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"Fours à coke perfectionnés"'*
L'invention a trait aux fours a coke et se rappor- te particulièrement aux fours à coke à récupération de sous-produits ,notamment du type à régénérateurs trans- versaux*
Elle a pour objet la réalisation de fours à coke du type précité établis de manière à fonctionner effica- cement pour l'enlèvement de la fumée et des gaz pendant l'opération de chargement sans qu'il se perde dans l'at- mosphère et spécialement de manière à retenir et recueil- lir pratiquement la totalité de la fumée et des gaz déga- gés pendant le chargement des fours dans une batterie dont le système grand collecteur fonctionne sous pression et non par aspiration.
Elle a aussi pour objet la réalisation, pour la conduite des fours à coke à haute chambre munis de régé- nérateurs sous leurs soles et munis également de moyens pour retirer les gaz des deux côtés de la charge accumulée 'et en cours de chargement,d'un procédé grâce auquel est
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obtenu un fonctionnement sensiblement sans fumée et grâce auquel est efficacement empêché le passage d'air fortement chauffé à travers les soles des fours qui ne sont pas en cours de chargement.
Elle a encore pour objet la réalisation pour recueil- lir la fumée et les gaz des fours à coke, d'un système dans lequel les grands collecteurs sont normalement sous pression afin de maintenir de la pression sur les fours qui ne sont pas en cours de chargement et dans lequel le différentiel de pression dans les tuyaux ascensionnels des deux côtés de la charge accumulée dans les fours en cours de charge- ment peut être augmenté pendant l'opération de chargement.
Elle a de plus pour objet, pour le contrôle des pressions dans les fours à coke et dans les grands collec- teurs y reliés, la réalisation d'un système grâce auquel le différentiel de pression peut être augmenté localement dans les tuyaux ascensionnels des fours en cours de char- gement sans modification sensible des pressions normales dans les grands collecteurs ni dans les fours non en cours de chargement.
Elle a en outre pour objet d'autres perfectionnement qui ressortiront de la description qui va suivre.
On sait que dans les fours à coke de hauteur rela- tivement grande et lors des phases avancées de la cokéfac- tion (cuisson) il se produit ce que l'on dénomme "l'effet de cheminée", c'est-à-dire une différence importante entre les pressions des fluides au sommet et au fond du four, la pression étant au fond du four plus faible qu'au sommet par rapport aux pressions atmosphériques à ces mêmes ni- veaux. Plus le four est haut, plus cet effet est prononcé.
Dans le cas des fours du type à générateurs transversaux,' dans lesquels un régénérateur pour le four est situé au- dessous de l'aire de celui-ci, il est absolument essentiel d'empêcher tout passage de l'air fortement bhauffé du ré-
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générateur dans la chambre de cokéfaction.
La présende de cet air provoque la combustion du coke dans la chambre du fond) fond les cendres qui en résultent et met en danger ou fond le briquetage à et au voisinage de la sole du four, en raison notamment de ce que la réaction des élé- ments constitutifs des cendres du coke sur la silice du briquetage abaisse le point de fusion de la silice des briques et du ciment, les y amalgame comme laitier et en cause la désagrégation: L'effet de cheminée augmente la tendance qu'a l'air à se frayer passage dans la cham- bre de cokéfaction' Si les fours du type précité fonction- nent avec de grands collecteurs à aspiration, c'est-à-dire au dessous de la pression atmosphérique, il est à peu près certain que l'air s'infiltrera de la sorte et alors iné- vitablement le four se trouvera gravement endommagé.
C'- est pourquoi on ne fait pas fonctionner ces fours avec as- piration dans le système à grand collecteur.
On a proposé de conduire les fours avec évacuation de la fumée et des gaz dégagés pendant le chargement en faisant fonctionner les grands collecteurs sous des degrés d'aspiration définis ou sous des pressions sub-atmosphéri- ques. Avec ce système on applique l'aspiration non seule- ment au four en cours de chargement, mais à tous les fours de la batterie avec lesquels les collecteurs sont en com- mune communication.
Ce fonctionnement n'est possible, tou- tefois,qu'avec un type de four aujourd'hui à peu près pé- rimé, c'est-à-dire le type à régénérateur longitudinal et à combustion sous le fond/ type qui ne comporte pas de régénérateurs transversaux sous les chambres et selon le- quel le four est relativement de faible haut-sur, la coké- faction prend longtemps, la capacité est petite, il y a des chambres de combustion directement au-dessous des chambres du four èt il n'est pas causé grand mal à la structure du four, bien qu'il y ait dilution des gaz du four,par les produits de combustion s'ils viennent a
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être attirés à travers les soles ou aires.
Dans lesditos chambres de combustion au-dessous du fond le mélange chaud de gaz dégagés du combustible et d'air serait d'ailleurs brûlé avant qu'il pût passer en quantité appréciable dans la chambre du four par les joints étroits ou les fissures.
Mais dans les fours à coke modernes munis de régé- nérateurs transversaux, ou même s'ils avaient des régéné- rateurs longitudinaux les chambres du four sont hautes, l'air fortement chauffé est amené dans les carneaux de chauffe sur les côtés des chambres sans combustion pré- alable sous le fond, et il y a une zone sensiblement "plus moins zéron (expression courante dans l'industrie des fours à coke pour désigner l'état à pression pratiquement atmos- phérique) de pression ou d'aspiration dans les sommets des régénérateurs à courant ascendant. Dans ces cas, l'in- filtration d'air à travers le fond de la chambre de coké- faction et dans la charge cause de graves dommages et de- vient un danger qu'il faut prévenir.
L'augmentation de 1' aspiration sur le système de chauffe comporte de sérieux inconvénients tels que la fuite de gaz brut de houille pré- cieux avec tous ses sous-produits dans le système de chauf- fe et sans récupération des sous-produits lesquels sont ou brûlés dans les carneaux de chauffe ou envoyés dans la cheminée et perdus dans l'atmosphère. L'aspiration dans les grands collecteurs est une cause d'infiltration dans les chambres de cokéfaction.
Par les raisons sus-énoncées le système à aspiration n'est donc pas applicable aux fours à coke de type moderne lesquels ont sensiblement deux fois la hauteur du four visé par ce brevet, sont munis de régénérateurs transver- saux sous leurs étages et n'ont pas de chambres de cornbus- );ion sous le fond.
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Une autre considération en ce qui concerne la cons- truction et la conduite des fours à coke a trait à la réa- lisation d'ouvertures de chargement et de conduits pour l'évacuation de la fumée et des gaz dégagés pendant l'opé- ration de chargement. Dans le cas où le four est d'une longueur relativement grande (et, d'ailleurs aussi avec les fours courts) une structure et une modalité de con- duite similaires à celles décrites et représentées au Bre - vet américain n*1376314 peuvent être utilisées.
On remar- quera que dans la construction représentée par les des- sins de ce brcwet, il est prévu quatre ouvertures de char- gement et des ouvertures de prise de chaque côté de cha- que ouverture de chargement, prises qui sont au nombre de cinq.Il est également prévu des moyens convenables pour relier les ouvertures intermédiaires avec les grands col- lecteurs pendant le chargement. On remarquera en outre que ce dispositif est établi pour un four relativement long.
