COMBUSTIBLES DE QUALITÉ

sopAkibvm

VFilUBOM

«oTunu

Boniii

i30 COMBUSTIBLES IXDUSTUIEI^

W, consommation d'eau en litres, par heure et par cheval, savoir :

225 milliraMres 13,9 litres.

En dehors de toute formule, on peut se guider, pour le calcul de la surface do grille, sur le rapport qui doit exister entre la surface de grille et la surface de chauffe, rapport qui est indiqué par le tableau suivant :

Rapport de la surface de grille à la surface de chauffe.

Pour houilles très riches, en morceaux 7ô ^ nô

Ponr houilles de Westphalie, du Nord, de Belgique, tout-venant — à —

Pour houilles de Sarrebrûck, de Blanzy, de la

Loire, tout-venant :r: à —

Pour houilles de même provenance, menues,

et de qualités inférieures — à ~

2o oO

Hauteur du foyer. — La hauteur du foyer, c'est-à-dire la dislance entre la grille et la chaudière, qui doit varier avec la nature du combustible, est fonction de l'épaisseur de la couche de charbon et de Tcspace réservé au développement de la flamme.

L'épaisseur de la couche de combustible doit être proportionnée à la facilité que Tair aura pour la traverser, afln qu'il ne passe pas une trop grande proportion d*air en excès. Cette épaisseur varie avec la nature des combustibles, avec leur état de sécheresse.

C'est par l'aspect du foyer et par les analyses de gaz, que l'on peut déterminer l'épaisseur la plus convenable, suivant la nature du combustible et l'intensité du tirage.

L'espace réservé au-dessus de la couche de com'bustible doit être d'autant plus grand que le combustible produit plus de gaz en distillant et, par conséquent, plus de flamme. Si la chaudière est trop rapprochée, les gaz s'éteignent, et la combustion est incomplète; si cette distance est trop grande, on diminue un peu TefTet du rayonnement, et les gaz qui montent verticalement se mélangent mal ; la combustion est moins bonne qu'avec un courant renversé.

Pour les tout-venants ordinaires, la distance entre la grille et la chaudière doit être comprise entre 0",35 et 0"",45. Quand la grille est inclinée, on peut admettre 0"*,50 à O^^So à Tarrière, et O^ïSO à 0"',35 à Pavant.

Autel. — A Textrémité de la grille se trouve une partie surélevée en briques réfractaires appelée autel.

L'autel est destiné à limiter l'espace occupé par le combustible, il renverse le courant gazeux et en change la forme, ce qui produit le mélange des gaz combustibles et comburants ; on obtient ainsi le contact nécessaire à la bonne combustion. On surélève de 30 centimètres au moins Tautel pour réduire la section de passage et déterminer la déformation de la flamme; il se produit ainsi des remous et des tourbillons dans la partie brusquement élargie. C'est un moyen simple et efficace de produire le mélange. On donnera, enfin, à Tautel la forme d'une voûte de manière à faire rétrograder les gaz à l'avant du foyer et à mieux les brûler.

On observera d'ailleurs, pour la construction de l'autel, les prescriptions suivantes :

i** L'autel doit être à arête vive du côté de la grille et muni d'un rampant de l'autre côté ;

2' Pour les chaudières à foyer extérieur, on laissera entre la crête de l'autel et la surface métallique recevant le premier parcours de la flamme, un intervalle de 20 à 25 centimètres. Si cette partie est cylindrique, on établira, en conservant l'écartement indiqué, la crête concentrique au développement de la surface métallique. Pour des chaudières à foyer intérieur, on montera l'autel aussi haut que possible, mais pas à moins de 25 centimètres d'écartement du ciel.

Cendrier. — Le cendrier est un espace situé au-dessous de la grille au fond duquel tombent les cendres ; en avant, se trouve une large ouverture pour l'introduction de l'air sous la grille. La section d'entrée doit être au moins égale à celle des vides entre les barreaux, c'està-dire au quart ou au tiers de la surface totale de la grille.

Le cendrier doit avoir une hauteur assez grande pour que les cendres cliaudes qui tombent au fond ne rayonnent pas trop fortement sur le dessous des barreaux. Quand le cendrier est trop peu profond, la grille, ainsi prise entre deux feux, se détruit rapidement. Une hauteur de 0'",35 est un minimum, et il faut avoir soin alors d'enlever fréquemment les cendres.

Il est bon de placer dans le fond du cendrier une cuvette en fonte

de 0^,10 à 0^,1^ d^ hauteur, pleine d'eau et munie, à Tavant, d*uD bec allongé se raccordant avec le sol extérieur. Les escarbilles^ ou petits morceaux de charbon enflammés qui tombent de la grille, s'éteignent dans l'eau, ce qui empêche Teffet nuisible de leur rayonnement. Ces escarbilles, retirées facilement par Tavant, après extinction, sont séparées des cendres par criblage, et peuvent servir à nouveau comme combustible. On recueille ainsi une sorte de petit coke qui, sans la bâche pleine d'eau, aurait brûlé dans le cendrier d'une manière nuisible.

La surface brillante de la nappe d'eau, dans le fond du cendrier, indique au chauffeur Tétat de la combustion sur la grille. Si la partie éclairée est irrégulière, et s'il y a des points noirs, c'est que la combustion se fait mal en ces points, et le chauffeur doit ringarder pour égaliser la couche de combustible.

La vapeur qui se dégage de l'eau de la bâche sous l'effet du rayonnement de la grille traverse le combustible, se décompose et contribue à allonger la flamme de ces combustibles secs et à faciliter leur combustion.

