COMBUSTION, COMBUSTIBLES CT KDJIIVORITÉ
Elle est, du reslc, plus employée dans l'industrie métallurgique que pour le chaurfage des machines à vapeur.
Des expériences comparatives faites sur les chemins de fer de l'Union suisse, Rorscliah-Coire et Rorschah-Saint-Gall, de 1860 à 1S63, ont donné les résultats suivants :
Bois de sapin 10'.G2 par bilomûtre.
Tourbe naturelle 15', 80 —
Tourhe comprimée. . , . . . . H'.Oâ —
Houilles 5à 6',T selon les provenances.
Bol*. charboB de bol». — Ce combustible, le premier qui se soit présenté à l'homme, devient d'un emploi chaque jour plus restreint dans le chauffage des machines en France et en Angleterre. 11 ne sert guère dans ces deux pays qu'aux usages domestiques.
Son extrême abondance le fait largement employer en Amérique pour la navigation fluviale.
Nous donnerons la composition mo\enne de plusieurs bois
DÉSIGNATION
CAHBONE
OXYGË.>E
BÏ[1IW)CÈ>E
CEirotlES
Hélre
CW.ie
o.or-Q
On peut admettre que les bois contiennent, en moyenne, moitié de leur poids de carbone, et en eau hygrométrique les proportions suivanles :
30 p. 1 00 après l'ahatage ; 20 p. 100 après deux ans ; 10 p. 100 après la dessiccation la plus prolongée.
M4' DES JUCUINES A VArKlR.
La dislillotion des Lois [irodiiil en moyenne :
Carbon?. 15 p. 100.
Produits voIuIiIh 84.S
Cendres S,S
La fraction considérable de produits volatils montre combien l'emploi (lu bois comme combustible présente de chances de perte de chaleur, " ' ' complète de ces divers
produits voblils < . difficullés.
Le charbon de bois eai jns l'industrie métallur-
gique pour la prodii de qualité supérieure, le
bois n'introduisant lai d'éléments minéraui
nuisibles, tels que sphore souvent contenus
dans la houille.
Il contient : carbone volatiles, 14 ; cendres, 7.
Contbaatlblcia fabi i. ■] d^beU, de Ia aHarr. —
L'étude des combuM \ e rattache à la question
si importante dans l'induslric de ilisation des débris, copeaux, déchets, etc. Il ne doit poin avoir de déchets, a-l-on dit, et tout objet doit trouver industriellement son emploi; celte assertion se justille chaque jour, et, en ce qui concerne la production de la chaleur, rien ne doit être perdu.
Les grosses écorces, les souches, les dosses, les copeaux presque abandonnés dans les exploitations Toresliéres, sont trèssoigneusement recueillis et servent à alimenter des locomobiles qui facilitent dans une large mesure le travail lui-même.
La sciure de bois même, qu'on perdait autrefois, a été utilisée d'une manière fort ingénieuse pour les locomobiles et les machines mi-fixes ; il sulïit d'avoir recours à quelques précautions particulières.
Un foyer spécial est établi latéralement au foyer proprement dit de la locomobile ; ces deux foyers sont séparés par une cloison faite à claire-voie avec des briques réfractaires; la sciure arrive par une trémie longitudinale de C'.OSde largeur environ;
COJIBUSTION. COMBUSTIBLES KT FUJIIVORiTË. '215
son arrivée est ralenlie par l'emploi de dosses ou de débris de planches.
Dans le cas où le feu gagne la masse de sciure, on l'arrfile assez facilement en accumulant de nouvelle sciure qui emiiôchc le contact de l'air; ce mode de foyer exige toutefois une surveillance continue.
Aux Colonies, les batteries de chaudières Ji sucre sont chauffées avec des bagasscs, produits de la compression des cannes à sucre.
