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type III ou des mélanges de houilles de types extrêmes. On est généralement conduit, pour éviter une surélévation des prix» à employer des houilles de nature aussi différcnie que possible, surtout des houilles à faible pouvoir éclairant, dont le prix de vente est généralement moindre. Il faut alors compenser Tinsuffisance de pouvoir éclairant par des artifices différents. Pendant longtemps, on s* est contenté de distiller avec la houille proprement dite certains charbons spéciaux, comme le cannel coal et le boghady qui donnent des gaz très riches. Le cannel coal, charbon à 8 0/0 d*hydrogène donne un gaz renfermant 14 0/0 de carbures absorbables par le brome, le boghead à 12 0/0 d'hydrogène en donne plus encore. C'est surtout de la proportion de ces carbures non saturés absorbables par le brome que dépendent les variations de pouvoir éclairant du gaz, comme on peut le voir sur le tableau précédent. Le benzol, mélange de benzine et de toluène, joue certainement le rôle le plus important dans la production du pouvoir éclairant, mais il varie très peu d'un gaz à Tautre, tandis que les carbures non saturés ou éthyléniques varient dans des proportions considérables.

Depuis quelques années, on emploie pour relever le pouvoir éclairant du gaz un procédé tout différent, on le surcharge en vapeur de benzol, en utilisant à cet usage les benzols recueillis, en proportions tous les jours plus considérables, dans les fours à récupération de sous-produits, employés pour la fabrication du coke métallurgique. Les goudrons du gaz d'éclairage renferment peu de benzol, en raison des précautions prises pour laisser ce corps dans le gaz. Aussi le benzol retiré des goudrons provenant de cette origine est-il peu abondant. Il était autrefois complètement absorbé par l'industrie des matières colorantes pour la fabrication des couleurs d'aniline et se vendait trop cher pour que Ton songeât à l'employer à l'enrichissement du gaz. Dans les fours à coke, au contraire, on a intérêt à faire passer tout le benzol dans les goudrons, au lieu de le brûler pour le chauffage des fours ou pour la marche des moteurs et l'on en recueille ainsi des quantités considérables. Or quelques grammes par mètre

cube de gaz suffisent pour relever notablement le pouvoir éclairant.

Cornues. — La distillation de la houille se fait dans des cornues en terre réfractaire, placées côte à côte, en nombre plus ou moins grand, dans un même four, où elles sont chauffées extérieurement par la flamme d*un foyer. Le choix de la matière constituant ces cornues, leur forme et leurs dimensions, leur disposition verticale ou inclinée dépend d'un certain nombre de facteurs que nous allons résumer rapid<:ment.

La matière servant à la fabrication des cornues est exclusivement aujourd'hui la terre réfractaire. On avait essayé au début le fer et la fonte, mais ces métaux ne peuvent résister aux températures élevées nécessaires pour la distillation.

La perméabilité de la terre cuite réfractaire aux gaz et en particulier à l'hydrogène, un des éléments essentiels du gaz d'éclairage, semblerait être un obstacle sérieux à Temploi de cette matière. Il est possible cependant de l'employer en raison de la décomposition des carbures d'hydrogène, qui obstruent les pores de la terre en donnant un dépôt de charbon (appelé à tort graphite). Ce dépôt de charbon se forme également en croûte à la surface intérieure des cornues et tend à en diminuer progressivement la section utile. C'était là, autrefois, un inconvénient assez sérieux, mais les usages que ce charbon a reçus aujourd'hui pour la fabrication des conducteurs électriques en fait un sous -produit d'une vente avantageuse.