Dans le cas d'un four relativement court, on peut réduire d'une façon correspondante le nombre des ouvertu- res de chargement et celui des ouvertures de prise de fu- mée et de gaz. Par exemple, si le four est suffisamment court, il peut n'avoir qu'une seule ouverture de charge- ment, comme dans le brevet britannique Rupert n* 18513, an0 née 1901. On peut réduire sensiblement le nombre d'ouver- tures de prise de fumée quand il s'agit de fours plus courts en raison de ce qu'il se forme un plus petit nom- bre de poches de gaz pendant le chargement.
C'est ainsi que dans le brevet allemand Brunck, n* 137563, il n'y a que deux prises de fumées-
La présente invention a trait à une structure et à un appareil de four à coke similaires à certains égards et constituant perfectionnement au susdit brevet américain n* 1376314 et susceptibles d'application à, et d'emploi avec l'invention qui fait l'objet dudit brevet. Au lieu de n'utiliser l'un des grands collecteurs que seulement
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comme collecteur de fumée, comme représenté aux dessins de ce brevet, on peut se servir des deux grands collec- teurs tant pendant le chargement que pendant la fonction- nement normal du four ,ou bien un seul grand collecteur peut être employé pour les deux opérations, comme indiqué dans ledit brevet.
Comme dans le brevet Becker(et que l'- on utilise un seul grand collecteur ou bien deux) la fumée et les gaz sont retirés des deux côtés de la charge accu- mulée et il n'y a aucun captage de gaz dans le four, même si celui-ci est chargé jusqu'au sommet à l'ouverture de chargement avant le nivellement.
utilisation de ce principe permet d'assurer un chargement pratiquement sans fumée tout en maintenant des conditions de fonction- nement donnant pleine sécurité pour les fours qui ne sont pas en cours de chargement L'inventeur réalise un four à coke de préférence du type à régénérateurs transversaux (brevet français Koppers n* 361962) et de construction moderne quant à la hauteur( comme, par exemple, selon le brevet français n* 542361) avec des moyens pour recueillir les gaz normalement et pendant l'opération de chargement ce qui fait que l'on peut charger des fours sans exposer les fours restants à des risques de dommages provenant du titage d'ait à travers les soles des chambres de cokéfaction.
Le système grand collecteur fonctionne sous pression afin de maintenir de la pression dans tous les fours de la batterie qui ne sont pas en cours de chargement et la pression dans la grand collecteur est commandée par des moyens situés à 1'- issue du système grand collecteur. Le régulateur utilisé est, de préférence, celui représenté et décrit au brevet français n* 540063 délivré à la Société Koppers:
Chacun des tuyaux ascensionnels qui relie un grand collecteur aux divers fours est muni de moyens, sous ferme de jet de vapeur, pour provoquer localement dans le tuyau
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ascensionnel un différentiel de pression par tirage forcé pendant l'opération de chargement afin d'assurer des fours correspondants en cours de chargement un écoulement des gaz plus rapide.
En raison des moyens de réglage auxquels il a été fait allusion plus haut et en raison de la gran- relative deur/du diamètre du grand collecteur, la pression dans les fours en cours de phases intermédiaires de cokéfac- tion reste sensiblement sans dérangement.
Il en résulte une évacuation rapide des gaz du four en cours de char- gement sans abaissement de la pression nécessaire au fonctionnement en toute sécurité des autres fours et no- tamment de ceux dans lesquels sont en train de s'effec- tuer les phases avancées de la cokéfaction. la présente invention peut s'appliquer aux fours à coke dont chacun a une pluralité d'ouvertures de chargemeni notamment qudnd sont employées les connexions représentées au susdit brevet américain n* 1376314 ou bien les fours à coke auxquels on fait application de la présente inven- tion sous son aspect plus spécifique peuvent n'être munis que d'une seule ouverture de chargement et être également munis d'un grand collecteur à pression relié à chaque ex- trémité des fours.
Les tuyaux de communication ou d'ascen- sion pour relier le système grand collecteur aux fours son! munis chacun d'un jet de vapeur dirigé vers l'extérieur le- quel, quand on y envoie de la vapeur, fait que les gaz du four s'écoulent plus rapidement dans le collecteur en raison de l'action d'injecteur et de tirage forcé exercée par les jets de vapeur, et le tirage forcé s'exerce sur les prises des deux côtés de la charge en train de s'accumuler dans le four:
Au moyen de cet arrangement il devient possible non seulement de maintenir tous les fours non en cours de chargement sous une pression supérieure à la pression at- mosphérique et suffisante pour contrecarrer "l'effet de mm cheminée", mais encore il n'y a pas de danger que des
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fuites se produisent des régénérateurs aux chambres de cokéfaction.
En même temps les gaz et la fumée qui se dé- gagent rapidement des fours en cours de chargement en sont évacués d'une manière si directe et à une telle vi- tesse qu'il n'y a sensiblement pas de déperdition dans l'atmosphère et qu'il n'y a pratiquement pas d'influx d'air nuisible dans les chambres du four par les ouvertu- res de chargement ou autres momentanément exposées à 1'- atmosphère pendant l'opération de chargement.
On va décrire les détails du dispositif en se re- portant aux dessins ci{annexés qui représentent à titre d'exemple et non limitatif un mode de réalisation de l'- invention.
Dans ces dessins:
La figure 1 est une vue, partie en coupe transver- sale et partie en élévation d'une batterie de fours à coke construite conformément à l'invention avec certains de ses mécanismes de manoeuvre et de ses équipages auxi- liaires.
La figure est une coupe longitudinale à plus grande échelle du four à coke de la figure 1 selon la ligne 2-2 de la figure 3, certains des appareils associés étant représentés partie en coupe et partie en éléva- tion.
La figure 3 est une vue en coupe, partie selon la ligne III-III et partie selon la ligne A-A de la fig..
La figure 4 est une vue latérale fragmentaire en élévation d'une portion de la batterie sur le côté pous- soir.
La figure 5 est une vue en coupe verticale selon la ligne V-V de la figure 4.
La figure 6 est une vue en coupe horizontale se- lon la ligne VI-VI de la figure 4. figure 7 est une vue en plan par dessus de deux
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tuyaux ascensionnels adjacents et de leurs connexions de vapeur, avec parties élevées. la figure 8 est une vue,partie en élévation et partie en coupe selon la ligne VIII-VIII de la figure 7. la figure 9 est une vue en coupe selon la ligne IX-IX de la figure 7.
La figure 10 est une vue en plan par dessus des grands collecteurs de gaz d'une batterie de fours à coke et de leurs tuyaux d'égalisation transversaux,'les tuyaux ascensionnels de mise en communication des collec- les leurs avec/divers fours à coke étant indiqués par contour?
La figure 11 est une vue en élévation de l'un des grands collecteurs de gaz de la figure 10 du côté pous- soir avec parties enlevées'. la figure 1/2 est une vue en élévation de l'un des tuyaux transversaux d'égalisation des grands collecteurs. la figure 13 est une vue à plus grande échelle d'- une portion du tuyau transversal d'égalisation terminal et de 'son tuyau d'émission, ainsi que de certains détails de son régulateur de gaz.
Dans toutes les figures les mêmes chiffres dési- gnent les pièces,parties ou organes correspondants.