CoNouiTB DU FEU. — Le fcu d'un foyer doit être conduit de manière à obtenir une combustion aussi parfaite que possible pour utiliser la puissance calorifique du combustible et réduire la consommation au minimum.

Quand le foyer est allumé, il faut, pour maintenir la combustion,, l'alimenter avec régularité. On procède par chargements intermit* tents, à des intervalles qui varient entre dix et vingt minutes ; le chauffeur jette du combustible frais sur la couche en ignition, en ne couvrant que la moitié de cette couche dans le sens longitudinal^ et charge la seconde moitié, lorsque la houille précédemment introduite est en pleine ignition. L'épaisseur est de io centimètres pour des houilles de qualité très inférieure et de 10 à 12 centimètres pour les qualités supérieures.

Par la manœuvre du registre, le chauffeur règle Taccès de l'air et, par suite, la quantité de combustible brûlé dans un temps donné. Il se base pour cela sur Taspect de la flamme. Cette flamme doit être rouge et claire, sans fumée excessive. Si elle est blanche, cela dénote un tirage excessif.

Si les houilles sont en morceaux, le chauffeur les casse à la grosseur d'un œuf au plus. Si elles sont menues, il lés mouille avant de

les charger dans le foyer. On pourrait croire qa'il peut en résulter une perte, puisqu'il faut fournir la chaleur qui est nécessaire pour la vaporisation de Teau. Au contraire, on modérera une distillation trop rapide dans les premiers moments du chargement et, par suite, on réalisera une combustion plus complète.

Entre deux chargements, surtout lorsque les houilles sont collantes, le chauffeur doit ringarder le foyer, rompre les morceaux agglutinés, rétablir Tégalité d'épaisseur de la couche en comblant les vides ou les creux qui ont pu se produire et par où Pair passerait en trop grande abondance.

De temps en temps, le chauffeur doit enleyer les cendres qui tombent dans le cendrier.

Si les cendres n'éprouvent aucune trace de fusion, elles se réduisent en matières pulvérulentes qui passent aisément à travers, la grille. Assez souvent il se produit au feu une sorte de fusion pâteuse et il se forme sur les grilles des masses agglutinées appelées wUtchefers^ qui sont très volumineuses et qui obstrueraient le passage de Tair, si on ne les enlevait en temps utile. C'est Topération du décrassage.

Décrassage» — Pour faire le décrassage, le chauffeur rejette aussi rapidement que possible, sur une moitié de la grille, tout le charbon en ignition, et met à découvert, sur l'autre moitié, le mâchefer adhérent aux barreaux ; il le brise à coups de ringard et le retire en moreeaux par la porte. Il opère de même pour l'autre moitié de la grille. Il ne doit jamais repousser le combustible incandescent à l'arrière de la grille, car il s'exposerait à démolir l'autel.

Ce décrassage est long et pénible, et, pendant tout le temps qu'on Fexécute, l'air pénétrant abondamment par la porte ouverte refroidit le foyer; aussi l'emploi des houilles produisant beaucoup de mâchefer est-il très désavantageux, ainsi que nous l'avons dit.

Le décrassage se fait, suivant la nature des combustibles, toutes les quatre ou six heures.

Épaisseur du combustible. — Il faut régler l'épaisseur du combustible suivant le tirage, afin d'obtenir une combustion à peu près complète sans trop grand excès d'air. Le chauffeur doit apprécier, à l'aspect da feu, suivant le combustible qu'il emploie et le tirage dont il dispose, quelle est l'épaisseur la plus convenable. Une.trop forte épaisseur pro* duit dans les couches supérieures la transformation de l'acide carbonique en oxyde de carbone et une perte de chaleur considérable*.

Le chargement en couches épaisses est pourtant à recommander avec du combustible en gros morceaux, car il est économique et permet de développer, à surface de grille égale, une quantité de chaleur beaucoup plus grande que tous les autres modes de chauffe. Il est enfin plus facile à conduire.

En revanche, le chargement en couche épaisse ne convient pas du tout aux houilles friables susceptibles de s'agglomérer et de produire des mâchefers encrassant la grille.

Une épaisseur trop faible a Tinconvénient inverse : il passe trop d'air en excès, ce qui refroidit le foyer, en augmentant la quantité de chaleur emportée par les gaz dans Tatmosphère, au sommet de la cheminée.

Quelle que soit l'épaisseur admise, il faut avoir soin de ne pas laisser des trous se former dans le foyer. C'est le moyen spécifique pour reconnaître un bon chauffeur.

En général, les chauffeurs exagèrent l'épaisseur, afin de charger moins souvent. Les charges faibles et répétées sont au contraire favorables à l'économie du combustible. En effet, les variations d'épaisseur sont d'autant plus sensibles que les chargements sont plus espacés, et, par conséquent, on s'éloigne davantage d'une épaisseur régulière qui convient à la meilleure combustion.

Si, par exemple, le tirage est réglé pour une combustion de 65 kilogrammes par mètre carré et par heure, et si Ton charge toutes les dix minutes, il faut introduire, chaque fois, dans le foyer, un poids

de — = i0'«,8 environ, par mètre carré de grille.

Af\\e Q L'épaisseur, par ce chargement, est augmentée de ^V = 0",012

you

(900 kilogrammes, poids du mètre cube de houille). L'épaisseur moyenne du combustible étant de 0",iO à 0°*,iâ, on

voit qu'en chargeant toutes les dix minutes on la fait varier de --:

environ. Si le chargement n'a lieu que toutes les vingt minutes, il

faut introduire chaque fois 2i''»,6, et l'épaisseur varie de -, ce qui

constitue une différence sensible dans les conditions de marche

avant et après le chargement. Cette différence atteindrait un

taux inadmissible, si Ton ne chargeait que toutes les trois minutes,

et la combustion serait mal réglée la plus grande partie du

temps.