La longueur est fixée par la distance à laquelle Touvrier peut lancer le charbon sans un effort exagké, soit 3 mètres. La section est déterminée par la nécessité de ne pas donner une épaisseur trop grande à la couche de charbon, pour que sa distillation soit suffisamment rapide, condition essentielle à un bon rendement en gaz. L'épaisseur de 10 centimètres est considérée comme satisfaisante. Si l'on s'en tenait à ce seul point vue, on serait conduit à donner aux cornues une forme rectangulaire d'une hauteur un peu supérieure à 10 cm. de façon à ce que le gonflement du coke ne vienne pas remplir la cornue à la fin de la distillation, et

GAZ d'Éclairage 289

rendre ainsi le déchargement long et pénible. Mais une pièce réfractaire à angle vif serait trop fragile au feu, on est obligé d'arrondir les angles et Ton s'est arrêté à une forme sensiblement elliptique dont le petit axe venical est de 30 à 35 cm. tandis que le grand axe horizontal a une longueur double. Parfois même pour faciliter le moulage mécanique des cornues^ on emploie, comme en Angleterre, où le bon marché de la houille et Télévation de la main-d*œuvre imposent des conditions paniculières de travail, une section complètement circulaire de 50 cm. de dia* mètre. Le rendement à la distillation est alors moins satisfaisant.

L'épaisseur des parois, si Ton n'envisage que la transmission de la chaleur, devrait être aussi faible que possible ; mais il est nécessaire que la cornue ne se rompe pas sous son poids et sous le poids de la charge^ surtout aux températures élevées, auxquelles la résistance de la terre cuite est bien moindre qu'à froid. On est obligé de donner aux parois une épaisseur assez forte, 7 cm. en moyenne, les fonds et les têtes étant renforcés de 3 cm. à 5 cm. Oq a cherché dans ces derniers temps à réduire l'épaisseur des cornues à 5 cm. en leur donnant une surface ondulée qui augmente beaucoup leur résistance mécanique à la flexion. La transmission de la chaleur, et par suite la distillation, sont ainsi améliorées, mais l'adhérence plus grande des dépôts de charbon produits par la décomposition des goudrons rend plus difficile l'enlèvement de ces derniers et occasionne des ruptures plus fréquentes des cornues, de telle sorte qu'avantages et inconvénients se balancent à peu près. L'emploi des cornues ondulées ne semble pas appelé à se répandre.

Au lieu des cornues de 3 mètres, fermées au fond, on emploie parfois des cornues de 6 mètres, résultant de l'accolement bout à bout de deux cornues sans fond. Cette disposition généralement employée en Angleterre, et qui tend à se répandre en France, présente des avantages et des inconvénients. On fait alors la cornue en trois tronçons de 2 mètres identiques entre eux, dont le moulage à la machine est beaucoup plus facile que celui des cornues fermées. Leur emploi nécessite par contre, dans le

290 INTRODUCTION A l'ÈIUDE DE LA MÉTALLURGIE

chargement à la main, que les ouvriers s'entendent à travers le massif de fours pour faire simultanément le chargement par les deux extrémités. L'action d'un coup de vent sur une extrémité de la cornue chasse la flamme par l'autre extrémité et peut brûler grièvement l'ouvrier occupé de ce côté au chargement. Un autre inconvénient assez sérieux résulte de Tengorgement des colonnes montantes pour le dégagement du gaz placées aux deux extrémités de la cornue ; la circulation du gaz se fait, de préférence, par l'une des deux et Tautre alors n'étant plus balayée par un courant assez actif tend à s'engorger. Ces avantages et inconvénients se compensent, mais avec les procédés mécaniques de chargement qui se répandront de plus en plus dans les usines à gaz, il n'y a aucune difficulté à faire le chargement sur 6 mètres de longueur; Ton est d'ailleurs obligé de faire le chargement d'un seul côté, l'autre extrémité étant réservée au déchargement.

Les cornues sont généralement placées horizontalement dans le four. On avait, au début de la fabrication, essayé de les disposer verticalement, ou au moins de les incliner fortement, mais cette disposition fut bientôt abandonnée. Dans ces derniers temps, différentes tentatives ont été faites, pour y revenir ; un nombre important d'usines ont adopté les cornues inclinées de M. Coze, de Reims, à faible inclinaison, 19® sur l'horizontale, dans lesquelles le charbon ne remplit pas complètement la cornue. Il y a ainsi diminution notable de la main-d'œuvre de chargement et de déchargement, mais aussi une augmentation notable des frais de construction et d'entretien des fours. Plus récemment encore, on a essayé de revenir aux cornues complètement verticales, en augmentant un peu leur section^ de façon à faciliter la descente du charbon et en acceptant, par contre, une diminution sur la qualité du gaz produit, que l'on enrichit après coup avec des vapeurs de benzol. Mais les résultats obtenus aujourd'hui, dans le diargement mécanique des cornues horizontales, au moyen d'appareils à commande électrique, semblent devoir donner l'avantagie définitif aux cornues horizontales.

