CHAPITRE V

Premier groupe de fouhs a gaz. — gaz a l'air. Fours a recuperatio.^ a oxyde de c.\rbo\e ou a gaz Siemens.

§ 1. Reactions de combastion. — Les reactions pour 12 grammes de carbone brA16 sont les suivantes ;

O\20O /^oo /600 i»O0 %00^

Fig. 1. — Courbedes temperatures du gaz a la sortie du gazogene.

Dans le gazogene on a :

C + V, 0> + 2 Az* = CO + 2 Az>

(vol. mol^c.)

avec de^gagement de 29<^«^4.

Par suite de cette chaleur d6gag6e, si Fair primaire est froid la temperature du melange CO + 2Az« est port^e ^ 1 325®, ainsi qu*il est facile de le calculer par la m^thode graphique connue (fig. 1). Si Tair primaire est chauff^, il faut, d la chaleur de combustion, ajouter la chaleur sensible coatenue dans cet air (lO^^ 7 d 600°, H^^ 5 d SOO^, iS^^ 6 d 1 00(>>), ce qui porte la temperature du gaz sortant du gazogene, respectivement d 1 700«, i 850« et 2 00O>.

Dans le four, la reaction est :

CO + 2 Az« + Vi 0* + 2 Az« = C0» + 4 Az«.

air secondaire

d^gageant 68^312.

La chaleur totale d^gag^e est toujours 97<»i6. La composition des fum^es est la m6me que ci-dessus : CO* + 4 Az*.

§ 2. Premier cas : Recap6ratioii par I'alr secondaire seul. — Les fours usuels se rattachant d cette categoric sont : les fours d cornues de la Compagnie parisienne du gaz, syst^me Siemens ou syst^me Lencauchez, lorsqu'on les fait fonctionner par tirage naturel et sans eau dans le cendrier ; certains fours de verrerie d recuperation paralieie, tels que les fours Radot, quelques grands fours a bassin pour verre d vilres systeme Gobbe d regenerateurs Sienoens, etc. Malgre la generalisation du gaz mixte, ces fours sont done encore assez repandus.

Nons donnoDs ici deux exemples de fours k simple recuperation, k gaz oxyde de carbone (gaz a Fair).

Le premier (fig. 3), dont les dessins nous ont ete communiques par la Compagnie Parisienne du Gaz, represente son type le plus perfectionne de four a cornues systeme Siemens. Au point de vue pratique de la construction, ce four est interessant par le groupement tres heureux des divers organes, reduisant au minimum les pertes par rayonnement.

Au point de Yue theorique, il offre Tinteret de rentrer plus compietemant dans nos hypotheses, puisque le combustible employe est le coke de gaz. La temperature de regime y est d'environ 1 OOO".

Le second (fig. 2), que nous devons i M. Lencauchez, donne I'exemple du meme mode de recuperation dans le cas d'une temperature plus eievee (environ 1400°), et avec emploi d'un recupferateur k courants paralieies sans inversiOD, systeme Lencauchez. Ce recuperateur est, on le salt, constitu6 par des poteries creuses, autour desquelles circulent les fum6es, et assez comparable k une chaudiere multitubulaire.

Fig. 3, — Kour a coraues de la Cumpagnle Parisienne du Gaz sjsteme Siemens.

Fjq. 3. — Four k cornues de In Compagnie Parisienne du Gai, syst^me Siemens.

]6tUDE THIEORIQUE DE LA R^CUPJfeRATIOJN

Le calcul de P et du rendement est r6sum4 dans le tableau ci-dessous :

Tableau du calcul de P dans les fours a gaz Siemens a HmpU r4cup4ration,

a 4000^ et 4 $00:

Chaleur d^ag^ : 97*''' 6.

I Calories emporlfies par les produits CO"

j de combuslion a 1 000* et i 560*. 4Az* ....

Total .....

( CAlories r6cap6r6e8 par I'air secon- ) -0«

( daire portfe de 0« ^ 1 0OC» ou i 500* ) 2Az» ....