II est bon, dans certaines chaudières, de charger ioutes.Ies quatre minutes avec le quinzième de la consommation horaire.

Modes de chargement spéciaux aux chaudières de locomotives. — Les chauffeurs de locomotives emploient, pour charger leur feu, soit la méthode par côtés, soit la méthode par couche mince.

Dans la méthode dite par côtés^ la plus employée en France, très usitée aussi en Angleterre, on charge contre les parois et vers Farrière le combustible qui descend peu à peu vers le centre de la grille sous Faction des trépidations et du tirage. Au centre de la grille, la couche de combustion est plus mince, et Tair la traverse aisément ; il y a un excès d'air, et la combustion est très active ; la distillation se fait sur les côtés, et les gaz sont brûlés par Pair arrivant à travers la grille dans la partie centrale après chauffage à travers le combustible en ignition.

Ce mode de chargement donne d'excellents résultats avec la plupart des combustibles employés en France, mais il demande beaucoup de soin et d'attention de la part du chauffeur qui doit effectuer le chargement avec précision et rapidité, boucher les trous au fur et à mesure qu'ils se produisent et déposer alternativement le combustible dans les coins et contre la face arrière du foyer.

Le chargement par côtés est économique et ménage les parois du foyer, protégées par le combustible relativement froid qui les touche. II s'applique aux foyers profonds ou de profondeur moyenne et à des qualités très variables de combustibles, avec des grilles horizontales ou inclinées. La voûte en briques n'est pas indispensable, comme elle le serait pour une chauffe en couche épaisse, mais elle est utile et améliore notablement la combustion. A vaporisation égale, le chargement par côtés demande une surface de grille plus grande d'environ un tiers que le chargement en couche épaisse.

La méthode par couche mince s'emploie avec les houilles maigres, avec les menus ne s'agglomérant pas au feu et avec l'anthracite en noisettes ou en menus. L'épaisseur de la couche de combustible étant très mince, la surface de la grille doit être très grande, afin que le foyer contienne à tout instant une quantité suffisamment grande de combustible en ignition. Cette surface s'élève à près de 6 mètres carrés dans les foyers Belpaire de certaines machines de l'Etat belge et jusqu'à 8 mètres carrés dans les foyers Wootten à anthracite usités aux États-Unis. Pour limiter la longueur de la grille, on l'élargit en la faisant déborder latéralement au-dessus des roues. Les grilles

doivent, avec ce système, être horizontales et composées de barreanx minces et rapprochés. I^es charges sont très fréquentes; afin d*asstirer l'uniformité de la couche du conibustil)le et d'éviter la formation des trous, on y distribue le charbon sur toute la surface en le lançant à la volée. Le tirage doit être très doux, afin de ne pas produire Tentraînementdu combustible, qui est léger; il n'y a d'ailleurs aucun inconvénient par suite de la grande surface de la grille sur laquelle se répartit Tappel de Tair.

Ce mode de chauffe s'applique surtout à des foyers extrêmement plats et sans voûte en briques, munis autant que possible de deux portes de chargement placées au niveau de la grille pour faciliter le travail du chauffeur.

Chargement mécanique. — (lorsqu'on jette de la houille fraîche sur de la houille en ignition, on refroidit le foyer, et les particules plus ou moins menues qui se trouvent dans la houille ordinaire, obstruent les passages de l'air, ce qui réduit momentanément le volume de l'air.

La chaleur du charbon en ignition recouvert par la nouvelle couche et le rayonnement des parois font distiller la houille, qui émet des gaz combustibles en quantité variable suivant sa composition. Comme l'air est précisément réduit au minimum à ce moment, les conditions de la combustion sont très mauvaises, f/air arrive en moins grande quantité, et la température est abaissée, au moment où, par suite de l'abondance des gaz, il faudrait le maximum d'air et une température élevée. Il y a alors un dégagement de fumée plus ou moins abondant.

Les particules menues brûlent les premières, et les plus fines sont souvent entraînées par le courant d'air; les intervalles entre les morceaux s'augmentent peu à peu, ce qui facilite l'arrivée de l'air. En même temps, la distillation se termine, le volume des gaz combustibles diminue, et les conditions deviennent satisfaisantes.

L'épaisseur diminue ensuite, la houille se transforme en coke ; le dégagement des hydrocarbures cesse, et l'air arrive de plus en plus facilement, de sorte que son volume devient bientôt trop considérable et qu'il passe non altéré avec les gaz delà combustion. Cet état dure jusqu'à un nouveau chargement, après lequel les mêmes phénomènes se reproduisent successivement.

Il n'y a donc qu'une courte période entre deux chargements, peu^

dant laquelle les conditions de la combustion sont satisfaisantes. On en augmente la durée relative en rapprochant les chargements. Mais à chacun de ces chargements on ouvre les portes du foyer et il rentre de Tair froid sur la grille.

On a cherché mieux, et on a imaginé les chargeurs mécaniques.

Ces appareils sont très usités dans certains pays où la maind'œuvre est coûteuse, aux Etats-Unis particulièrement.

Us sont convenablement adaptés à la combustion des menus et des combustibles inférieurs ; notamment ils permettent de brûler les balayures; ils entraînent une économie de main-d'œuvre que Ton peut estimer à 40 0/0 pour les grandes installations de 500 chevaux et au-dessus, s'ils sont complétés par des appareils automatiques pour la manutention du charbon ; ils sont susceptibles d'une certaine économie de combustible et permettent d'assurer une très grande régularité dans Tallure de la chauffe, les feux restant toujours clairs et propres.