En se reportant particulièrement à la figure 1 qui représente une vue en coupe transversale par la chambre de cokéfaction de l'un des fours d'une batterie de fours à coke à régénérateurs transversaux du type à traversier c'est-à-dire du type Becker selon le brevet français n 542361 précité, un four à coke 1 constitue partie d'une batterie de fours à coke similaires qui sont, à volonté, en nombre quelconque,, La batterie est montée sur une fon- dation 2 et est munie des équipages auxiliaires usuels, dont seulement certains sont représentés, y compris une régaleuse 3, un pousse-coke 4, un porteur d'argile 5, un guide-coke 6 et un chariot d'extinction 7.
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Le sommet de la batterie est pourvu des rails habi- tuels 9 sur lesquels est monté un chariot 10 pour le char- gement des fours de la batterie. Dans la'fondation 2 est établi un carneau-cheminée 11 qui conduit les produits de la combustion. Une conduite 12 fournit à certains des régénérateurs du gaz de gazogène pour le chauffage des fours et, dans l'alternative, des gaz de four à coke est, dans le même but, fourni par une conduite 13 aux "pisto- lets à gaz" des parois de chauffe.
Comme représenté aux figures 1,2 et 3, des régénéra- teurs transversaux 15 desservant le four 1 occupent l'ese pace entre la fondation 2 et la base horizontale en maçon- nerie et la sole ou aire 16,7 des chambres de four. Tous les fours de la batterie sont semblablement pourvus de régénérateurs transversaux pour préchauffer soit l'air seul soit le gaz et l'air selon que l'on emploie comme combustible du gaz de four à coke ou du gaa de gazogène.-
Le four l,qui est sensiblement identique aux autres fours de la batterie, est, dans l'exemple représenté, un four horizontal relativement court, tel que ceux fréquem- de ment en usage dans les usines à gaz ±/moindre importance, par comparaison aux fours horizontaux longs,
en usage courant dans les grandes usines à gaz et auxquels d'ail- leurs l'invention envisagée dans son ensemble est égale- ment applicable, Toutefois, le four représenté est rela- tivement élevé, étant du type moderne à chambre haute. 11 est muni d'une ouverture de chargement 17 et de deux ou- vertures de prise 18 qui sont reliées au moyen de tuyaux ascensionnels 19 à de grands collecteurs 20 lesquels sont reliés de la même façon aux autres fours de la batterie.
Un tuyau de vapeur 22 qui s'étend le long des côtés des grands collecteurs 20 fournit de la vapeur pour les jets dans les tuyaux ascensionnels 19, lesquels jets sont munis de poignées 23 à l'aide desquels on les peut manoeuvrer,' comme il sera décrit plus loin:
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Le four 1 est pourvu de portes amovibles 24 et 25 à ses extrémités respectives, portes par lesquelles on peut enlever ou pousser le coke.
Une petite porte 26, située au dessus de la porte 25 sur le côté de la batterie, permet d'introduite la régaleuse 34'La porte 26 est commandée par un volant à main 27:
On peut maintenant se reporter à la figure 3 dans laquelle la partie à main gauche est une vue en coupe se- lon la ligne III-III de la figure 2 s'étendant du bout de la batterie à la ligne centrale du second four. La. partie à main droite de la figure 3 est une vue similaire selon la ligne A-A de la figure 2 s'étendant de l'autre bout de la batterie à la ligne centrale du second four à partir de cette extrémité. Entre ces parties se trouve le reste des fours tous semblables de la batterie.
Les murailles terminales 29 et 30 de la batterie se composent principalement de briques dtargile réfractaire auxquelles sont adjacentes des murailles intérieures 31 et 32 en briques de silice. Entre le four extrême, lequel peut être,par exemple le four 1,et la muraille terminale
29, se trouve un mur de chauffe 33 dans lequel il y aune série de chambres ou carneaux de combustion 34 et il y a un mur de chauffe similaire 33 avec sa série de chambra de combustion 34 entre le four extrême 1 et le second four 35. Cette disposition alternée de murs de chauffe et de chambres de cokéfaction règne dans toute la batterie.
Les carneaux 34 sont reliés chacun par une ouvertu- re 36 à un carneau 37 disposé horizontalement. Chacune des ouvertures 36 est réglable au moyen d'une brique coulissante 38 que l'on manoeuvre à travers,un carneau d'accès 39 situé dans le sommet du four. Les carneaux horizontaux correspondants 37 sur les côtés opposés des fours alternés sont reliés par paires par des traversions 40 dont l'un est représenté à la partie à main droite 1 de la figure 3 comme enjambant par dessus le sommet de
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la chambre de cokéfaction du four 41.
Dans l'espace du-dessous des chambres de cokéfac- tion des carneaux et au dessus de la fondation sont si- tués des régénérateurs 15 du type bien connu dit à empi- lages pour préchauffer le gaz et l'ait et pour emmagasi- ner la chaleur selon la direction des gaz à travers les divers passages. Le srégénérateurs sont murés latéralement par des murailles-piliers 42 et autres murailles de sup- port 43 qui les séparent les uns des autres, lesdites mu- railles étant sous les murs de chauffe et les chambres de cokéfaction.
Les murailles-piliers 42 et les autres murailles de support 43 constituent le soutènement principal pour l'ensemble de la structure du four toute entière. Chaque régénérateur 15 est muni de conduits 44 de communication avec chaque carneau 34 pour alternativement conduire à ceux-ci le gaz combustible préchauffé ou l'air préchauf- fé et conduire des carneaux au régénérateur 15 les pro- duits chauds de la combustion.
Dans le cas où l'on se sert de gaz de four à coke comme combustible, il arrive par des canaux 45 qui sont reliés directement à chaque carneau par des conduits 46 et ce n'est que l'air qui est tiré des régénérateurs 15
Le briquetage horizontal 47 qui sépare des régéné- rateurs la structure du four et qui comprend les aires ou soles des fours, est muni d'une série de joints de dilatation 48 indiqués par des traits doubles à la fi- gure 3.
Ces joints sont nécessaires pour permettre la dilatation des diverses parois lors du chauffage qui porte progressivement la batterie à la température de fonctionnement.Enraison de la présence de ces joints qui ne sont pas toujours hermétiquement fermés,des/infiltra- tions d'air venant par là des régénérateurs 15 et par d'- autres joints de briques ou fissures dans les divers
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fours sont sujettes à se produire oins que l'on ne parvienne à entretenir des conditions de fonctionnement convenables. Les probabilités de fuites ou infiltrations se trouvent augmentées du fait que sont en grand nombre les conduits 44 qui pour les carneaux 34 perforent le briquetage 47 au voisinage des joints de dilatation 48.
En se reportant à la figure 4, on y voit une portion de la porte 25 sur le côté poussoir du four 1. Immédiate- ment an dessus de la porte 25 se trouve une porte 26 pour la régaleuse 3. La porte 26 que représentent en détail les figures 4,5 et 6, comprend une plaque de fermeture rec- tangulaire 50 et un organe à charnière 51 pour porter la plaque 50'. Le volant à main 27 est relié à un arbre filée té 52 qui force la plaque 50 étroitement sur l'ouverture quand l'organe 51 a été assujetti par un loquet 53.
