CHAPITRE II

Fours Siemens à gaz et à régénérateurs. — Le four à gaz et à régénérateurs de Siemens consiste, comme tous les fours à gaz, en deux parties distinctes: le four proprement dit, avec ses valves de renversement, ses régénérateurs et sa chambre de fusion ou de travail, et le gazogène, dans lequel le combustible ou charbon tout venant, est converti en combustible gazeux et débarrassé ainsi de toutes les impuretés et matières étrangères de la houille.

Le gaz, en sortant du gazogène, est chaud, et une grande partie de cette chaleur est forcément perdue dans le trajet du gazogène au four. On pourrait donc se demander quelle est la nécessité de cette transformation de l'état solide à l'état gazeux. Assurément la combustion des gaz développe moins de chaleur que n'en développerait celle du combustible dans la chambre du four

(1) M. C. Siemens, qui s'est associé son frère Frédéric dans ses études sur le chauffage des fours, avait débuté par des recherches sur la régénération de la chaleur perdue dans les machines motrices, et dès 1846 {cinq années avant Ericson) il avait obtenu un brevet pour l'utilisation de la chaleur perdue des machines, condenseurs et appareils d'évaporation, au moyen de régénérateurs. — Robert Stirling prit, le 16 septembre 1816, à Edimbourg, un brevet pour des appareils propres à utiliser les chaleurs perdues des gaz et des liquides qui, par leur haute température, peuvent corroder les surfaces des appareils destinés à récupérer leur calorique. Hofmann et Ericson songèrent ensuite à utiliser les chambres en briques et les chambres en toiles métalliques. En 1856, M. Krafft ftl connaître un accumulateur en briques chauffé à la flamme de houille ; mais tous ces essais n'eurent pas de suites.

où il produirait son effet. Cela serait exact si le four n'était pas muni (te régénérateurs. Ces régénérateurs sont de beaucoup la partie la plus importante de toute la disposition, et pour faire bien comprendre le principe général du four, nous décrirons d'abord leur action.

Les diagrammes ci-joints (voy. fig. 116) représentent le four en coupe longitudinale et transversale. Le gaz venant du gazogène, passe par ce que l'on appelle une valve de renversement qui le dirige à la partie inférieure du régénérateur. Le gaz, en traversant la masse de briques qui constitue le régénérateur et qui est disposée de façon à former une large surface présentant des passages en zigzag, s'y échauffe, pourvu toutefois que de la chaleur y ait été

accumulée. Au commencement il n'y a pas de chaleur et le gaz traverse cette chambre sans s'y échauffer et arrive froid dans la chambre du four. En même temps, un courant d'air est admis par la valve de renversement de l'air dans le régénérateur à air qui est plus grand que celui à gaz. L'air, après avoir traversé l'empilage, arrive au même endroit que le gaz, dans la chambre de combustion du four. Maintenant, comme l'air et le gaz sont froids et qu'ils se rencontrent pour la première fois à leur entrée dans le four, ils développeront, lorsqu'on y mettra le feu, une chaleur qui ne sera certainement pas supérieure à celle que développerait le combustible solide, si on l'y brillait à la même place; au contraire, le gaz de cette nature est un combustible plus pauvre que le combustible solide, et la chaleur développée dans le four sera par conséquent très faible. Mais ta flamme, après avoir traversé ta sole du four, ne se rend pas directement à la cheminée, elle est obligée de passer à travers deux chambres régé-

«ÏG HKNRIVAUX. — ].K VEHRE

nératrices, semblables à celles ci-dessus décrites; la |ilus grande partie des produits de la combustion passe à travers la chambra à air, simplement parce que c'est la plus spacieuse, et l'excédent passe par la chambre à gaz. Les produits de la combustion s'échappent de ces chambres par les valves de renversement qui les dirigent au conduit de la cheminée.