Nous ne parlerons (jue pour mémoire de la tannée, conglomérat d'écorce pilée, moulée en briquettes cjlindriques. Après avoir servi au tannage des cuirs, ces substances, vendues sous le nom de molles, brûlent lentement et donnent un combustible très-recherché dans les ménages à cause de son bas prix.
chariMin d« Paria. — Le charbon de Paris peut être considéré comme le type le plus perfcclionné des cnmbusliltlcs fabriqués pour l'usage domoslique. Il se compose de petits rondins cylindriques de iO centimclres de longueur et de 3 centimètres 1/2 de diamètre, faits avec de la tannée et du poussier de charbon de bois agglomérés par un mastic de goudron ou de brai. Ces briquettes sont calcinées en vases clos dans des cornues analogues à celles qui servent à la fabrication du gaz, et elles constituent un combustible léger, poreux, brûlant lentement et avec beaucoup de régularité. La quantité de poussier de charbon de bois disponible est assez limitée, et cette fabrication sera toujours assez restreinte.
■riqBctio beic«M. — Les bfiqueltes belges, désignées quelquefois sous le nom de hochets, se composent de poussière de houille, agglutinée avec de l'argile. Ce combustible donne naturellement beaucoup de cendres; mais il brûle trés-lenlement, et en Belgique, ainsi que dans tout le nord de la Fiance, la classe pauvre n'emploie guère d'autre combustible.
Induslricllement, la fabrication des divers combustibles que
W DES WACHISKS A VAPEliR.
nous venons d'énumérer n'a d'autre valeur que celle de l'ulilisalion des déchets. Nous verrons dans le paragraphe suiwnt celle fabricalion entrer dans une voie toute différenle el s'efforcer de produire a^ec des charbons de qualité médiocre des combustibles de première qualité ; nous voulons parler des ïgglomérés qui entrent dans la consommation des macliines dans une proportion chaque jour plus grande.
Bydrocarbarca Ilqolde*. Balloa do pétrole. — On COnmiï-
sait depuis longtemps en Europe des giseraenis de schistes bitumineux qui, par la distillation, donnaient des huiles eo>plojées dans l'éclairage ; mais l'attention n'a été appelée d'une manière sérieuse sur celte substance que depuis la découverte des huiles de pétrole du Canada et de la Pensylvanie. Expédiée! en Europe par masses de plus en plus considéraliles, ceshuilei sont employées sur la plus large échelle dans l'éclairage, etb question de savoir si elles pourraient être utilisées pour le chauflage des mucliines ù vapeur est aujourd'hui résolue.
Au premier abord, il peut sembler souvei-ainemenl dangereux de placer à cùté d'une chaudière un liquide aussi facilement inflammable que l'huile de pétrole; el, en présence des accidents qui se prodiiiscnl si souvent dans les magasins où celte substance est simplement manutentionnée, on ne conçoit pas la pensée de s'en servir pour l'alimentation contiaue d'un foyer.
Ces reproches seraient fondés, si l'on cherchait à employer pour le chauffage des machines foutes les huiles de pétrole sans distinction et sans préparation. Rien de plus variable que la qualité de ces huiles, rien de plus inexact dès lors que d'attribuer à toutes des qualités ou des défauts qui n'appartiennenl qu'à quelques-unes d'entre elles.
Les recherches les plus approfondies sur ces substances ont été faites au laboratoire de l'Ecole normale, aux frais de l'Empereur, par M. Henri Sainte-Claire Devdle, et l'on peut aujourd'hui préciser les conditions dans lesquelles l'emploi des huiles
CONBUSTIUN. COMDllSTlllI.ES KT FUMIVOIUTÉ. 211
au chaulTage des machines ne présentera pas le moindre danger.
ABal/ae ladnBlrlelle des fanlIcB d« pétrole. — En distillant
lentement et successivement à des températures croissanles toutes les huiles de pétrole, on peut en retirer en quantités variables quatre produits qui ont des usages industriels très* différents :
4° L'essence de pétrole très-inflammable : ce sont ces matières gazeuses et volatiles qui peuventrendre explosible l'atmosphère dans laquelle elles se répandent. Ces essences sont employées à dissoudre le caoutchouc et quelques antres substances ;
2° L'huile d'éclairage, qui ne doit pas donner de vapeur aux températures les plus élevées de l'été;
3° L'huile jaune, dont on peut se servir pourle graissage des machines ;
4" Enfin l'huile brune ou l'huile lourde ; cette huile est si peu inflammable que, cliauftée à 100°, elle ne pj-md pas feu lorsque ton y plonge une torche allumée.