On peut maintenant se reporter aux figures 7,8 et 9 où sont représentés les détails des tuyaux ascension-, nels. Chaque tuyau ascensionnel 19 comprend une portion verticale 54,une portion en forme d'U renversé 55 et une portion à bride 56 adaptée pour se raccorder au grand collecteur correspondant :.Chaque tuyau ascensionnel est muni d'une valve couvercle à charnière 57 pourvue d'une poignée 58.
Un jet de vapeur 60 ayant une ouverture dirigée vers le haut 61 et une poignée 23,est relié à émerillon en 62 et 63 au tuyau de vapeur 22 ce qui fait que l'on peut l'utiliser dans l'un ou dans l'autre de deux tuyaux ascensionnels adjacents, le jet 60 s'insérant et se re- tirant par une ouverture 64 ménagée dans chaque tuyau ascensionnel: Chaque tuyau ascensionnel est muni d'une autre ouverture et d'un bouchon amovible 65 pour celle- ci, ce qui donne l'alternative d'utiliser à volonté le jet de vapeur par ladite ouverture s Chaque tuyau as- censionnel 19 est pourvu d'un parachaleur 66 semi- circulaire!:
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On peut maintenant se reporter aux figures 10,11,12 et 13 où l'on voit le système grand collecteur et son issue ainsi que certains des détails dudit':
Les grands collecteurs 20 lesquels sont situés sur les côtés oppo- sés de la batterie de fours à coke et communiquent avec les divers fours par des tuyaux ascensionnels 19, sont reliés dans le voisinage de leurs extrémités par des tu- yaux d'égalisation 68 et 69. Le tuyau 69 est relié par un orifice situé en sa partie médiane à un tuyau 70 par le moyen duquel les gaz recueillis par le système grand col- lecteur sont emmenés à l'atelier des sous-produits.
Gomme le montre la figure 13, le débouché du sys- tème grand collecteur à l'orifice par lequel le tuyau
69 donne dans le tuyau 70 est commandé par une soupape à papillon 72 laquelle est reliée à fonctionnement à un bras 73 qui est actionné par un dispositif régulateur convenable, dont les détails ne sont pas représentée étant donné qu'ils ne constituent pas partie de la pré- sente invention*' Le dispositif régulateur 74 est relié aux tuyaux d'égalisation, sur les côtés opposés de la jonction avec le tuyau 70, à l'aide de tuyaux 75 et 76 ce qui fait que le dispositif régulateur 74 est sensible aux pressions dans les grands collecteurs respectifs.
Le dispositif régulateur 74 est réglé de manière à fonctionner pour commander la soupape à papillon 72 et à la mettre dans la position voulue pour maintenir, en pratique ordinaire, à environ 3,5 m/m d'eau la pression à l'intérieur du système grand collecteur * Ce réglage est nécessaire en raison des variations de l'influx des gaz des fours dans les grands collecteurs et en raison du fait que par delà le système grand collecteur, le tuyau 70 entre la soupape à papillon 72 et l'atelier des sousproduits,
peut fonctionner comme conduite à aspiration au lieu de fonctionner comme conduite sous la
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pression qu'il y a lieu de maintenir dans le système grand collecteurs
A supposer que la batterie de fours à coke dont les fours représentés forment partie soit en fonctionne- ment normal et que, conformément à l'ordre des manoeuvres le coke ait été poussé hors du four à coke 1 et que ce four ait été chargé: le chariot-fardier 10 avec sa tré- mie 79 remplie de la quantité voulue de houille (ou de n'importe quelle matière cokéfiable ou carbonisable) pour remplir la chambre de cokéfaction jusqu'au niveau désiré est amené en position au-dessus de l'ouverture de chargement 17.
On enlève de l'ouverture de chargement 17 le cou- vercle (non représenté) et on abaisse à l'aide de n'im- porte quels moyens usuels ou convenables le ma@hon 80 qui est monté à télescopage sur l'extrémité inférieure de la trémie, de manière à ce qu'il vienne se repérer avec l'ouverture de chargement . On insère alors par les ouvertures 64 les jets 60 pour les tuyaux ascension- nels 19 et on envoie de la vapeur auxdits jets au moyen des soupapes 81. Les soupapes sont réglées de manière à ce que la pression au trou d'ouverture soit sensiblement plus-moins zéro par rapport à la pression atmosphériques
On retire ensuite la trappe 82 de la trémie pour permettre à la houille de se décharger dans la chambre de cokéfaction du four.
La houille s'écroule dans le four jusqu'à ce que celui-ci soit rempli dans approxima- tivement la mesure indiquée à la figure 2 avec une por- tion de la charge restant dans l'ouverture de chargement et dans la partie inférieure de la trémie. L'angle de repos ou de tassement de la houille représenté au dessin est approximativement l'angle minimum par rapport à 1'-
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horizontale sous lequel s'entasse la houille complète- ment sèche. Si la houille est humide, la pente sera un r peu plus raide, la houille le dévalant pas alors aussi librement, comme on le conçoit sans peine.
On égalise ensuite la houille à l'aide de la réga- leuse 5,après avoir, bien entendu, préalablement ouvert la porte 26 en l'amenant à la position indiquée en poin- tillé à la figure 6. On fait aller et venir la régaleuse à travers et sur le tas de houille jusqu'à ce que cette houille affleure au niveau indiqué par les lignes de points et de traits aux figures 1 et 2. Après quoi on ferme la porte 26, on en assure le loquet et on manoeuvre le volant 27 afin de forcer la plaque de fermeture 50, à obturer étroitement l'ouverture.
En outre, une fois que la trémie est vide et que la houille est descendue au- dessous du sommet de l'ouverture de chargement 17, on relève le manchon 80 et on insère le couvercle par-dessus l'ouverture de chargement de la manière habituelles
Pendant que le four 1 est en cours dé chargement, les jets de vapeur 60 dans les tuyaux ascensionnels 19 ont fonctionné avec action d'injecteur pour évacuer la fumée et les gaz de chaque extrémité du four et les re- fouler dans les grands collecteurs 20 à l'encontre de la pression régnant dans ces derniers?
Etant donné que la pression dans le sommet du four à coke pendant le chargement est maintenus par le con- ducteur qui règle pour cela les jets de vapeur 60 à plus- moins zéro,
il n'y a eu pratiquement aucun échappement de fumée ni de gaz par l'ouverture de chargement non plus que par la porte à régaleuse et il n'a pénétré par ces ouvertures pratiquement aucune quantité d'air nuisible-* Par conséquent, l'opération de chargement se fait sensi- blement sans fumée et il n'y a aucune déperdition im- portante de gaz par combustion provoquée par influx d'-
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air soit par l'ouverture de la porte à régaleuse, soit par l'ouverture de chargement qui se sont trouvées mo- mentanément exposées à l'atmosphère pendant l'opération de chargement'.
les jets de vapeur 60 qui ont considérablement ac- cru le différentiel de pression dans les tuyaux ascen- sionnels 19 effectuent l'évacuation des gaz à un régime de vitesse de nature à maintenir sensiblement zéro pres- sion aux ouvertures du four en raison de leur action d'- injecteur'. Les jets de vapeur exercent également une pression sur les conduites, pression qui est promptement compensée par le régulateur 74.