En revanche ils présentent Tinconvénient de nécessiter des frais de premier établissement assez élevés et variait de 1.250 à 2.000 francs par mètre carré de surface de grille. Leur usure est grande, leur fonctionnement délicat. Enfin ils nécessitent une dépense de vapeur supplémentaire (2 0/0) pour leur mise en marclie. Celte dépense peut atteindre 5 à 8 0/0, si Ton emploie un jet de vapeur ou uii ventilateur.

On distingue deux types de chauffage mécanique : l'un par carbonisation du combustible {coking-stokers) et l'autre par répandage uniforme du combustible {sprinkler-stokers)^ les deux systèmes étant alimentés avec de la houille tombant d'une trémie. Dans le premier système, le combustible arrive lentement sur la sole ou table du foyer, des barreaux mobiles y étant disposés pour le faire avancer dans un rapport proportionnel à l'intensité voulue de la combustion. Dans le système a répandage, le combustible est égalisé, en couche aussi uniforme que possible, sur toute la surface de la grille, au moyen de rftdoirs, pelles, etc., avec ou sans barreaux mobiles.

Nous donnerons quelques exemples de ces chargeurs mécaniques.

Chargeur Wilkinson. — Cet appareil, particulièrement destiné à remploi des menus d'anthracite, consiste essentiellement en une série de barres creuses, en fonte, faisant un angle d'environ 25* avec l'horiiontale et dont les extrémités sont ouvertes. La partie supérieure est munie d'une série de redans dont les faces verticales sont percées

d'ouvertures formant tuyères et communiquant avec rîntérîeur de la barre [fig. 37).

Les barres reposent à leur extrémité sur des boîtes creuses en fonte. Elles sont situées à une distance d'environ 0™, 100 d'axeen axe, ce qui ne laisse entre elles qu'un vide très faible. Les barres, situées côte à côte, sont mues dans des directions opposées par un système de cames mises en mouvement par une machine motrice. La descente du combustible est assurée par le seul mouvement des barres, cet appareil ne comportant aucun mécanisme particulier d'alimentation.

Le mouvement de va-et-vient des barreaux n'absorbe qu'un dixième de cheval par grille. Chaque barreau de 100 millimètres de large a 26 tuyères à air de 60 sur 15 millimètres, soit 405 tuyères pour une

FiG. 37. — Chargeur Wilkinson.

grille de l'°,50 de large. On a ainsi une dilTusion d'air parraitc sans crainte de brûler les grilles. Môme avec de l'anthracite, on obtient des flammes de 12 mètres de longueur sans aucun dégagement de fumée. On dépense, pour l'injection d'air, 5 à 7 0/0 de la vapeur de la chaudière.

Chargeur Coxe. — Le chargeur Coxe se compose essentiellement d'une série de chaînes sans fin juxtaposées. Chacune d'elles engrène sur deux tambours à cames placés transversalement à l'avant et à l'arrière du foyer. Ces chaînes, qui sont horizontales à leur partie supérieure, forment en ce point la grille. A la partie inférieure, elles plongent, afm d'être refroidies, dans l'eau contenue dans le cendrier. Elles sont animées, par l'intermédiaire des rouleaux dentés, d'un mouvement continu qui produit la descente du combustible et l'alimentation du foyer.

Sous la grille ainsi constituée se trouvent quatre compartiments

fig, 38) M', N', O', P', permeltant de varier Tintensité du tirage au moyen d'un ventilateur. Le compartiment M' reçoit Tair à une faible pression, simplement suffisante pour produire Tignition du combustible. Le tirage est plus actif dans le compartiment N' où se fait la combustion des gaz et d'une partie du carbone fixe. La combustion s'achève progressivement en O' et en P', où la pression décroît.

Les grilles Coxe et Wilkinson conviennent surtout pour les menus et les combustibles inférieurs. Elles permettent une économie de main-d'œuvre de 40 0/0 pour les grandes installations et une économie de combustible môme à tirage forcé. La chauffe est régulière même avec de grandes variations do puissance. La dépense d'ins-

v.r9V-m^di^^

Fio. 38. — Chargeur Coxe.

lallation varie de 1.200 à 2.000 francs par mètre carré de grille et l'entretien coûte environ 520 francs par an.

Chargeur Babcock et Wilcox. — Cet appareil est construit sur le même principe que celui de Coxe, mais il fonctionne au tirage naturel et ne convient que pour les charbons bitumineux.

11 comporte une série de chaîne^ de Galle juxtaposées, enroulées sur des tambours à cames dont l'un placé au dehors, sur Tavant du fourneau, reçoit un mouvement intermittent et très lent par Tintermédiaire d'une roue dentée et d'une vis sans fin qu'actionne un levier à rochet sur lequel est articulée une barre d'excentrique calée surTarbre d'une petite machine motrice spéciale.

On règle la vitesse d'avancement de la grille en rapprochant ou en éloignant à volonté de l'axe de rotation le bouton d'articulation de la barre d'excentrique sur le levier.

i40 COMBUSTIBLES INDUSTRIELS

La largeur de la grille varie de I^'^IS à 2™,90, et sa longueur de 1^80 à 2»,40.

Cet appareil peut se diviser en quatre parties :

l*Le foyer;

2* Le chariot portant la grille ;

3* L'appareil de chargement ;

4^ Le mécanisme et la transmission.