Ce sont ces huiles lourdes seules qu'il est possible d'employer pour le chaulTage des machines.
Capacité «Hioriaque a«B huiien. — On a donné sur la capacité calorifique des huiles des renseignements fort inexacts. On a dît qu'en Amérique on avait, avec 1 kilogramme d'huile, vaporisé 18 kilogrammes d'eau; qu'en Angleterre, on était arrivé k 59 kilogrammes d'eau, cinq fois plus qu'avec 1 kiloL;rammc de houille.
Les expériences nombreuses de M. Sainte-Claire Deville mettent h néant toutes ces appréciations, et l'on sait aujourd'hui que la capacité calorifique des huiles lourdes varie entre 10,000 et 10,700 calories.
La capacité calorifique de la houille étant de 8000 calories, la différence n'est pas trés-considérable; mais, comme il est infiniment plus facile de régler la combustion des huiles que celle de la houille, on arrive à des résultats industriels supé-
«I DES XACniNES A VArEUR.
rieurs à ceux qiie l'on pourrait déduire de «ïs cfiiffres. M. S ClairC'DevilIc estime qu'avec 1 kilogramme d'huite on vaporism de 15 à \G kilogrammes d'eau, c'est-à-dire le double de ce qu'on obtient avec la houille.
MiauMiué ac* huiiTB de ptftroie. — Les huîles de pétrole possèdent une propriéti; qu'il importe de connaître, c'est ieurffltrôme dilatabilité : lic 0" à 100° elles se dilatent de 1 pour 100. Si on emplit complètement les tonneaux dans lesquels elle est enlerinée, une au^'menlalion de température de 20 pour IM suffira pour déterminer des suintements qui, à leur (our, provoqueront des vaporisations et des chances d'imendie. Uest donc indispensable de laisser dans chaque bari! un vide de S ou 3 litres au moitis pour pernicllre au liquide de se dilater librement.
Emploi de l'hntle de p^trolp p«or le ebaaffBBe dea CihBBdiérM.
— En AmÉrique, les tentatives faites pour l'emploi de l'huile de pc'Irole dans les chaudières ont été principuleraenl faites sur des machines fixes et dans les lieux mômes de produt* lion des huiles. Le liquide répandu sur des soles cannelées était réduit en vapeur, et celte vapeur, dirigée sur la chaudière s'cnllammitil en se mêlant avec un courant d'air. Le jet de vapeur de pétrole était dirigé sur une voAleen briques réfractaires qui le forçait 5 se diviser et à se mêler en tourbillons avec l'air.
On s'est ensuite préoccupé en Amérique , aussi bien qu'en Europe, de l'emploi des huiles pour le chauffage des machines de bateau. Nous avons assez insisté sur la question de l'énorme approvisionnement de combustible que doit charger un navire transatlantique, pour que l'on comprenne tous les avantages que présenterait l'emploi d'une substance avec laquelle l'approvisionnement pourrait être réduit de 50 pour 100.
Les expériences failes par M. Sainte-Claire Ueville sur les chaudières du bateau à vapeur ?ePuc6/a ne donnent lieu à aucim doute sur le succès de l'emploi des huiles lourdes. 11 reste à
COMBVSTIOÎi. COMBiyriBLES ET niïIVORrTÉ. 919
trouver une disposition qui permelte d'employer à volonté, dans un même foyer de machine de bateau , soitdela houille, soil de l'huile. On irait d'Europe en Amérique en brûlant de la houille et on reviendrait en brûlant de l'huile.
Eaaal* ■■• dMinln de frr del'Eat — r lg«wthlT« tn>nwi>»l»e>.
— M. Sainte-Claire Deville a fait sur les machines locomotives, nu chemin de fer de l'Est, des essais qui ont eu un grand retentissement et qui ont tlé eouronm^s du plus grand succès.
L'huile, renfermée dans un résenoir supérieur, arrive sur une grille verticale dont chaque barreau porte une cannelure dans laquelle coule l'huile; avec un seul robinet à vis, on en règle l'arrivée dans ces cannelures avec une régularité mathématique. Cette grille, placée en avant du cendiier, repose sur une base en Tonte munie d'un reboid suffisant pour empêcher le déversement de l'huile. I.e cendrier est remplacé par un dallage en briques réfractaires.