En conséquence, il n'y a eu ni diminution de pression ni augmentation sensible de pression dans les fours non en cours de chargements
Des essais réels ont fait constater qu'immédiate- ment à la suite du chargement du four et de l'arrêt des jets de vapeur une pression allant de quelques à un grand nombre de millimètres d'eau existe dans le four, le maximum de pression dépendant quelque peu de la quan- tité de matières volatiles et d'humidité contenue dans la houille:
Avec maintien à sensiblement 3,5 m/m d'eau de la pression dans les grands collecteurs, la pression à l'intérieur du four tombe graduellement jusqu'à ce que quelques heures avant l'expulsion du coke, la pres- sion an fond du four puisse descendre à environ moins du four 3,5 m/m d'eau, la pression au sommet/restant positive Cette différence de pression par comparaison aux pres- sions atmosphériques aux mêmes niveaux provient de la nature et de la température du gaz à l'intérieur du four, sa gravité spécifique étant beaucoup plus faible que celle de l'air.
Ce phénomène, ou l'effet dit "de cheminée" augmente grandement dans les fours à chambre haute, notamment s'il y a aspiration dans les grands collecteurs et rend essentiel que les fours à coke fonctionnaient sous pression afin d'empêcher l'infil-
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tration a'air des régénérateurs 15 à travers les joints de dilatation 48 ou autres joints de briques ou fissures dans le briquetage 47.AU sommet des régénérateurs à cou- rant d'air remontant fonctionnent à presque plus-moias zéro pression ou aspiration et tout état d'aspiration considérable dans les fonds des chambres de four donne assez de différentiel pour causer ces infiltrations ou fuites encore que les voies d'infiltration soient assez tortueuses pour obstruer l'effet d'aspiration d'un très petit différentiel.
On concevra donc facilement combien il est nécessaire que les grands collecteurs et les chambres de cokéfaction fonctionnent sous pression-. Le nombre comparativement grand des conduites 44, comme on le voit aux figures 1 et 2 et leur proximité des joints de dilatation, comme on le voit àula figure 3, accentuent encore la possibilité d'infiltrations passant des régé- nérateurs dans la chambre de cokéfaction'. Similairement il peut y avoir infiltration de gaz pauvre des régénéra- teurs de gaz quand les fours fonctionnent-comme fours à gaz et ce gaz pauvre est susceptible de diluer d'une fa- çon préjudiciable le gaz de distillation des fours.
La description que l'on a donnée de l'opération de chargement du four 1 s'applique également aux autres fours de la batterie, étant entendu que, comme d'habitu- de, les fours se chargent successivement en série inter- polée et qu'à tout moment pendant le fonctionnement de la/batoerie les fours adjacents l'un à l'atrue son² en phases de cokéfaction différentes,.
On remarquera que l'invention réalise une batterie de fours à chambre haute dont la construction et le mode de fonctionnement permettent de recueillir la tota- lité de la fumée de chargement tout en faisant fonc- tionner la batterie d'une façon continue et sans qu'il y ait danger d'infiltration d'air des régénérateurs dans les chambres de cokéfaction. Le degré de pression que 1'-
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on veut est maintenu d'une façon continue dans les fours non en cours de chargement tandis que le différentiel de pression dans les tuyaux ascensionnels des fours en cours de chargement se trouve augmenté de manière à permettre d'en évacuer la fumée et les gaz à une vitesse de nature en à empêcher l'échappement dans l'atmosphère.
Les moyens employés pour l'évacuation des gaz par les tuyaux ascensionnels sont convenablement réglés, ce qui fait que l'on peut maintenir la pression dans les sommets des fours en cours de chargement à un voisinage si proche de l'égalité avec la pression atmosphérique qui- il la se produit pratiquement aucun échange entre l'at- mosphère et le four pendant l'opération de chargements Les jets de vapeur sont particulièrement commodes en ce qu'ils sont susceptibles de réglage pour varier localement le différentiel de pression dans les tuyaux ascensionnels sans toucher à la pression qui est appliquée aux autres formes et notamment à ceux dans lesquels sont en train de s'effectuer les phases avancées de la cokéfaction.-
Bien qu'il soit déjà connu de faire fonctionner sots pression un grand collecteur de four à coke et aussi d'- employer un
tirage forcé par jet de vapeur dans le tuyau ascensionnel ou prise de fumée à l'extrémité d'un four en cours de chargement, on n'avait pas réalisé des moyens de conserver et recueillir pratiquement la totalité de la fumée et des gaz dégagés pendant le chargement des fours d'une batterie dont le système grand collecteur fonction- ne sous pression. La présente invention réalise ces mo- yens en appliquant le tirage forcé à la prise de fumée des deux côtés de la charge pénétrant dans un four en cours de chargement tout en maintenant en même temps une pression réglée dans le système grand collecteur de la batterie toute entière.
Ce procédé et ce dispositif sont rendus encore plus efficaces par l'emploi, comme dessus et à volonté, de deux grands collecteurs sous pression reliés
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respectivement à des tuyaux ascensionnels individuels à tirage forcé à chacune des extrémités de chaque four de la batterie et aussi, plus spécialement en ce qui con- cerne les fours courts,par le fait de n'avoir qu'un en- droit de chargement et seulement deux prises à tirage for- ce, pour chaque four en cours de chargement tout en étant sur le système grand collecteur sous pression.
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EMI1.1
"Advanced coke ovens" '*
The invention relates to coke ovens and relates particularly to coke ovens recovering by-products, in particular of the type with transverse regenerators *
It has for object the realization of coke ovens of the aforementioned type established in such a way as to function effectively for the removal of smoke and gases during the charging operation without it being lost in the atmosphere and especially so as to retain and collect substantially all of the smoke and gases given off during the charging of the furnaces in a battery whose large manifold system operates under pressure and not by suction.
It also has for object the realization, for the operation of high-chamber coke ovens provided with regenerators under their bases and also provided with means for removing the gases from both sides of the charge accumulated and during charging, of 'a process through which is
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obtained substantially smoke-free operation and by which the passage of strongly heated air is effectively prevented through the hearths of ovens which are not being loaded.
It also has for object the realization to collect the smoke and the gases of the coke ovens, of a system in which the large collectors are normally under pressure in order to maintain the pressure on the ovens which are not in progress. charging and in which the pressure differential in the risers on both sides of the charge accumulated in the furnaces being charged can be increased during the charging operation.
It also has for object, for the control of the pressures in the coke ovens and in the large manifolds connected to them, the realization of a system thanks to which the pressure differential can be increased locally in the ascending pipes of the ovens. during charging without appreciable modification of the normal pressures in the large manifolds or in the furnaces not being charged.
It further relates to other improvements which will emerge from the description which follows.
It is known that in relatively tall coke ovens and during the advanced phases of coking (baking) what is known as the "chimney effect" occurs. to say a significant difference between the pressures of the fluids at the top and at the bottom of the furnace, the pressure being at the bottom of the furnace lower than at the top compared to the atmospheric pressures at these same levels. The higher the oven, the more pronounced this effect.
In the case of furnaces of the transverse generator type, in which a regenerator for the furnace is located below the area thereof, it is absolutely essential to prevent any passage of strongly heated air from the re -
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generator in the coking chamber.
The presende of this air causes the combustion of the coke in the bottom chamber) melts the ash which results from it and endangers or melts the briquetting at and in the vicinity of the hearth of the furnace, in particular because the reaction of the elements. - constituents of the coke ash on the silica of the briquetting lowers the melting point of the silica in bricks and cement, amalgamates them there as slag and causes disintegration: The stack effect increases the tendency for air to pass through the coking chamber. If furnaces of the above type operate with large suction manifolds, that is to say below atmospheric pressure, it is almost certain that the air will infiltrate in this way and then inevitably the oven will be seriously damaged.