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Fonrs. — Les cornues sont placées parallèlement dans des fours chauffés, soit par la combustion directe du coke, soit par du gaz de gazogène ; la profondeur du four pour des cornues de 3 m. est de 2,50 m. de façon à laisser sortir à travers la paroi antérieure, la tète de la cornue qui porte le tampon de fermeture et une colonne montante pour le dégagement du gaz. Le choix du nombre des cornues à placer dans uu même four, dépend de trois ordres de considérations différentes : il y a évidemment intérêt à mettre le pins grand nombre possible de cornues dans un même four, c'est-à-dire à faire le four très grand pour réduire Tinfluence relative des pertes de chaleur par rayonnement des parois. Mais il ne faut pas cependant, donner au four une hauteur exagérée, parce que les cornues de la partie supérieure, moins directement atteintes par la flamme, ne seraient pas suffisamment chauffées et donneraient une mauvaise distillation. On ne peut pas pratiquement superposer plus de trois rangs de cornues. La distance à laisser entre chaque cornue est plus grande que ne le laisserait supposer à priori^ la simple condition d'offrir aux flammes un passage direct suffisant ; il faut, pour l'uniformité du chauffage dans le four, que les remous intérieurs puissent taire circuler la masse gazeuse par le fait des différences de pression très faibles résultant des différences de températures d'un point à l'autre des gaz chauds. On doit prévoir une vingtaine de centimètres de distance entre chaque cornue; des tentatives faites pour réduire cet espacement à 10 cm. ont conduit à des résultats déplorables comme chauffage.

Le nombre des cornues que Ton peut placer l'une à côté de l'autre dans un même four est limité par l'obligation de ne pas avoir des voûtes trop surbaissées qui manqueraient de stabilité. Pratiquement on n'en met guère plus de tiois; dans les fours chauffés directement au coke, le nombre total des cornues est de sept disposées comme le montrent les figures 42, 43, 44. On ne dépasse jamais neuf, mais Ton nedoit descendreau-dessousde sept •que dans les toutes petites usines, où la production d'un four à ^ept serait trop considérable; la dépense du combustible dechauf-

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fage croit rapidement à mesure que la dimension du four diminue.

Les fours sont toujours adossés dos à dos, deux par deux, de façon à supprimer la perte de chaleur par la face postérieure ; on en groupe à côté l'un de l'autre un nombre plus ou moins considérable, suivant Inorganisations des ateliers ; en France, dans les grandes usines, on dispose les massifs de fours, perpendiculairement à la longueur du bâtiment, au nombre de 8 de chaque côté, soit 16 en tout; en Angleterre, on les aligne au contraire suivant la longueur du bâtiment et le nombre des fours accolés peut être illimité.

La partie antérieure du four présente les appareils nécessaires pour le chargement des cornues et le dégagement du gaz ; l'extrémité Ouverte de la cornue, renflée, comme on Ta indiqué précédemment, porte un prolongement en fonte appelé tête de cornue. La jonction de ces deux parties est faite au moyen de boulons^ noyés dans l'épaisseur renflée de la partie réfractaire et Tétanchéité du joint est assurée par une pâte composée d'un mélange d'argile, de limaille de fer, de chlorure d'ammonium et de soufre. La partie antérieure de cette tête, complètement ouverte, peut être fermée par un tampon métallique, maintenu en place pendant la distillation au moyen d'un verrou et d'une vis de pression. On assurait autrefois l'étanchéité de ce joint, avec un coulis d'argile que l'on devait remplacer à chaque ouverture de la cornue; le procédé beaucoup plus simple universellement employé aujourd'hui consiste à avoir une tête de cornue rabotée et bien plane, sur laquelle la porte de fermeture eu tampon s'applique par une arête tranchante, située également dans un plan. Le contact ne peut être absolument rigoureux, il y a nécessairement des vides de quelques dixièmes de millimètres d'épaisseur, mais la condensation des goudrons sur cette partie plus froide de la cornue donne immédiatement un joint absolument étanche.