Le foyer au-dessus de la grille ressemble aux foyers à grille ordinaire, avec cette différence que la voûte est beaucoup plus longue. C'est sous cette voûte que se fait la distillation du charbon. En dessous de la grille, le foyer comporte deux murettes limitant le cendrier, et sur ces murettes, un chemin de roulement pour le chariot de la grille. La largeur de la grille varie de i'',15 à 2°^,90 et sa longueur de 1"*,80 à 2'",40.

Le chariot qui supporte la grille est établi de telle manière que tout Tensemble delà grille peut être ramené en avant de la chaudière pour permettre de visiter tous les organes. Cette manœuvre n*est d'ailleurs pas nécessaire pour remplacer, le cas échéant, des barreaux de grille, remplacement qui peut être fait en quelques minutes.

La grille est formée de maillons de faible longueur reliés ensemble par des axes d'oscillation et constituant ainsi une chaîne sans fin commandée par un tourteau antérieur.

La chaîne tourne à la partie arrière sur un tourteau semblable dont Taxe est porté dans des coussinets mobiles permettant de la tendre.

L'appareil de chargement est constitué par une trémie dont les côtés et la face antérieure sont fQrmés par des tôles de fer facilement démontables.

La partie arrière est composée de deux portes en tôle garnies intérieurement de pièces réfractaires, et munies de charnières leur permettant de s'ouvrir à droite et à gauche pour faciliter l'allumage, et, une fois fermées, de servir au réglage de la hauteur du combustible sur la grille.

Dans le type le plus récent, la trémie est surélevée au-dessus des portes de foyer et munie à sa partie inférieure d'un registre tournant qui permet de maintenir la charge de charbon, sans gêner Touverture des portée du foyer.

Le tourteau de commande est actionné par une roue avec vis

sans fin; la vitesse est réglable à volonté au moyen d'une roue à rochet permettant d'arrêter complètement le mouvement de la grille sans modifier la vitesse du moteur ni de l'arbre de transmission.

La transmission est supportée par les montants qui soutiennent la façade même des chaudières.

Le charbon emmagasiné sur une trémie placée en avant et audessus de la grille se dépose sur celle-ci par son propre poids, la grille l'entraîne dans son mouvement d'avancement vers l'arrière du fourneau ; mais l'épaisseur du charbon entraîné est limitée par la distance qui sépare le niveau des grilles de la partie inférieure des portes du fourneau qui, dans ce cas, sont disposées en forme de volets coulissant verticalement.

Dès son entrée dans le fourneau, le charbon dégage les gaz qu'il contient; ceux-ci sebrûlent complètement en passant sous la voûte prolongée et ensuite sur des couches de combustible incandescent où il achève sa combustion, tandis que la grille le transporte au fond du foyer. La vitesse d'avancement de la grille ainsi que l'épaisseur du charbon sont réglées de telle sorte que, lorsque la grille a achevé son mouvement de l'avant à l'arrière, le charbon qui s'y était déposé à son entrée soit complètement brûlé et qu'il ne reste plus que des mâchefers qui tombent dans un puits situé en arrière, d'où il est facile de les extraire une ou deux fois par jour, suivant les besoins.

Autres chargeurs à chaîne. — La grille Tlbbitz est également une grille à chaîne assez simple et d'une visite facile et directe.

Dans la grille à chaîne Hofmann, le charbon placé dans une trémie et concassé par des cylindres est réparti sur un plan incliné par un distributeur à clapets qui le laisse tomber par petits paquets etsans rebondissement sur une chaîne en forme de V. Le plan incliné des- . cendant de la chaîne est pourvu d'une plaque qui empêche l'air d'y pénétrer par-dessous, de sorte que le charbon ne s'enflamme qu'à la partie inférieure, après distillation surla partie descendante. Les charbons incomplètement brûlés sont rejetés par un petit cylindre cannelé et les mâchefers sont détachés par une raclette. La flamme, obligée de passer sur le combustible en sens contraire de sa marche, l'échauffe . graduellement et achève la combustion des gaz de la distillation.

On peut aussi alimenter à la main en relevant la plaque inférieure de la trémie.

On règle la vitesse de la chaîne au moyen d'un moteur avec courroie ouverte ou courroie croisée. L*arbre moteur commande en même temps les vannes d'accès de Tair, de manière à proportionner cet accès d'air à la vitesse de la grille.

Chargeurs deV American Stoker C^, — Les grilles mécaniques construites par TAmerican Stoker C® sont du type à vis ; la partie de la vis située sous la trémie d'alimentation est à pas constant avec moyeu creux ; le prolongement de la vis est conique avec pas décroissant et sans moyeu central, ce qui facilite la levée du charbon et supprime le frottement considérable de ce moyeu sur le charbon. Dans certains modèles établis par l'American Stoker C®, les barreaux sont du type oscillant à fonctionnement automatique.

L'usure de ces grilles est assez grande ; il faut fréquemment renouveler les tuyères et les barreaux. En ce qui concerne la main-d*œuvre pour une batterie de 1.500 chevaux, on aura deux chauffeurs et deux aides par journée de vingt-quatre heures. Le décrassage delà grille est assez difficile à cause de l'adhérence des scories aux briques réfractaires et de la grande chaleur du foyer. La vaporisation ramenée à 100^, et au kilogramme de charbon sec, est de it^^S.

On a appliqué des grilles de l'American Stoker C^ à des navires faisant le service des grands lacs et munis de chaudières Babcock et Wilcox, type marin. Ces grilles peuvent brûler chacune par heure 750 kilogrammes de charbon au tirage naturel et 950 au vent forcé.