Un clapcf au-dessous de la grille régie l'inlroduction de l'air; enfin, deux voiites en briques nTrattaires produisent !e tourbillonnement des gaz el leur mélange intime avec l'air.
La flamme est très-vive et très-courte; elle n'a pas plus de 0'',25 de longueur; au delà de la llamme, les produits delà combustion sont invisibles, mais ils forment une masse gazeuse à une température suffisante pour rougir un gros fil de ptalinc.
Cette transformation d'une machine ordinaire en machine à pétrole est très-simple. EfTectuée parles soins d'un ingénieur de la compagnie de l'Est, M. Dieudonné, elle n'a pascoûté plus de 000 francs par machine.
Quand les mécaniciens savent manœuvrer le robinet d'introduction de l'huile el leclapeldiiitroduclion de l'air, on obtient ies résultats véritablement extraordinaires. Aucune fumée ne sort de la cheminée, la vaporisation marthe avec une grande facililé et augmente avec la vitesse de la machine.
ciH-mcats d'halle de p^iroie. — La qucsliou dc l'emploi de
2S0 DES NACHINeS A TAPEUR.
l'huile dans les machines est donc résolue scientifiqurneal . il reste à la résoudre industriellement, c'est-à-dire k tnnicri un prix convenable les quantités d'huile lourde nécessaires i l'alimentation, nous ne dirons pas d'un réseau, mais d'une lipe de chemins de fer d'une certaine étendue.
1 kilogramme d'huile vaporisant une quantité d*eau doobk de celle que peut vaporiser 1 kilogramme de houille, où poun employer Thuile tant que son prix sera inférieur au dooble è celui de la houille, c'est-à-dire à 44 ou 45 francs les 1,000 b* logrammes. Au delà, on aurait un excédant de dépense que ae contre-balanceraient pas les économies procurées par Yemfli du pétrole, soit sur l'entretien des machines, soit sur le nettoyage des voitures soustraites à Taction de la fumée.
Les sources de pétrole trouvées dans TOhio, la Pensylvanie, b Virginie, le Canada, sont trés-abondantes et elles rendent pnbable l'existence de lacs souterrains de pétrole d'une immeatt étendue; mais en ce moment, elles peuvent à peine suffire i toutes les demandes de TAmérique et de l'Europe. On ne pal donc compter sur aucune baisse de prix ; il faut espérer qie des recherches nouvelles montreront que TEurope possède des richesses en huile comparables à celles du Nouveau-Monde. L» suintements que Ton connaît en Alsace, dans les Basses-Alpes, en Hanovre, dans le llolstein, dans les Karpathes, sont des indices certains de Texistence de Thuile ; en faisant des sonda^^es d'une profondeur suflisante, on arriverait très-probablen.eot aux nappes liquides qui existent au-dessous du terrain houiUer. Si l'esprit d'entreprise était développé chez nous comme il Ttft en Amérique, la question serait depuis longtemps résolue.
Emploi de Thidie de piMM|«e. — Ucmploi de l'huile pour le chauffage d'une machine de bateau a été prévu dans des conditions exceptionnelles qui méritent d'être citées : U DiëM, parti en 18C9 du port de Glascow pour les mers polaires, fo^ sède deux machines à condenseur de 20 chevaux nommaui ii force chacune. Mais pour ne pas se charger d'une quantité (k
COMBUSTION, LOKBL'STIBLES ET FCÏIVORITÉ. 291
[ houille qui eût absorbé tout l'espace disponible, on a ménagé I dans la partie centrale deux compartiments élanches de f grande dimension pour l'emmagusinement des huiles de ^ phoi^ue et de baleine, qui serviront à l'alimentatiun des chaudières.
L'homme, dans les régions (iésolées des mers polaires, transformera la chaletiremmagasinée par la vie animale en un véri- ( table combustible industriel.