La même tête de cornue porte un tuyau vertical en fonte ou 4olonne montante^ par laquelle se dégage le gaz et les vapeurs de goudron qui se rendent de là aux appareils de condensation et d^épuration.

Char gem?nt des cornues. — La question du chargement de la houille dans les cornues présente une très grande importance économique. Le chargement s'est fait pendant longtemps exclusivement à la pelle. Ce mode de travail très pénible et difficile à bien faire exige des ouvriers très entraînés. Si en certains points la couche de charbon est plus épaisse, la distillation y reste incomplète et le rendement en gaz diminue. Il est impossible, en cas de grève, de remplacer les ouvriers chargeurs à la pelle par des manœuvres ; on est complètement à la discrétion du personnel ouvrier.

Depuis longtemps déjà, on a, pour ce seul motif, remplacé le chargement à la pelle par le chargement à la cuiller ; il n'est pas plus économique mais permet de marcher avec des ouvriers moins expérimentés, quitte à en employer un plus grand nombre. Chaque cuiller a 3 m. et renferme une demi charge de cornue, soit 75 kg. On la remplit à la pelle en arrière du four et, pour l'introduire dans la cornue, trois ouvriers Tenlèvent, Tun avec une poignée placée à l'arrière, les deux autres avec un bâton passé sous la partie avant ; ils Télèvent au niveau de la cornue, Touvrier arrière la pousse au fond et la retourne pour la vider. La charge est absolument régulière, si Ton a bien nivelé le charbon dans la cuiller.

De nombreuses tentatives ont été faites depuis longtemps pour réaliser le chargement mécanique des cornues. La difficulté principale provient de ce que les cornues sont très petites, et par suite très nombreuses, ce qui nécessite un appareil de chargement très mobile; chaque charge est de 150 kg. environ. Le premier procédé essayé, celui de Ross, employé il y a une vingtaine d'années à Marseille, consiste à lancer le charbon au moyen d'un jet de vapeur; on règle le point de chute en faisant varier à la main l'ouverture du robinet de vapeur. Cela demande des ouvriers plus expérimentés encore que pour le chargement à la pelle, mais, par contre beaucoup moins nombreux. Ce procédé ne s'est pas généralisé. Dans ces dernières années, la Compagnie Parisienne a étudié un appareil de chargement électrique qui paraît donner toute satisfaction. C'est une sorte de pompe cen-

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trifuge à axe vertical, où le charbon tombe par une trémie ; les palettes lancent tangentiellement les fragments de charbon, comme elles le feraient pour de Teau. Le charbon projeté sous un certain angle décrit une parabole et va tomber plus ou moins loin dans la cornue, suivant sa vitesse initiale. On doit faire varier progressivement cette vitesse, de façon à charger uniformément la cornue, comme on faisait varier la vitesse du jet de vapeur dans le système Ross. On obtient cette variation continue de vitesse par l'interposition progressive dans le circuit électrique de rhéostats dont l'introduction est commandée par une came animée d'un mouvement de rotation continu. Le profil de la came est réglé empiriquement, dans des essais préalables où Ton observe l'épaisseur de charbon déposée en chaque point de la cornue. On arrive facilement ainsi à faire le chargement sur une longueur de 6 m. c'est-i-dire sur une double cornue. L'appareil porté sur un iruck se déplace devant le massif de fours, il peut en même temps être élevé au niveau de chaque rangée de cornues. Tous ces mouvements sont commandés électriquement ce qui assure un fonctionnement rapide et très précis.

