II. — Fours à combustible gazeux (à gaz de gazogène

Les fours à gaz datent, à proprement parler, de 185G, mais beaucoup plus spécialement du brevet de Frédéric et William Siemens (1861). Grâce à l’utilisation de la chaleur perdue des fumées pour le chauffage de l’air et du gaz admis au four , les fours Siemens ont permis de réaliser de hautes températures tout en diminuaut beaucoup la dépense de combustible. D’autres systèmes de fours à récupération différant plus ou moins du type primitif ont été créés pour leur étude, nous les classerons d’après le mode de récupération :

1° Simple récupération par l’air secondaire.

2° Double récupération par l’air secondaire et le gaz.

3° Double récupération par l’air total.

4° Triple récupération par l’air total et le gaz.

a. — Fours à simple récupération par l'air secondaire .

Par air secondaire, on entend l’air qui est admis au four pour brûler le gaz.

Les principaux fours de ce groupe sont les fours Radot-Lencauchez, Ponsard, Chameau, Gobbe et Derval.

Selon la nature du gaz employé, les rendements de ce système sont :

Avec le gaz à l’air . 75,7 60,5

Avec le gaz mixte . 78,0 64,1

Ces fours se composent du four proprement dit, des récupérateurs et des gazogènes, ces derniers doivent être aussi presque possible du four pour éviter le refroidissement du gaz.

Four Derval.

Le four Derval (fig. 10 et 11) est un four rond à colonne centrale et est applicable partout où les fours à pots sont indispensables; cristallerie, gobeletterie, fabrication des verres de couleurs.

Ce four diffère de l’ancien four Radot par une disposition plus judicieuse des brûleurs, qui par leur position ne sont plus exposés à èti e

Ve PARTIE : LA FUSION DU VERRE

détériorés par le verre, tombant sur la sole du four, qui coule dans des poches à verre, disposées dans les conduits de fumées avant l’entrée du récupérateur qui est ainsi mis à l’abri de toute détérioration.

Le gaz arrive au four par une conduite placée à l’air libre ainsi qu’on le voit sur les figures 10 et 11; le nettoyage de la canalisation de gaz est donc très facile.

Le récupérateur est du système Radot-Lencauchez, il est composé de briques réfractaires creuses (fig. 12), percées chacune de quatre trous rectangulaires et munies à leur partie supérieure, sur deux de leurs cotés de nervures horizontales.

On élève ces briques par rangées P, P' P" (fig. 10 et 11), les unes au-dessus des autres, sur un plancher I formé de plaques de fonte percées de trous correspondant à ceux des briques, on les rassemble au mortier réfractaire en ayant pris soin de croiser les joints. Entre chacune des rangées et reposant sur les nervures des briques sont posées des briquettes 6, 6, b" etc., formant entretoises.

On a ainsi, d’une part, toute la série des canaux verticaux percés dans les briques et dans lesquels circule l’air admis au four et, d’autre part, de grands canaux horizontaux superposés, formés par les rangées de briquettes et les parois extérieures des briques creuses dans lesquels circule la fumée.

Des tampons placés à chaque extrémité des carneaux de fumée permettent un nettoyage rapide.

La surface de chauffe du récupérateur Radot-Lencauchez est d’environ 12 m2 par mètre cube de récupérateur, dont le poids est de 600 à 650 kg. Les joints qui sont réduits au minimum, ne peuvent bâiller, puisqu’ils sont tous horizontaux et bien entretoisés par de triples couvrejoints.

Fours a récupérateurs Ponsard.

Les récupérateurs de ce système ont l’avantage d’offrir une très grande surface pour un faible volume; ainsi, d’après les dimensions extérieures du récupérateur, un mctre cube offre 23 m2 de surface, moitié pour le refroidissement des gaz, moitié pour le réchauffage de l’air. Ce récupérateur, représenté lig. 13 et 14, se compose d’une première série d’intervalles b dans lesquels circulent les gaz brûlés chauds provenant du four et d’une seconde série c dans laquelle passe en s’échauffant, l’air admis au four. Chaque conduit

d’air est compris entre deux conduits de gaz chauds. Les cheminées ainsi formées sont entretoisées par des briques creuses formant chicanes sur différentes assises en hauteur. Ces chicanes sont destinées à présenter beaucoup de surface aux fluides, et de plus, elles établissent entre les diverses chambres des communications qui augmentent en¬

core la surface de chauffe.il est à remarquer que ces briques sont juxtaposées, c’est-à-dire jamais placées au bout les unes des autres de telle façon que le récupérateur peut subir des efforts de dilatation et de contraction sans être disloqué.

Pour rendre les joints verticaux absolument étanches, chaque brique porte aux points de jonction une rainure de 30 mm sur 2 à 3 mm ; de cette façon, en présentant deux briques l’une contre l’autre, elles donnent un vide que le mortier vient remplir, en formant comme un clavetage.

lre PARTIE : LA FUSION DU VERRE

Fours a récupérateurs Ciiarneau.

Pour la construction de ce récupérateur, on peut utiliser uniquement les briques courantes de 220X110X60; il est cependant préférable d’employer un carreau à recouvrement de 220x230 d’épaisseur variable suivant la température exigée parle four.

Les fîg. 15 et 16 permettent de se rendre compte de la construction de ce récupérateur, il est composé d’une série de conduits parallèles, a, a, a, construits avec des briques de dimensions courantes, dans ces con¬

duits circulent les flammes perdues du four, ces conduits sont séparés par des briques ordinaires ou par des carreaux k k des conduits d’air, lesquels sont disposés perpendiculairement à ceux des flammes.

Tous les joints sont étanches car, par suite de la disposition perpendiculaire des conduits d’air et de flammes, chaque joint est recouvert par une brique. Il est donc matériellement impossible qu’il y ait communication entre les flammes et l’air à chauffer. C’est le seul appareil qui, malgré tant de simplicité, offre cet avantage.