Therefore, these ovens are not operated with suction in the large manifold system.
It has been proposed to operate the furnaces with evacuation of the smoke and the gases evolved during charging by operating the large manifolds under defined suction levels or under sub-atmospheric pressures. With this system, suction is applied not only to the furnace being charged, but to all the furnaces of the battery with which the collectors are in common communication.
This operation is only possible, however, with a type of furnace which is now almost obsolete, that is to say the type with longitudinal regenerator and combustion under the bottom / type which does not has no transverse regenerators under the chambers and depending on which furnace is relatively low top-on, coking takes a long time, capacity is small, there are combustion chambers directly below the furnace chambers and it is not caused great harm to the structure of the furnace, although there is dilution of the gases of the furnace, by the combustion products if they come from
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be attracted through the soles or areas.
In the other combustion chambers below the bottom the hot mixture of gas evolved from the fuel and air would be burnt off before it could pass in appreciable quantity into the furnace chamber through the narrow joints or cracks.
But in modern coke ovens fitted with transverse regenerators, or even if they had longitudinal regenerators the oven chambers are high, the strongly heated air is brought into the heating flues on the sides of the chambers without. prior combustion under the bottom, and there is a substantially "plus minus zero" (a common expression in the coke oven industry to denote the near atmospheric pressure state) of pressure or suction in the tops of updraft regenerators In these cases, air infiltration through the bottom of the coking chamber and into the charge causes severe damage and becomes a hazard that must be avoided.
The increase in suction on the heating system has serious drawbacks such as leakage of valuable raw coal gas with all its by-products into the heating system and without recovery of the by-products which are. or burnt in the heating flues or sent up the chimney and lost in the atmosphere. The suction in the large collectors is a cause of infiltration into the coking chambers.
For the aforementioned reasons, the suction system is therefore not applicable to coke ovens of modern type which have substantially twice the height of the oven covered by this patent, are fitted with transverse regenerators under their floors and are not have no cornbus chambers-); ion under the bottom.
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Another consideration with regard to the construction and operation of coke ovens relates to the provision of loading openings and conduits for the evacuation of smoke and gases evolved during operation. loading. In the event that the furnace is of relatively great length (and, incidentally also with short furnaces), a structure and modality of operation similar to those described and shown in US Patent No. 1376314 may be used. used.
It will be noted that in the construction represented by the drawings of this brcwet, there are provided four loading openings and catch openings on each side of each loading opening, which are five in number. . Suitable means are also provided for connecting the intermediate openings with the large collectors during loading. It will also be noted that this device is established for a relatively long oven.
In the case of a relatively short oven, the number of charging openings and the number of smoke and gas intake openings can be reduced accordingly. For example, if the furnace is short enough, it may have only one loading opening, as in British Patent Rupert No. 18513, year 1901. The number of openings can be significantly reduced. smoke absorption when it comes to shorter ovens due to the fact that a smaller number of gas pockets form during charging.
Thus, in the German Brunck patent, n * 137563, there are only two smoke outlets-
The present invention relates to a coke oven structure and apparatus similar in certain respects and constituting an improvement to the aforesaid United States Patent No. 1376314 and capable of application to, and use with, the subject invention. of said patent. Instead of using only one of the large collectors
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as a smoke collector, as shown in the drawings of this patent, the two large collectors can be used both during charging and during normal furnace operation, or a single large collector can be used for both operations. , as indicated in said patent.
As in the Becker patent (and whether one uses one large manifold or two) the smoke and gases are withdrawn from both sides of the accumulated charge and there is no gas capture in the furnace. , even if it is loaded to the top at the loading opening before leveling.
use of this principle makes it possible to ensure practically smoke-free charging while maintaining operating conditions giving full safety for the ovens which are not being loaded The inventor makes a coke oven preferably of the regenerator type transverse (French patent Koppers n * 361962) and of modern construction in terms of height (such as, for example, according to French patent n * 542361) with means for collecting the gases normally and during the loading operation which means that kilns can be loaded without exposing the remaining kilns to risk of damage from titration of air through the hearths of the coking chambers.
The large manifold system operates under pressure to maintain pressure in all ovens in the battery which are not being charged and the pressure in the large manifold is controlled by means located at the outlet of the large manifold system. . The regulator used is preferably that shown and described in French Patent No. 540063 issued to the Koppers Company:
Each of the ascending pipes which connects a large manifold to the various furnaces is provided with means, under a steam jet firm, to cause locally in the pipe
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rising a pressure differential by forced draft during the charging operation to ensure the corresponding furnaces during charging a faster gas flow.
Due to the control means alluded to above and due to the relative size / diameter of the large manifold, the pressure in the furnaces during intermediate stages of coking remains substantially undisturbed.
This results in rapid evacuation of the gases from the furnace during charging without lowering the pressure necessary for the safe operation of the other furnaces and in particular those in which the advanced phases are being carried out. coking. the present invention can be applied to coke ovens each of which has a plurality of charging openings, in particular when the connections shown in the aforesaid US Pat. No. 1376314 are used or else the coke ovens to which the present invention is applied. tion in its more specific aspect may have only a single loading opening and also be provided with a large pressure manifold connected to each end of the furnaces.
The communication or ascent pipes to connect the large manifold system to the ovens are! each provided with a jet of steam directed outwards which, when steam is sent there, causes the oven gases to flow more rapidly into the manifold due to the action of the injector and forced draft exerted by the steam jets, and the forced draft is exerted on the outlets on both sides of the load accumulating in the oven:
By means of this arrangement it becomes possible not only to maintain all the ovens not being loaded under a pressure greater than the atmospheric pressure and sufficient to counteract the "chimney effect", but also there is no no danger that
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Leaks occur from regenerators to coking chambers.
At the same time the gases and smoke which are rapidly given off from the furnaces being loaded are discharged from them in such a direct manner and at such a speed that there is noticeably no loss in the furnace. atmosphere and that there is virtually no harmful inflow of air into the furnace chambers through charging openings or others momentarily exposed to the atmosphere during the charging operation.
The details of the device will be described with reference to the accompanying drawings which show, by way of example and without limitation, one embodiment of the invention.
In these drawings:
Figure 1 is a view, partly in cross section and partly in elevation, of a coke oven battery constructed in accordance with the invention with some of its operating mechanisms and auxiliary equipment.
The figure is a longitudinal section on a larger scale of the coke oven of figure 1 taken on line 2-2 of figure 3, some of the associated apparatus being shown partly in section and partly in elevation.
Figure 3 is a sectional view, part along line III-III and part along line A-A of FIG.
Figure 4 is a fragmentary side elevational view of a portion of the battery on the push side.
Figure 5 is a vertical sectional view along the line V-V of Figure 4.
Figure 6 is a horizontal sectional view taken along line VI-VI of Figure 4. Figure 7 is a top plan view of two
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adjacent risers and their steam connections, with elevated parts. Figure 8 is a view, part in elevation and part in section along the line VIII-VIII of Figure 7. Figure 9 is a sectional view along the line IX-IX of Figure 7.