■ rombamiibiea gazcBx. — I/o!(yde de carboue est un produit
r en quelque sorte involontaire de la combustion imparfaite du
charbon ; pour le transformer en acide carbonique, il faut le
traiter comme un véritable combustible et lui fouroir l'oxygène
nécessaire.
On a essayé de le produire en vases clos, puis de le diriger sous forme de jet sur la surface de chauffe d'une chaudière à vapeur. Ces tentatives n'ont pas été couronnées de succès : l'oxyde de carbone ne doit être considéré au point de vue industriel que parce qu'il constitue une grande partie des gaz pterdus des hauts fourneaux.
Le gaz d'éclairage a pour composition moyenne :
Hydrogène prolocarboné 0,&j) 0,703
Hydrogène hicarboné 0,09 0,041
Oijde de carlwne 0,07 0,1«
Hydrogène. 0.21 0,051
Aïole 0,04 0,083
Tous ces gaz, sauf l'azote, sont combustibles ; leur combustion complète exige 1,62 d'oxygène, soit 47,50 d'air atmosphérique.
La combustion du gai d'éclairage présente un phénomène très-intéressant, c'est que le volume des proiluits de la combustion est inférieur au volume du gas employé.
S22 DBS MACHINES A VAPEUR.
Gai employé 1,00
Oxygène 1,59
Volume des gaz produits 2,45
DiminuUon 0,16 ou 0,054 p. 100
En employant Tair atmosphérique, la réduction absoluee^tli même, mais proportionnellement elle se réduit à 0,018, soi! environ 2 pour 100.
Les gaz produits contiennent de la vapeur d'eau et de IV cide carbonique ; si on liquéfie la première et que Ton absork le second, on augmentera la condensation dans une énorme proportion.
Il serait peut-être possible d'augmenter le rendement des mt chines à gaz, en faisant communiquer les gaz à expuber di cylindre avec un réservoir rempli d'eau de chaux.
La réduction de volume dans la combustion du gai d'ècbirage est mesurée par les chifTres suivants :
COVBIJtTIOX PAR L'oXTGftm. PAi L*Aift A
La vapeur et facide carbonique
restant gazeux 0,054 0,018
La vapeur seule étant condensée. 0,661 0,i0â
La vapeur et Tacide carbonique
condensés 0,080 0,300
L*emploi du gaz comme moyen de chaufTage a pris un certain développement -, il présente cet avantage qu'on ne consomme que quand on utilise et qu'on a de grandes facilités d'allumage et d'extinction.
Cas des iMiwto fovrBeaitt. — Leur composition est difficile à bien constater ; pour un four à coke, on admet la moyenne suivante en poids :
COMBUSTIO, CœiBUSTIBLES ET FUJUVORITÉ. 3S3
Azote, adde carbonique, acide suKureui^ pi'iKtuits non com-
buslibles, ensemble 0,82
Hydrogène 0.03
Hydrogène carboné 0,03
Oxjde de carbone., 0,13
Les seuls gaï combustibles élanl l'hydrogène et l'oxyde de carbone, le buitiëme seulement des gaz des hauts fourneaux est utilisable.
On a essayé, en Angleterre, l'emploi de fours à gaz dans lesquels ta chaudière est enveloppée d'une flamme longue et persistante, obtenue par la combustion de tourbes ou de houille. Ces gaz sont un mélange d'oxyde de carbone et d'hydrocarbures.
WoMr% sieneBB. — Nous ne saurions, dans les limites étroites qui sont assignées à nos legons sur les machines, entrer dans les détails que comporterait l'étude détaillée des fours Siemens donl ta vulgarisation nous parait devoir exercer une influence considérable sur les procédés de la métallurgie. Ces fours reposent sur deux ordres d'idées distincts :
1° La transformation préalable du combustible, quel qu'il soit, en gaz avant son emploi;
2° L'utilisation complète de la chaleur développée par la combustion ou sa régénération.
La transformation des combustibles en gaz permet l'emploi des combustibles imparfaits et l'élimination par des réactions chimiques des substances nuisibles, telles que le soufre, qui se transforme en acide sulfureux en présence de l'oxygène produit soit par la décomposition de l'eau, soit par celle de l'acide carbonique.