Ce récupérateur est un peu encombrant.

Fours Gobbe.

Les fours que nous venons de décrire sont tous à circulation continue et uniforme des courants gazeux, les fours Gobbe au contraire sont à renversement des courants gazeux, ils utilisent des récupérateurs Siemens, mais la récupération ne se fait que pour l’air.

Les fours Gobbe sont des fours à cuves (ou bassins) ; ils sont universellement appréciés, ils sont surtout très répandus dans les fabriques

de verres à vitres; ils se distinguent par la grande profondeur de leurs bassins, qui atteint lra,5 à 2 m selon la plus ou moins grande diathermanéité du verre.

La fig. 17 représente une coupe transversale d’un four Gobbe.

Fig. \ 7. — Four Gobbe (Coupe transversale).

En raison du renversement périodique des courants gazeux, tout est symétrique dans la disposition des brûleurs et des régénérateurs de ce four.

Des deux récupérateurs A et A', l’un A' est traversé par l’air se rendant au four, l’autre, A, au contraire livre passage aux flammes perdues sortant du four par les brûleurs C,C,E. En B et B' sont les conduits d’air, en D et D' ceux de gaz. L’air chaud se rend aux brûleurs par les carneaux C' C', le gaz par le carneau E' et les flammes perdues s’échappent vers le récupérateur A par les carneaux C, C, E. Lorsque les courants gazeux seront renversés, l’air arrivera au four par le récupérateur A et les carneaux C et C, et le gaz par D et E. Les gaz brûlés sortiront par C', C', E', pour réchauffer le régénérateur A'.

b. — Fours à double récupération par l'air secondaire

et par le gaz

Le type des fours de ce groupe est le four Siemens primitif, de nombreuses modifications ont été apportées à ce four, nous ne pouvons les décrire toutes ici. Nous examinerons donc seulement l’ancien four Siemens dont l’emploi tend à disparaître, et les fours à radiation datant de 1884 et qui sont dus à M. F. Siemens.

Le rendement théorique de ces fours est de G6,8 0/0 à 1 800° pour le gaz à l’air, avec le gaz mixte, ce rendement est de

et de

lle PARTIE : LA FUSION DU VERRE

L’emploi du gaz mixte procure donc avec ces fours une économie considérable.

Dans le four Siemens représenté par la fig. 18, les gaz sortant des gazogènes passent par la valve de renversement G qui les dirige dans le récupérateur G1, G', tandis que l'air après avoir traversé la valve de renversement A, pénètre dans le récupérateur A1, A' dont le volume est plus considérable que celui du récupérateur à gaz.

L’air et le gaz arrivent en B1 dans la chambre de combustion. La

flamme traverse le four et s’échappe par B2 dans les deux chambres des récupérateurs A2, A2 et G2, G* où elles abandonnent leur calorique avant de s’échapper par la cheminée.

Ainsi, dans le four Siemens, l’air et le gaz avant leur entrée au four se chauffent en traversant des chambres de récupération garnies de briques disposées en chicanes, qui ont été préalablement chauffées par les flammes perdues à des intervalles réguliers par la manœuvre simultanée des valves à air et à gaz ; on renverse les courants gazeux, les flammes perdues passent alors dans les chambres que traversaient l’air et le gaz, et ces deux derniers circulent dans les chambres qui viennent d’ètre réchauffées.

Fours à radiation. — En 1884, M. Frédéric Siemens a inventé les fours dits à radiation. Dans l’enceinte d’un four de ce type, enceinte qui doit être d’un grand volume, les flammes ne chautfent que par rayonnement, puis dans les récupérateurs, elles chauffent par contact. L’uti-

lisation de la chaleur disponible est ainsi beaucoup plus complète et la durée des fours est augmentée.

La disposition des récupérateurs n’est pas modifiée : il existe encore deux chambres de récupération pour l’air et deux pour le gaz, tandis qu’une chambre à air et une à gaz livrent passage aux gaz admis au four, les deux autres chambres reçoivent les flammes sortant du four.

Ces fours à radiation se construisent aussi bien en fours a pots, qu’en fours à bassins, il en existe un grand nombre de types qui diffèrent seulement par la disposition plus ou moins heureuse des brûleurs. Pour les fours à bassins, une disposition originale est celle dite « en fer à cheval » (fig. 19 et 20).

Fig. 19. — Coupe suivant A B Fig. 20. — Coupe horizontale suivant H G

Four à radiation dit « en fer à chenal » . — Deux brûleurs sont disposés symétriquement d’un côté du four, laissant ainsi entièrement dégagés les trois autres côtés, les flammes circulent dans le four en faisant une vaste boucle, la répartition de la chaleur est très régulière. L’enfournement des compositions se fait entre les deux brûleurs.

c. — Fours à double récupération par l'air total.

Il n’existe pas encore d’applications complètes de la récupération par l’air total, les gazogènes ordinairement employés ne pouvant recevoir de l’air ayant une température égale à celle du four. Seuls, les gazogènes à combustion renversée peuvent permettre le chauffage de l’air primaire à une température aussi élevée que possible.

Le rendement de fours à double récupération par l’air total serait :

Avec le gaz à l’air de 94, 8 % à 1 000° et de 90 % à 1 500°

Avec le gaz mixte de 89, 4 % à 1 000° et de 79, 8 °/o à 1 500°

lre PARTIE : LA FUSION DU VERRE

d. — Fours à triple récupération par L’air total et par le gaz.

Les fours à triple récupération qui n’ont pas encore été réalisés industriellement donneraient un rendement de 94,8 0/0 à 1 000° et de 94,3 à 1 500°.