Figure 10 is a plan view from above of the large gas manifolds of a coke oven bank and their transverse equalization pipes, the risers for communicating the manifolds to various gas ovens. coke being indicated by outline?
Figure 11 is an elevational view of one of the large gas manifolds of Figure 10 from the thrust side with parts removed. FIG. 1/2 is an elevational view of one of the transverse equalization pipes of the large manifolds. Figure 13 is an enlarged view of a portion of the terminal equalizing cross pipe and its outlet pipe, as well as some details of its gas regulator.
In all the figures, the same numbers designate the corresponding parts, parts or organs.
Referring particularly to Figure 1 which shows a cross-sectional view through the coking chamber of one of the ovens of a battery of transverse regenerator coke ovens of the transverse type, that is to say of the type Becker according to the aforementioned French patent No. 542361, a coke oven 1 forms part of a battery of similar coke ovens which are, at will, in any number, The battery is mounted on a foundation 2 and is provided with usual auxiliary crews, only some of which are shown, including a leveler 3, a coke pusher 4, a clay carrier 5, a coke guide 6 and an extinguishing cart 7.
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The top of the battery is provided with the usual rails 9 on which a cart 10 is mounted for loading the battery ovens. In the foundation 2 is established a flue-chimney 11 which conducts the products of combustion. A line 12 supplies some of the regenerators with gasifier gas for furnace heating and, alternatively, coke oven gas is, for the same purpose, supplied through line 13 to the "gas guns". heating walls.
As shown in Figures 1, 2 and 3, transverse regenerators 15 serving the furnace 1 occupy the space between the foundation 2 and the horizontal masonry base and the hearth or area 16,7 of the furnace chambers. All the ovens in the battery are similarly provided with transverse regenerators to preheat either the air alone or the gas and air, depending on whether coke oven gas or gasifier gas is used as fuel.
The furnace 1, which is substantially identical to the other furnaces of the battery, is, in the example shown, a relatively short horizontal furnace, such as those frequently in use in gas works ± / less important, by comparison. long horizontal ovens,
in current use in large gas works and to which moreover the invention considered as a whole is also applicable. However, the furnace shown is relatively high, being of the modern upper chamber type. 11 is provided with a loading opening 17 and two intake openings 18 which are connected by means of risers 19 to large manifolds 20 which are similarly connected to the other ovens of the battery.
A steam pipe 22 which runs along the sides of the large manifolds 20 provides steam for the jets in the risers 19, which jets are provided with handles 23 by which they can be maneuvered, as it is. will be described later:
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The oven 1 is provided with removable doors 24 and 25 at its respective ends, doors through which the coke can be removed or pushed.
A small door 26, located above the door 25 on the side of the battery, allows the regulator 34 'to be introduced. The door 26 is controlled by a handwheel 27:
Reference may now be made to Figure 3 in which the left hand portion is a sectional view along line III-III of Figure 2 extending from the end of the battery to the center line of the second oven. The right hand portion of Figure 3 is a similar view taken along the line A-A of Figure 2 extending from the other end of the battery to the center line of the second oven from that end. Between these parts is the rest of the battery ovens all alike.
The end walls 29 and 30 of the battery are mainly composed of refractory clay bricks to which are adjacent inner walls 31 and 32 of silica bricks. Between the extreme furnace, which may be, for example furnace 1, and the end wall
29, there is a heating wall 33 in which there is a series of combustion chambers or flues 34 and there is a similar heating wall 33 with its series of combustion chambers 34 between the extreme furnace 1 and the second furnace 35 This alternating arrangement of heating walls and coking chambers prevails throughout the battery.
The flues 34 are each connected by an opening 36 to a flue 37 arranged horizontally. Each of the openings 36 is adjustable by means of a sliding brick 38 which is maneuvered through an access flue 39 located in the top of the oven. The corresponding horizontal flues 37 on the opposite sides of the alternating ovens are connected in pairs by cross-pieces 40, one of which is shown at right-hand part 1 of figure 3 as spanning over the top of the oven.
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the coking chamber of the oven 41.
In the space below the flue coking chambers and above the foundation are located regenerators of the well known so-called stacked type for preheating gas and air and for storing. heat according to the direction of the gases through the various passages. The srégenerators are walled laterally by pillar walls 42 and other supporting walls 43 which separate them from one another, said walls being under the heating walls and the coking chambers.
The pillar walls 42 and the other supporting walls 43 constitute the main support for the whole structure of the entire furnace. Each regenerator 15 is provided with conduits 44 for communication with each flue 34 for alternately leading thereto the preheated fuel gas or the preheated air and leading to the regenerator 15 the hot products of combustion.
In the case where coke oven gas is used as fuel, it arrives through channels 45 which are connected directly to each flue by ducts 46 and only the air is drawn from the regenerators 15.
The horizontal brickwork 47 which separates the structure of the furnace from the regenerators and which includes the surfaces or soles of the furnaces, is provided with a series of expansion joints 48 indicated by double lines in FIG. 3.
These gaskets are necessary to allow the expansion of the various walls during heating, which gradually brings the battery to operating temperature. Due to the presence of these gaskets which are not always hermetically sealed, air infiltrations coming through there regenerators 15 and other brick joints or cracks in the various
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furnaces are prone to occur in order to maintain proper operating conditions. The probabilities of leaks or infiltrations are increased because of the large number of conduits 44 which, for the flues 34, perforate the brickwork 47 in the vicinity of the expansion joints 48.
Referring to Figure 4, a portion of door 25 can be seen on the push side of oven 1. Immediately above door 25 is a door 26 for leveler 3. Door 26 as shown below. detail in Figures 4, 5 and 6, comprises a rectangular closure plate 50 and a hinge member 51 for supporting the plate 50 '. The handwheel 27 is connected to a threaded tee shaft 52 which forces the plate 50 tightly over the opening when the member 51 has been secured by a latch 53.
We can now refer to Figures 7, 8 and 9 where the details of the ascension pipes are shown. Each riser pipe 19 comprises a vertical portion 54, an inverted U-shaped portion 55 and a flanged portion 56 adapted to connect to the corresponding large manifold:. Each riser pipe is provided with a hinged cover valve 57 provided with a 'a handle 58.
A steam jet 60 having an upwardly directed opening 61 and a handle 23, is swiveled at 62 and 63 to the steam pipe 22 so that it can be used in either one or the other. another of two adjacent ascending pipes, the jet 60 being inserted and withdrawn through an opening 64 made in each ascending pipe: Each ascending pipe is provided with another opening and a removable plug 65 for the latter, which gives the alternative of using at will the jet of steam through said opening s Each suction pipe 19 is provided with a semi-circular parachager 66 !:
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We can now refer to figures 10,11,12 and 13 where we see the large collector system and its output as well as some of the details of said ':
The large manifolds 20 which are located on the opposite sides of the coke oven bank and communicate with the various ovens by risers 19, are connected in the vicinity of their ends by equalizing pipes 68 and 69. The pipe 69 is connected by an orifice located in its middle part to a pipe 70 by means of which the gases collected by the large manifold system are taken to the by-product workshop.