En réglant les mélanges de gaz ef d'air, on modifle leur corn* position chimique, l'intensité de leur action caloiilique, et on en dirige l'emploi comme on le fait dans un laboratoire avec Un chalumeau.
35U DES MâCHLNES k VAPEUR.
Les régénérateurs de chaleur consistent en chambres plies de briques réfractaires disposées par lits horixontaux enlit lesquels circulent les gaz qui se refroidissent au contact le ces briques et arrivent dans la cheminée presque com{4cl^ ment dépouillés de la chaleur qu'ils possédaient. En établissant un courant de gaz en sens inverse, ce nouveau courant refftti aux briques toute la chaleur que celles-ci avaient absorbée, et il atteint une température que Ton a évaluée à 16 ou 1700*.
Aetloa de la vapeur d*ea« daiM les Cayera. — L^injectioO de
quelques gouttes d'eau dans un foyer parait donner à celui-ci une certaine animation ; on en a conclu que Teau pouvait étie considérée comme un combustible. Nous n*avons pas besoii d'insister sur cette erreur; l'eau deviendrait une source <le combustible, si on pouvait la décomposer et rendre libre Thy* drogène qu'elle contient. En supposant que cette décomposiiioft s'effectue partiellement dans un foyer, elle absorberait autant de chaleur que celle qui serait régénérée ultérieurement par U combustion de l'Iiydrogène obtenu.
L'action de la vapeur d'eau cependant n'est pas douteuse, mais c'est une action mécanique : il se produit au-dessus da foyer des tourbillonnements au milieu desquels s'effectue d'une manière plus intime le mélange des gaz combustibles avit l'air, et nous verrons les jets de vapeur rendre de bons services dans la question delafumivorité.
g 4. — Houilles et cokes.
Nous arrivons au combustible par excellence, à la source industrielle de la chaleur et de la force. On n'a rien exajnrê en appelant la houille le pain de Tindustrie, et, à notre avis, ce n'est pas assez dire. Nous avons cherché à montrer ce que deviendrait la société moderne sans la machine à vapeur. Or. sans houille, le nombre des machines à vapeur serait bien restnifi^
tOïlBlSTION, COIIEISTIBL'S ET FLîWlVOniTK. 2-25
il n'y a donc pas, à noire avis, d'affaire plus iinporlantc pour un pays que celle de son approvisionnemenl en comhnsliblc, et nous ne pouvons (iu'indi(iucr lics-sommairenuMil la nomenclature (les qucslions qu'il imporledVîtudii;rù ce sujel.
Nature et quallMa dWemeB de la houille. — Les ItOUiUes, QU
polntdcvnc industriel, se divisent en quatre classes :
1" Houilles grasses inarùciialos.
Les liouiltes inarécliales de Saint-Ëliennc cl line forge de Mons sont le spécimen le plus connu de ce groupe. Elles éprouvent au feu une fusion pûleuse et développent une chaleur extrême. Brûlées sur la grille, elles empiltent les barjeaux et ari'Ctcnt le courant d'air; elles donnent des cokrs boursouflés cl ne sont pas bonnes pour le chauffage des locomotives.
2' Houilles grasses à longue flamme.
Ces houilles donnent un coke très-dur cl n'empiltenl pas la grille ; elles sont très-bonnes pour le cbauffagc des locomotives.
5" Houilles sèclics â longue tbmmc.
Ces houilles sont très-bonnes pour la grille, mais leur coke csl fritlè et pulvérulent.
4° Houilles sèches sans flammes ou houilles maigres.
Ces bouilles bn'ilcnt mal sur les grilles et ne peuvent pas donner de coke. On les emploie dans l'industrie â la cuisson de la chaux.
Dans presque tous les bassins houillers, ou Irùuvc à la fuis la houille maréchale, la bouille grasse et la houille maigre, ou du moins des bouilles se rapprochant par leurs qualités de chacun de CCS trots types.
t'oBpoahioa de la houille. — M. licgnauU a donné un tableau ^ui indique la composition d'un grand nombre de houilles. Chaque échantillon expérimenté a été dcssèclié pendant ô') minutes, il une lempéralurc de 1*20". Nous n'indiijuerons que les houilles les plus connues eu Kraiice.
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