Le déchargement du coke se fait, dans le cas du travail à la main, avec des crochets en fer, au moyen desquels l'ouvrier tire le coke incandescent et le fait tomber dans des vagonnets en tôle, où on l'éteint au moyen d'un jet d'eau. Dans le cas du chargement mécanique, le déchaigement est obtenu, comme dans les fours à coke ordinaires, au moyen d'un bouclier poussé par une crémaillère à commande électrique. La charge d'une cornue de 6 m. tombe dans un grand panier en tôle perforée suspendu à une grue mobile, portée elle-même sur un chariot. Le panier rempli de coke incandescent est submergé dans un bac rempli d'eau, puis versé dans le vagon qui doit l'emporter.

Chauffage au coke. — Le chauffage des fours se faisait autrefois exclusivement par la combustion directe d'une partie du coke provenant de la distillation. On brûlait ce coke dans un foyer à grille ordinaire, placé à la partie inférieure et antérieure du four,

comme le montre la figure 43 qui donne la coupe suivant Taxe dun four ordinaire à sept cornues. Les fumées ressortent par deux carneaux placés à la partie antérieure du four, à droite et à gauche ^u foyer, comme le montre la figure 42 qui donne la coupe par le conduit de fumée. On place ainsi en avant le foyer et les sorties de fumées pour concentrer la chaleur sur la fece antérieure du four qui est le siège principal de refroidissement. Cette disposition est indispensable pour obtenir une température sensiblement uniforme dans toute Tétendue du four. On peut encore obtenir le même résultat en coupant le four en deux par un mur placé à I m. environ de la paroi antérieure, et arrêté un peu au-dessous de la voûte, de façon à obliger toute les flammes à monter contre cette paroi avant de redescendre dans la partie arrière vers les carneaux d'échappement des tumécs.

La consommation de coke varie bien entendu avec les dimensions desfours etle nombre des cornues, en raison de l'influence relative des pertes de chaleur par rayonnement, qui diminuent à mesureque les dimensions du four deviennent plus grandes. Voici les dépenses de coke pour des fours de dimensions diff"érentes. Il s'agit de fours au milieu d'un massif, ceux des extrémités du massif dépensant plus de charbon à cause de la perte plus grande de chaleur par la face latérale hbre.

La première colonne du tableau donne le nombre de cornues par four et la seconde colonne la quantité de coke brûlé p::ur distiller 100 kg. de houille. Il est sous-entendu que le coke est chargé froid dans le foyer, comme cela se tait habituellement dans les usines françaises.

Nombre de cornues par four Kg. de coke par 100 kg. de houille

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Le coke employé au chauflfage provenant de la distillation de la houille et étant par suite produit dans le four mâme qu'il s'agit de chauffer, il est assez naturel de charger dans le foyer le coke incandescent tel qu'il sort des cornues. Il y a ainsi un petit gain de chaleur résultant de la haute température du coke à sa sortie de la cornue, et de Tabsence d'eau d'extinction. On économise en outre les manutentions pour porer le coke au dépôt et le ramener aux fours. Par contre, il n'y a pas de contrôle possible sur la quantité brûlée ; lorsque les ouvriers chauffeurs sont responsables de leur consommation de combustible et conduisent le feu à leur guise, il est préférable d'opérer avec du coke froid et de le peser. Mais dans les usines bien dirigées, la conduite des fours est mise entre les mains du laboratoire qui règle l'ouverture des registres, sans que les ouvriers aient jamais le droit d'y toucher. Ils n'ont alors aucune action sur la quantité de combustible brûlé et la pesée du coke ne présente plus d'intérêt. Cette organisation avait autrefois été très remarquablement installée aux usines de Nine Elms à Londres.

Chauffage au gaz pauvre. ^ Le chauffage au coke est très défectueux, il est impossible, comme dans toute combustion sur grille, d'éviter une marche irrégulière, tantôt avec excès d'oxygène, tantôt avec excès d'oxyde de carbone ; d'autre part, l'ouverture de la porte du foyer pour le chargement du coke et le décrassage de la grille provoque des rentrées brusques d'air froid, qui refroidissent le four et font casser les cornues. Un grand progrès dans la fabrication du gaz a été de remplacer le chauffage direct par le chauffage au gaz pauvre de gazogène avec récupération des chaleurs perdues. La récupération des chaleurs emportées par les fumées permet de chauffer à yoo*' lair secondaire, c'est-à-dire, celui qui est introduit dans le four pour brûler le gaz de gazogène. Ce progrès a été réalisé vers 1860 par la Compagnie Parisienne du gaz, qui a appliqué pour la première fois dans cette industrie les fours à récupération de Siemens. Aujourd'hui, l'emploi des fours à récupération est absolument général. Us