Dans un essai fait sur le Pennsylvama, on a obtenu une marche fumivore avec vaporisation facile. Le charbon était gras, médiocre et sale ; on dépensait 1,68 0/0 de la vapeur produite pour le service des chargeurs; les feux, ringardes toutes les vingt minutes, étaient décrassés toutes les six heures.

Chargeur Kincaid, — On a appliqué à un certain nombre de locomotives américaines un chargeur mécanique système Kincaid. Cet appareil se compose d'une trémie qui peut, au besoin, se renverser de manière à permettre le chargement à la main par la porte du foyer. Au fond de la trémie tournent, dans deux demi-cylindres, deux transporteurs hélicoïdaux qui amènent le charbon chargé dans la trémie au fond de cette trémie et de là dans un cylindre contenant un piston de chargement qui pousse le charbon dans le foyer. Les transporteurs et le piston de chargement sont mus par un moteur spécial dont la distribution est disposée de manière que l'on puisse facilement régler la vitesse du piston chargeur suivant Tallure du feu

EMPLOI DE LA. HOUILLE DANS LES FOYERS 142 d

Ce chargeur permet, paraît-il, de réaliser une économie de 10 à 20 0/0 sur un bon chauffage à la main et d'assurer pour les locomotives, sur des parcours sans arrêts atteignant 240 kilomètres, une répartition uniforme du combustible avec un feu très clair sans voûte réfractaire et sans qu'on ait besoin d'ouvrir la porte du foyer.

Chargeur Siauss. — Dans le foyer à chargement mécanique Stauss, le charbon tombe d'une trémie dans une chambre de gazéification d'où il s'étend sur une grille inclinée; la gazéification est aidée par la chaleur d'un pont et par celle du combustible incandescent sur la grille. '

La hauteur de la grille varie avec là qualité du charbon, et ilfaùt pouvoir relever la grille à la position d'arrêt pour empêcher l'air d'entrer en masse au foyer entre la grille et le pont. L'inclinaison de cette grille doit être telle que l'arrière soit toujours recouvert d'une couche de combustible de 30 centimètres environ et Tavant d'une couche de 20 centimètres. Une couche mince de 10 centimètres se gonflerait par la distillation et empêcherait la descente régulière du charbon. Enoutre,cette grande épaisseur permet de réduire beaucoup l'étendue de la grille et donne une température élevée ; le vent est soufflé énergiquement par une buse placée en avant de la trémie de chargement.

Chargeurs mécaniques divers, — Parmi les grilles mécaniques diverses, citons : la grille à secousses Redpath et Reed, la grille à gradins oscillants de Roney;la grille Wood à gradins pivotants qui peut se transformer en un plateau continu permettant de décrasser facilement ; la grille à secousses Rumpf ; la grille oscillante deTruesdell construite par la Cyclone Grate Bar C* de Toronto ; la grille Mac Clave, de Scranton (Pennsylvanie) ; la grille mécanique Sfran, de Brunn (Autriche).

Dans la grille Prouvé, les barreaux, formés chacun de trois barres en dents de scie pour avancer le charbon amené d'une trémie par des ailettes, reçoivent un mouvement de va-et-vient par des cames, qui les soulèvent également au moyen de taquets et d'encoches.

Dans la grille Hodgkinson, le charbon est amené d'un broyeur par un registre à un injecteur avec jet d'air ou de vapeur qui répand le combustible sur une grille comprenant une série de barreaux fixes et deux séries de barreaux mobiles. Les barreaux mobiles, comman-

COMBUSTIBLES INDUSTRIELS. li

142 b COMBUSTIBLES INDUSTRIELS

dés par des cames montées sur un arbre, sont alternativement avancés et reculés en entraînant une deuxième série de barreaux mobiles par l'intermédiaire d'un jeu de bielles.

La grille Wagner comporte un transporteur à hélice qui amène le charbon sur une grille inclinée d'où il passe sur une série de grilles en gradins ayant chacune une grille supplémentaire glissant audessous d'elle. Le charbon, après être resté quelque temps sur la première grille, est poussé sur la grille inférieure. L*air est amené par des barreaux creux au-dessous du foyer ; il en pénètre aussi une certaine quantité entre les portes placées au-dessus des grilles en gradins et enfin près du cendrier au moyen d'un registre spécial.

On emploie beaucoup en Angleterre le chargeur mécanique par carbonisation système Vicar, qui est un appareil à trémie avec barreaux k mouvement alternatif.

Dans l'underfeed stoker, le combustible est introduit dans le foyer en dessous de la couche en combustion.

On «ait, en effet, que l'un des principaux inconvénients du chauffée au jet de pelle provient, de ce que le combustible est projeté sur la couche incandescente ; ce mode d'opérer trouble la vaporisation, et il se perd une grande quantité de gaz de distillation non brûlés qui s'échappent sous forme de fumées épaisses mélangés à de fines particules de charbon. L'alimentation d'un foyer par en dessous est très avantageuse puisqu'elle permet d'atteindre la fumivorité tout en assurant la combustion des gaz de distillation, qoioiit ainsi à traverser la couche incandescente.

Appareil James Procter. — Le caractère essentiel de cet appareil est la répartition du combustible sur la grille au moyen d*une peUe actionnée par un ressort très puissant.