Total

DifKrence F — R ou perle de chaleur a la chemin6e . . . Rapport a la chaleur disponible 96,7 ou perte Vo P . . . Chaleur utilisde •/• ou rendement maximum U

Comme dans les fours a chaufiOsige direct, le rendement croit a mesure que la^temp^rature s'abaisse, mais beaucoup moins rapidement que dans les fours k chauffage direct. • ^ '^^^

D'autre part, il n'y a plus, comme dans les fours k grille, une limite k Tobtention des hautes temperatures. Si Ton suppose Taiir secondaire port6 seulement 4 une temperature de 100O», le gaz 6tant luim^me d sa temperature th6orique de i 325®, on trouve par

Moo

Jttao j4fao Jta^ff Temp ersta res

ii^f

J^Mf

Fig. 4.. — Determination graphique de temperature de combustion (simple r^uperation).

FOUKS A GAZ A L'AIR 71

la m^thode graphique un point de combustion voisin de 300(^ (h^, 4). D'oii I'on pent concltire que les fours & simple r^up^ration, a gaz 4 Fair, peuvent donner toutes les temperatures ordinaires de Tindustrie et m^me qu'entre les limites industrielles Tutilisation de la chaleur pourra toujours atteindre 50 Vo.

Aux basses temperatures, et en particulier dans le cas le plus interessant de Tindustrie du gaz, le rendement atteint le chiffre tres satisfaisant de 75 Vo> ce qui explique comment la Compagnie Parisienne a pu s'en tenir d un syst^me de four ou la recuperation n'est, sans doute, pas parfaite, mais oii I'economie de calories restant sL realiser ne justifie pas la complication et les frais de construction de, fours a quatre chambres avec gaz d Feau. Nous retrouvons done, a priori, par la theorie, un resultat que Texperience des usines a dejA demontre.

§ 3. Deuxieme cas : Fours k double recuperation par I'air secondaire et le gaz. — Les fours Siemens primitifs, et en particulier tons les fours Martin-Siemens construits au debut, appartiennent a cette categoric.

lis sont generalement munis du siphon dont nous avons indique le r61e, au point de vue du tirage, mais que Ton a bl^me et condamne depuis que Ton a reussi 4 construire des fours sans cet organe accesscire. La discussion et les calculs qui suivent nous permettront de juger cette question encore controversee et interessante par suite du grand nombre d'acieries possedant des gazogenes a siphon.

Pour etaWir le bilan du four d double recuperation, nous devons, a la recuperation par Fair secondaire, ajouter la chaleur absorbee par le gaz. Mais, on salt que, par suite de la chaleur degagee par la formation de Toxyde de carbone, ce gaz n'est pas froid, et sort du gazogene d 1 325® (^). II en resulte qu'au-dessous de cette temperature, toute recuperation par le gaz est impossible, que les fours d quatre chambres sont inutiles, et que le rendement theorique de tels fours est le meme que ceiui des fours a simple recuperation. Nous n*avons done a faire le calcul que pour la temperature de 1 50(M*, ce qui

a ) En n^ligeant, suiraot aotre bypotbtee, le lefroidiesexoeot da gasogene

ETUDE THfiORIQUE DE LA RECUPERATION

donne une perle de 33*^^ 7 o/o, correspondant a une amelioration de 5,8 Vo par rapport au rendement du four d simple recuperation, ainsi qu'il ressort du tableau ci-dessous :

Tableau du calcul de P (fans les fours Siemens a double r^upiralion, ■

Chaleur degag6e : 9V^ 6 = Q.

F : Chaleur eiDDort^e par les fumSes

^ par le gaz de i 325" a i 500"

Total

Difference F — R ou perte a la chemin^e

Chaleur ulilis6e */• ou rendement U.

Obsbrvation. — Le calcul k i 000* est impossible et donne les m^raes r6sultats que la simple r6cup6rat;on.

On voit que, malgre I'ameiioration de 5,8 Vo> il reste encore disponible a la chemin6e un tiers de la chaleur totale; c'est plus qu'il n'en faut pour porter le gaz de 0° a la temperature de 1323'> (29^U). II s'ensuit qu'avec une bonne recuperation, on pent, sans perte de chaleur, et en profitant de celle qui reste disponible, rechauffer le gaz si ce gaz a ete refroidi par le siphon ou par une canalisation trop longue, avant son entree dans le four.

II n'y a done pas, dans les fours a gaz d Vair gaspillage de calories par le fait du siphon, mais seulement perle d'un c6te, et gain equivalent d'un autre ; il n'y a pas davantage absurdite a etablir la batterie de gazogenes loin du laboratoire, car ces dispositifs ne sont nuisibles ni au point de vue de Tutilisation de la chaleur, ni pour I'obtention de hautes temperatures 0).

(i) Ces remarques ne s'appliquent pas au cas de fours k gaz mixte.