sont d'une construction plus coûteuse, maïs ils ont le double avantage de prolonger le service des cornues, qui n'étant plus exposées aux rentrées brusques d*air froid, durent en moyenne deux fois plus longtemps, deux années au lieu d'une; or, chacune d'elles coûte 120 francs. D'autre part, l'économie sur le combustible est, en poids, de 30 0/0 et en valeur argent, de 50 0/0 au moins; on peut brûler dans les gazogènes une certaine quantité de poussier de coke, sans valeur marchande.

Les types de fours à récupération employés aujourd'hui sont très nombreux. La Compagnie Parisienne continue à employer le type primitif de Siemens, tel qu'elle l'avait adopté il y a 50 ans. La récupération se fait par passage alternatif des fumées et de Tair dans des chambres remplies de briques. On reproche à ce système la nécessité de renverser périodiquement, toutes les deux heures environ, le sens du courant gazeux. Il a par contre l'avantage de se prêter aune construction plus robuste et de réduire les dépenses d'entretien. Les figures 45 et 46 donnent les coupes verticales, en travers et en long des fours de la Compagnie Parisienne. Les récupérateurs sont entièrement placés sous le four, le gazogène est en avant. Le gaz du gazogène traverse dans un conduit souterrain toute la longueur du four, pour arriver à passer prèa des valves d'inversion situées à l'arrière du four, sur le conduit des fumées.

La plupart des autres usines à gaz emploient de préférence des fours à récupération par transmission de la chaleur à travers des plaques réfractaires plus ou moins épaisses, séparant les conduits de sortie des fumées des conduits d'entrée d'air; cela dispense de toute inversion du courant gazj^ux. Ces échanges de chaleur à travers des matériaux peu conducteurs sont moins satisfaisants en théorie que dans le système de Siemens, mais comme on dispose dans les fumées d'un grand excédent de chaleur, qu'il est impossible de récupérer entièrement par le chauffage de l'air, le rendement est encore satisfaisant. En fait la consommation de combustible est sensiblement la même avec tous les fours à récupération.

GAZ d'Éclairage

La construction première de ces derniers fours est peut-être plus simple que celle des fours Siemens ; le massif des fondations sous le four est divisé en trois tranches verticales d'épaisseur analogue : la partie centrale est réservée au gjazogène, les deux tranches latérales aux récupérateurs où les fomées et Tair circulent horizontalement dans des conduits parallèles disposés en chicanes superposées. Les réparations sont plus fréquentes à cause des ruptures des cloisons de séparation entre les deux courants gazeux.

Rendement calotifiqne. — M. Euchène, directeur des services techniques de la Compagnie Parisienne, a fait une étude comparative très intéressante du bilan calorifique des fours à chauflFage direct et des fours à récupération et précisé la répartition de la chaleur du combustible dans le chauffage de chacun de ces tours. Pour une étude semblable il y a cinq éléments fondamentaux à envisager :

La chaleur de combustion du coke consommé, la chaleur de distillation de la houille traitée ; la chaleur rayonnée par les parois, la chaleur emportée par les fumées et enfin la chaleur emponée par les matières élaborées. Voyons les valeurs trouvées par M. Euchène pour chacune de ces grandeurs.

Chaleur de combustion. — Le coke brûlé avait pour composition:

Eau hygrométrique 6

Cendres lo

Hydrogène ........ i

Soufre I

Azote 0,5

Carbone 81,5

Total 100,0

Le pouvoir calorifique au kilog. de ce coke brut, avec son eau et ses cendres, était de 6. 5 00 Cal.

Chaleur d* élaboration. — La décomposition de la houille en gaz, goudron et eau ammoniacale correspond, d'après les expé-