.Une trémie {fig, 39) commune à deux foyers reçoit la houille, qei est introduite à la main ou amenée par une vis d'Archimède. Dans cette trémie se trouve un bloc recevant un mouvement alternatif d'un excentrique circulaire, et ayant pour but, 4'une part, de brider les gros morceaux contre les parois de la trémie et, d'autre part, de répartir la charge entre les deux foyers. En sortant de la trémie, le charbon tombe dans une boite circulaire où se nteut une pelle folle sur un arbre dont le centre correspond au centre

de courbare de la boîte. L'arbre porte un taquet actionné par les chevilles, inégalement espacées au centre, d'une roue à lauteme, de sorte que le contact plus ou moins prolongé de la cheville fait faire à Tarbre une fraction de révolution plus ou moins longue. L'autre extrémité de Tarbre est munie d'un levier qui agit sur un fort ressort à boudin, et bande plus ou moins celui-ci, suivant la position de la cheville qui a agi sur le taquet. Un mécanisme d'eodiquetage est relié au ressort, d'une part, et, d'autre part, à la pelle

par un arbre creux à excentrique. 11 est réglé de manière à décleDcher au moment voulu, pour imprimer à la pelle un mouvement plus ou moins brusque, suivant le degré de tension do ressort. La pelle projette le charbon placé devant elle dans la boite à une distance plus ou moins grande de l'avant du foyer.

Une porte à bascule permet le décrassage et, au besoin, le chauffage à la main.

Une roue à cliquet agissant par une cheville sur une coulisse mobile et sur un levier permet de donner plus ou moins de course aux barreaux de la grille, ce qui brise les mâchefers et amène l^otement le combustible brûlé à Tarrière de la grille.

Le chargeur mécanique par répandage système Bennis diffère de celui de Procter par l'emploi de deux trémies de chargement au lieu d'une et de rouleaux concasseurs au lieu d'un bloc animé d'un mo<ivement alternatif.

Appareil MouUe. — La grille Moutte, d'application récente, a donné, notamment pour les chaudières marines, des résultats qui ont

Fio. 39. — AppanU Proctor.

attiré rattention. Cette grille se compose de barreaux en fer supportés par des balanciers que Ton peut faire osciller à la main. Suivant les dimensions de la grille, on dispose un ou deux balanciers à Tavant et le même nombre à Tarrière. Chaque balancier a la forme d'un cadre rectangulaire qui repose par le milieu de ses petits côtés sur des couteaux portés par des traverses longitudinales fixes. Sur les grands côtés du cadre sont disposés des supports à encoches qui portent les barreaux et les entraînent dans leur mouvement. Les supports permettent de régler Técartement des barreaux. Les balanciers correspondants d'avant et d'arrière sont reliés par deux bielles rendant leurs mouvements solidaires et permettant d'égaliser le plan de la grille. Un levier attelé sur les balanciers avant sert à imprimer le mouvement aux barreaux.

Chaque balancier porte deux systèmes de supports : Tun sur le grand côté antérieur, l'autre sur le grand côté postérieur. Les supports antérieurs de deux balanciers conjugués porteront les barreaux de rang pair, par exemple, et les supports postérieurs porteront les barreaux de rang impair. Comme les balanciers portent sur les couteaux par les milieux des petits côtés du cadre, il en résulte que le mouvement alternatif de ce levier de manœuvre produit l'oscillation du cadre et, par suite, les supports antérieurs de l'un et de l'autre des balanciers conjugués s'élèvent, pendant que les supports postérieurs s'abaissent. Les barreaux pairs s'élèveront donc pendant que les barreaux impairs s'abaisseront, et cela en restant parallèles à euxmêmes. Les arêtes supérieures des barreaux resteront en même temps toujours parallèles au plan de la grille. Un verrou de sûreté oblige tous les barreaux à revenir automatiquement dans un même plan après chaque manœuvre de la grille.

La grille Moutte a été appliquée sur un grand nombre de paquebots des Messageries maritimes ; avec des chaudières Belleville, elle permet de développer plus de 200 chevaux par mètre carré de grille avec tirage soutenu au moyen de ventilateurs soufflant dans les chaufferies ouvertes. Si l'on emploie des chaudières cylindriques à retour de flamme, on peut compter sur 135 chevaux par mètre carré de grille.

Décrassage mécanique. — L'appareil Procter combine le chargement mécanique avec le décrassage automatique, ce qui facilite le travail du chauffeur. D'autres essais ont été faits dans le même but.

On a essayé des barreaux à surface bombée, percés de fentes longitudinales ; juxtaposés, ils composent une grille avec des espèces

de rainures, de telle sorte que Fair arrive à différentes hauteurs sur Tépaisseur du combustible ; on espérait ainsi diminuer l'adhérence du mâchefer et rendre la combustion plus complète. Les résultats ont été médiocres, et les applications fort restreintes.

M. Schmitz a imaginé une grille munie de barreaux en forme de cylindres creux, percés d'ouvertures rectangulaires par lesquelles pénètre l'air. Ces cylindres se prolongent jusqu'à Tavant du fourneau où ils se terminent par une forte tète de boulon à six pans. Au moyen d'une clé, le chauffeur peut donner successivement à chaque barreau un mouvement de rotation. Il brise et détache de cette manière les mâchefers et fait tomber les cendres dans le cendrier, ce qui permet le dégagement de la grille sans ouvrir la porte.

La grille articulée Wackernie se compose d'une série de barreaux ayant une extrémité fixe et l'autre mobile; les barreaux pairs s'élèvent ensemble à une extrémité, tandis que les barreaux impairs s'abaissent à l'autre, et réciproquement. Dans ce mouvement d'oscillation, les barreaux forment comme une cisaille, décollent le mâchefer et font tomber les cendres, ce qui rétablit les passages réguliers de l'air sans qu'on ait besoin d'ouvrir la porte. Le mouvement du levier s'opère sans grand effort, le poids des barreaux pairs agissant en sens inverse du poids des barreaux impairs.