As shown in figure 13, the outlet of the large manifold sys- tem to the orifice through which the pipe
69 gives in the pipe 70 is controlled by a butterfly valve 72 which is operatively connected to an arm 73 which is actuated by a suitable regulating device, the details of which are not shown as they do not form part of the present invention * The regulator 74 is connected to the equalization pipes, on opposite sides of the junction with the pipe 70, by means of pipes 75 and 76 whereby the regulator 74 is sensitive to pressure. pressures in the respective large manifolds.
Regulator 74 is set so as to function to control butterfly valve 72 and to put it in the desired position to maintain, in ordinary practice, the pressure inside the valve at about 3.5 m / m of water. large manifold system * This adjustment is necessary due to variations in the gas flow from the furnaces in the large manifolds and due to the fact that beyond the large manifold system, the pipe 70 between the butterfly valve 72 and the workshop by-products,
can work as a suction line instead of operating as a line under the
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pressure to be maintained in the large manifold system
Assuming that the battery of coke ovens of which the ovens shown form part is in normal operation and that, in accordance with the order of operations, the coke has been pushed out of coke oven 1 and that this oven has been loaded: the dump truck 10 with its hopper 79 filled with the desired amount of coal (or any coking or carbonizable material) to fill the coking chamber to the desired level is brought into position above l 'loading opening 17.
The cover (not shown) is removed from the loading opening 17 and lowered with any usual or suitable means the ma @ hon 80 which is telescoped on the lower end. of the hopper, so that it comes to locate itself with the loading opening. The jets 60 for the riser pipes 19 are then inserted through the openings 64 and steam is sent to said jets by means of the valves 81. The valves are adjusted so that the pressure at the opening hole is appreciably higher. -minus zero with respect to atmospheric pressure
The hatch 82 is then removed from the hopper to allow the coal to discharge into the coking chamber of the furnace.
The coal collapses in the kiln until the kiln is filled to approximately the extent shown in Figure 2 with a portion of the charge remaining in the charging opening and in the lower part of the kiln. the hopper. The angle of repose or settlement of the coal shown in the drawing is approximately the minimum angle with respect to 1'-
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horizontal under which completely dry coal piles up. If the coal is wet, the slope will be a little steeper, and the coal will not then run down it as freely as one can easily imagine.
The coal is then leveled using the adjuster 5, after having, of course, previously opened the door 26 by bringing it to the position indicated in dotted lines in FIG. 6. The valve is moved back and forth. leveler through and on the coal pile until this coal is flush with the level indicated by the dotted and dashed lines in Figures 1 and 2. After which door 26 is closed, the latch is secured and maneuvered the handwheel 27 in order to force the closure plate 50 to tightly close the opening.
Further, after the hopper is empty and the coal has descended below the top of the loading opening 17, the sleeve 80 is raised and the cover is inserted over the loading opening in the same manner. usual
While furnace 1 is being unloaded, the steam jets 60 in the risers 19 have operated with injector action to evacuate smoke and gases from each end of the furnace and return them to the large manifolds 20 against the pressure prevailing in the latter?
Since the pressure in the top of the coke oven during charging is maintained by the driver who for this purpose sets the steam jets 60 to plus minus zero,
there was virtually no escape of smoke or gas through the loading opening or through the leveling door, and virtually no harmful air entered through these openings - * Consequently, the The charging operation is substantially smoke-free and there is no significant loss of gas by combustion caused by influx of gas.
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air either through the opening of the leveling door or through the loading opening which were momentarily exposed to the atmosphere during the loading operation.
the steam jets 60 which have considerably increased the pressure differential in the risers 19 carry out the evacuation of the gases at a speed regime such as to maintain substantially zero pressure at the openings of the furnace due to their action of- injector '. The steam jets also exert pressure on the lines, which pressure is promptly compensated by regulator 74.
As a result, there was neither a decrease in pressure nor a significant increase in pressure in the ovens not being loaded.
Actual tests have shown that immediately after loading the oven and stopping the steam jets a pressure ranging from a few to a large number of millimeters of water exists in the oven, the maximum pressure depending somewhat on the amount of volatiles and moisture contained in the coal:
While maintaining the pressure in the large manifolds at approximately 3.5 m / m of water, the pressure inside the furnace gradually falls until a few hours before the coke is expelled, the pressure an furnace bottom can drop to approximately less than 3.5 m / m water from the furnace, the pressure at the top / remaining positive This pressure difference compared to atmospheric pressures at the same levels comes from the nature and temperature of the gas inside the furnace, its specific gravity being much lower than that of air.
This phenomenon, or the so-called "chimney" effect is greatly increased in upper chamber furnaces, especially if there is suction in large manifolds and makes it essential that coke ovens operate under pressure in order to prevent infiltration. -
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air tration of regenerators 15 through expansion joints 48 or other brick joints or cracks in brickwork 47. AT top of recirculating air regenerators operate at almost plus zero pressure or suction and all The state of considerable suction in the bottoms of the furnace chambers gives enough differential to cause these infiltrations or leaks although the infiltration paths are tortuous enough to obstruct the suction effect of a very small differential.
It will therefore be readily appreciated how necessary it is for large collectors and coking chambers to operate under pressure. The comparatively large number of pipes 44, as seen in Figures 1 and 2, and their proximity to the expansion joints, as seen in Figure 3, further accentuate the possibility of infiltration from regenerators into the coking chamber. '. Likewise there may be seepage of lean gas from gas regenerators when the furnaces are operating as gas furnaces and this lean gas is liable to detrimentally dilute the furnace distillation gas.
The description given of the operation of charging the furnace 1 also applies to the other furnaces of the battery, it being understood that, as usual, the furnaces are charged successively in interpolated series and that at any time during the operation of the / batoerie the furnaces adjacent to one another are in different coking phases ,.
It will be noted that the invention provides a battery of upper chamber furnaces whose construction and mode of operation allow all of the charging smoke to be collected while at the same time operating the battery in a continuous manner and without having to do so. 'there is a danger of air infiltration from the regenerators into the coking chambers. The degree of pressure that 1'-
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one wants is maintained in a continuous manner in the ovens not during loading while the pressure differential in the risers of the ovens during loading is increased so as to allow the evacuation of the smoke and the gases to a speed such as to prevent escape into the atmosphere.
The means employed for the evacuation of the gases by the ascending pipes are suitably regulated, which means that the pressure in the tops of the furnaces being loaded can be maintained at a neighborhood so close to equal with atmospheric pressure which takes place practically no exchange between the atmosphere and the furnace during the charging operation The steam jets are particularly convenient in that they can be adjusted to locally vary the pressure differential in the pipes ascending without affecting the pressure which is applied to other forms and in particular to those in which the advanced phases of coking are being carried out.
Although it is already known to operate foolishly a large coke oven manifold and also to employ a
forced draft by jet of steam in the ascending pipe or smoke outlet at the end of a furnace during loading, no means had been realized to conserve and collect practically all of the smoke and gases released during charging the furnaces with a battery whose large collector system operates under pressure. The present invention achieves these means by applying the forced draft to the smoke intake on both sides of the load entering a furnace being charged while at the same time maintaining a regulated pressure in the large manifold system of the entire battery. whole.
This method and this device are made even more efficient by the use, as above and at will, of two large pressure manifolds connected
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respectively to individual ascending pipes with forced draft at each end of each furnace of the battery and also, more especially as regards short furnaces, by the fact of having only one loading place and only two force-draft outlets, for each furnace being loaded while being on the large manifold system under pressure.