à chaud, correction faite de la dilatation thermique qui ne s'est pas encore produite au moment de la mise en place desdites briques. L'épaisseur réelle des joints de coulis est fonction des dimensions réelles des briques qui, pour des raisons pratiques de fabrication, ne sont pas toujours égales aux dimensions théoriques, tout en restant très voisines. Selon l'invention, les briques de chaque assise de la partie reconstruite sont placées A froid de façon que la distance lonqitudinale entre points conjugués soit inférieure A la distance normalement requise en reconstruction traditionnelle pour obtenir la coincidence à chaud.La distance entre deux points fixes voisins étant donc intermédiaire entre celle désirée A chaud, et celle normalement à prévoir A froid, la mise en place des briques se faisant sensiblement à froid, lesdites briques étant dimensionnées de façon usuelle, c'est-à-dire comme indiqué ciavant, en tenant compte de leur dilatation à la mise en température et d'une épaisseur théorique de joint de coulis de 3 à 6 mm, il s'en suit qu'à la pose l'épaisseur totale théorique des joints de coulis comptée longitudinalement entre deux points fixes voisins devrait être nettement supérieure A l'épaisseur totale théorique prise en compte pour le dimensionnement des briques, si ladite pose se faisait, entre deux points fixes consécutifs, de façon usuelle. Selon l'intervention, entre deux points fixes consécutifs, dans chaque mur de panneresse, a chaque assise, au moins un joint vertical perpendiculaire au sens longitudinal normalement formé de coulis est traité de façon particulière, les autres joints de coulis étant réalisés de façon usuelle. Les joints traités de façon particulière sont appelés joints d'absorbtion. Selon l'invention, chaque joint d'absorbtion est caractérisé de la façon suivante - il ne comporte pas de coulis, - il est rempli d'un matériau compressible, capable d'assurer une étanchéité à la température d'exploitation lorsqu'il est comprimé. - son épaisseur est une fraction de la dilatation thermique longitudinale prévisible des matériaux compris entre les points fixes encadrant ledit joint d'absorbtion, lorsque la température de la partie reconstruite passe de la température de maçonnage a la température d'exploitation. Cette épaisseur est choisie en fonction des déplacements admissibles des dilatations prévisibles et de l'épaisseur résiduelle du matériau cowpressible. La surépaisseur du joint d'absorbtion est la différence entre l'épaisseur dudit joint et l'épaisseur résiduelle du matériau compressible. On comprend aisément que lors de la montée en température les joints d 'absorbtion vont commencer par absorber les dilatations longitudinales qui se produisent à leur voisinage immédiat dans la partie reconstruite. Le matériau compressible va progressivement se comprimer jusqu'a offrir une résistance suffisamment grande pour que les dilatations ne puissent plus etre absorbée mais soient transmises jusqu'aux extrémités du piedroit conservé. On dit que les joints d'absorbtion sont fermés. On a constaté qu'avec les réglages habituels, le systeme de compression élastique longitudinale des piédroits, dit armaturage transversal, qui equipe toute batterie de fours à coke, les joints d'absorbtion se ferment en totalité avant que ledit armaturaqe transversal commence à s'ouvrir sous 11 effet de la dilatation des maçonneries. On comprend que, grace à l'invention d'une part, le mouvement relatif des points fixes par rapports aux points de base a été fortement réduit et d'autre part l'étanchéité est assurée par la forte compression du matériau compressible sur lequel prennent appui les matériaux lors de leur dilatation. Pour améliorer l'étanchéité entre chambre de cohéfaction et carneau il est recommandé, lorsque cela est possible, de placer les joints d'absorbtion au droit des murs d'entretoise de façon à former un chicanage au voisinage de ce joint d'absorbtion. Pour la solidité de la construction, le joint d'absorbtion d'une assise donnée ne communique pas avec un joint d'absorbtion d'une assise immédiatement voisine. Il est préférable que le décalage dans le sens longitudinal entre les joints d'absorbtion de deux assises immédiatement voisines soit d'au moins 5 cm, comptés entre les faces de joints d'absorbtion les plus proches. Les joints d'absorbtion entre deux points fixes donnés sont présents dans les deux murs de panneresse d'un même piedroit et pour chaque assise, la somme des surépaisseur comptées entre les plans moyens des mêmes murs d'entretoise est la même pour ces deux murs de panneresse. REVENDICATIONS 1) Méthode de reconstruction partielle ou complète de zone de piedroit chauffant en silice sur une partie intermédiaire usagée, conservée A la température de préservation de la silice, caratérisée en ce qu'entre les points fixes de la partie reconstruite sont disposés dans les murs de panneresses des joints d'absorbtion remplis d'un matériau compressible dont les surépaisseurs représentent une fraction des dilatations thermiques longitudinales des murs de panneresses, lors du passage de la température de maçonnage à la température d'exploitation. 2) Méthode de reconstruction suivant la revendication I caractérisée en ce que les joints d'absorbtion présentent, assise par assise, dans les 2 murs de panneresses d'un même piedroit, une même épaisseur totale entre deux points fixes consécutifs. 3) Méthode de reconstruction suivant les revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que les joints d'absorbtion présentent, assise par assise, dans les 2 murs de panneresses d'un même piedroit, une même surépaisseur totale entre 2 plans moyens de mur d'entretoise consécutifs. 4) Méthode de reconstruction suivant les revendications 1,2 ou 3 caractérisée en ce que les joints d'absorbtion présentent, entre 2 points fixes quelconques, la même surépaisseur totale, quelle que soit l'assise. 5) Méthode de reconstruction suivant les revendications 1,2,3 ou 4, caractérisée en ce que les joints d'absorbtion présentent, assise par assise, dans les 2 murs de panneresses d'un même piedroit, une même surépaisseur totale entre 2 plans moyens de murs d'entretoise quelconques, la même surépaisseur totale, quelle que soit l'assise. 6) Méthode de reconstruction suivant les revendications 1,2,3,4 ou 5, caractérisée en ce que les joints d'absorbtion de 2 assises connexes ne communiquent pas entre eux. 7) Méthode de reconstruction suivant les revendications 1,2,3,4,5 ou 6, caractérisée en ce que les joints d'absorbtion présentent entre 2 points fixes une surépaisseur totale sensiblement égale à 30 à 90-t de la dilatation thermique dans le sens longitudinal, entre la température de maçonnage et la température d'exploitation, de matériaux compris entre lesdits points fixes, ces points fixes étant subséquemment amenés à se déplacer l'un par rapport à l'autre lors du processus de montée en température la partie reconstruite. 8) Méthode de reconstruction suivant les revendications 1,2,3,4,5,6 ou 7, caractérisée en ce que lematériaucompressible remplissant les joints d'absorbtion n'oppose pas de résistance sensible à la compression lors de la montée en température de la partie reconstruite, tant que les dilatations ou fraction de dilatation à résorber n'ont pas atteint. la valeur de la surépaisseur, et caractérisée en ce que leditmatériaucompressible subsiste sous sa forme comprimée à la température d'exploitation et s'oppose de façon sensible au passage de gaz et de matière de la chambre de cokéfaction dans le carneau, soit directement, soit par encrassement par lesdits gaz et matières eux-mêmes.