Il était bon de signaler ces essais de décrassage automatique; mais aucun des appareils imaginés n'est réellement pratique.

Choix du combustible. — Un foyer étant donné, il faudra choisir le meilleur combustible approprié à ce foyer. Il faudra inversement régler son foyer sur la nature des houilles dont on dispose. On se base pour cela sur le pouvoir calorifique, le rendement en gaz, la quantité et la nature du coke produit.

A ce point de vue, les diverses houilles donnent les résultats suivants dans les foyers.

Matières volatiles. — Les anthracites et les charbons maigres produisent peu de gaz en brûlant, leur flamme est peu éclairante ; ces qualités n'encrassent pas les foyers et ne fument pas, mais elles réclament un fort tirage ; elles sont appréciées, dans les appareils spéciaux, pour leur combustion lente et leur longue durée; elles conviennent, notamment, pour la cuisson de la chaux, des ciments et de la brique.

Les charbons quart gras exigent un bon tirage; les demi-gras ^'allument pias facilement et sont les combustibles par excellence pour la production de la vapeur ; ils sont recherchés, à ce titre, par les chemins de fer et la navigation et pour le chauflage des chaudières multitubulaires. Ils sont employés également dans les distilleries et les sucreries et ont l'avantage de ne pas donner de fumée dans les villes.

Les charbons trois quarts gras, ou charbons à coke, conviennent particulièrement pour la carbonisation en raison de leur fort rendement en coke ; leur coke est dense et bien aggloméré. Ces charbons s'emploient avec avantage pour la production de la vapeur dans les chaudières semi-tubulaires et dans les chaudières à bouilleurs ; ils sont employés par les Compagnies de chemin de fer et de navigation, par les verreries, les établissements céramiques et les forges.

Les charbons gras, dans lesquels rentrent les houilles maréchales, constituent les charbons de forge par excellence ; ils s'agglomèrent au feu, forment bien la voûte, ce qui les fait apprécier pour le forgeage des pièces; ils conviennent également pour les fours à puddler et à réchauffer.

Les charbons gras à longue flamme ou charbons à gaz donnent un fort rendement en volume dans la fabrication du gaz d'éclairage et doivent fournir un bon pouvoir éclairant, tout à la fois ; ils dégagent environ 30 à 40 mètres cubes de gaz par 100 kilogrammes de houille distillée. Ils sont employés dans les gazogènes et dans les fours à réchauffer ; on s'en sert aussi dans les verreries et dans les fabriques de produits céramiques ; la grande longueur des flammes obtenue dans leur combustion, les fait apprécier pour le chauffage des chaudières de dimensions notables et à long retour de flamme ainsi que pour les fours à réverbère.

La houille sèche à longue flamme a les mêmes avantages que les catégories précédentes, mais à un plus haut degré; sa combustion est plus vive, et elle convient pour les opérations industrielles qui réclament une chaleur intense et de courte durée, c'est-à-dire un fort coup de feu à un moment déterminé. Cette qualité fume beaucoup et passe vite; elle ne s'agglomère pas comme la précédente; mélangée avec les charbons maigres, ou quart gras, elle donne un excellent ehaufiEage. Lee charbons dits flénus en sont le type par excellence.

Cendres. — Indépendamment, de la nature du combustible, il fiiul aussi considérer les impuretés, les cendres de toute nature, pour ne pas compromettre la conservation des grilles.

Une proportion trop grande de pyrites dans la houille est une source d'inconvénients graves pour les barreaux des grilles et pour les autres parties du foyer. Les pyrites dégagent, en effet, des vapeurs de soufre qui, au contact des barreaux chauffés au rouge, donnent naissance à du monosulfure de fer très fusible. Quelquefois cctiu attaque est assez considérable pour que le sulfure forme des sorties de stalactites à la partie inférieure des grilles. Dans certaines circonstances, Toxy de de fer provenant des pyrites de houille donne lie.i à une forte proportion de laitier, en se combinant avec la chaux des cendres et avec la petite quantité d'alcalis qu'elles renferment. Beaucoup de cendres deviennent alors complètement liquides, d'autres se ramollissent jusqu'à devenir collantes et à s'agglomérer.

La manière dont les cendres se comportent a, dans la pratique, une grande importance ; les cendres collantes ont, en eilet, Tincon- ▼énient d'encrasser les grilles, de réduire le tirage et de nuire à la marche du feu. En général, une houille est donc, ainsi que noQB Tavons dit, d'autant meilleure que ses cendres sont moins fusibles. Ce n'est que dans des cas exceptionnels, comme pour les hcMiilles du sud du Pays de Galles, que -cette propriété peut être utile, en permettant d'utiliser certaines houilles maigres et de peu de Taleur. Ces houilles ne se brûlent pas, en effet, sur des grilles à trayers lesquelles elles tamiseraient, mais sur une couche de 20 à 40 centimètres de cendres agglomérées, dont les vides et les bour- Boaftares laissent encore à Tair un passage suffisant.

Composition des mélanges de houille. — Le plus souvent les industriels obtiennent une meilleure vaporisation en réalisant des mélanges de combustibles.

La composition des mélanges doit être surveillée de près et opérée suivant des principes rationnels. Beaucoup de combustibles ne présentent pas les qualités requises pour être mélangés ensemble.

Prenons comme exemple les combustibles du tableau suivant qui peut servir de base pour obtenir (dans TOuest de la France ou à Paris) de bons mélanges, soit directement, soit par analogie.