L'opération est donc simplement la suivante : l'air et le gaz combustible montent dans le Tour, à travers deux régénérateurs accouplés et se rendent à la cheminée, après leur combustion, à travers les deux autres régénérateurs; mais en passant à travers ce second couple, ils abandonnent leur chaleur aux briques. Les rangs supérieurs des empilages reçoivent les premiers l'impression de la chaleur et acquièrent le plus haut degré de température, et au fur et k mesure que les gaz brûlés descendent dans les régénérateurs, ils abandonnent graduellement leur chaleur et arrivent au fond des chambres et à la cheminée, relativement froids. Lorsque cela a duré une heure, par exemple,

HûNRIVAUX. — LE VERRE. 227

on renverse les valves. Ces valves sont de simples clapets, agissant comme des robinets à quatre voies, et en faisant décrire un arc de cercle aux leviers qui y sont fines. On renverse la direction des courants ; le gaz et l'air entrent alors dans la seconde paire de chambres régénératrices, l'air monte dans Tune, le gaz dans l'autre, et ils y reprennent la chaleur abandonnée dans les briques, par les gaz descendant avant le renversement. Les gaz ainsi portés à une température de 800 degrés, je suppose, entreront en combustion, et si la température développée dans l'opération précédente était de 800 degrés, elle devra être maintenant de 1600 degrés, parce que la température initiale était déjà de 800 degrés. Les produits de la combustion s'échaufferont à 1600 degrés, et traversant les empilages de la première paire de régénérateurs, ils échaufferont ses rangs supérieurs à près de 1600 degrés. La température ira en décroissant graduellement jusqu'à ce que les produits gazeux soient revenus presque froids au bas des chambres. Recommençant alors l'opération au bout d'une autre heure ou d'une demi-heure, suivant le cas, le gaz s'échauffera jusqu'à près de 1600 degrés, et comme la combustion développe de nouveau 800 degrés de plus, la température du four atteindra cette fois environ 1500 degrés, et en continuant ainsi, on pourrait dire qu'à moins qu'on ne travaille dans le four, la chaleur développée par la combustion augmentera graduellement la température du four de 800 degrés, ou à peu près, à chaque renversement des valves, jusqu'à ce qu'on arrive à la limite pratique imposée par le point de fusion des matériaux les plus réfractaires que l'on puisse trouver (silice sous forme de briques de Dinas), dont sont ordinairement faites les voûtes des fours à fondre le verre.

11 y a cependant une limite théorique et pratique au degré de température que peut produire la combustion limite qui a été signalée pour la première fois par M. H. Sainte-Glaire Deville ; c'est le point de dissociation auquel l'acide carbonique serait de nouveau converti en ses éléments, carbone et oxygène. Si de l'oxyde de carbone ou tout autre gaz combustible, ainsi que de l'air, entrent dans le four à une température très voisine du point de dissociation, il est évident que leur association ou leur combustion ne peut s'effectuer, et la nature s'oppose ainsi heureusement à un accroissement de température qui deviendrait dangereux. Dans un four chauffé jusqu'à la température de fusion du fer, on peut très bien observer cette action de dissociation. Au commencement, lorsque le gaz et l'air sont comparativement froids, les gaz traversent le four en produisant seulement une flamme rouge sombre; lorsqu'on vient à renverser les valves, il se produit une flamme blanchâtre; au renversement suivant, une flamme blanche, courte, et lorsqu'on a atteint la chaleur tout à fait blanche, dépassant le blanc soudant, la flamme redevient longue, mais elle n'est plus rouge et est pour ainsi dire invisible, mais elle atteint le blanc bleuâtre et prend l'apparence de nuages. C'est là l'indication que le point de dissociation est presque atteint; la combustion ne peut donc plus se faire, si ce n'est dans la mesure de la chaleur perdue par le rayonnement ou absorbée par les matières traitées dans le four, et c'est là à peu près le degré de température nécessaire pour fondre l'acier sur sole.

L'appareil dans lequel le combustible solide est converti en gaz est un

2Î8 HBNRIVAOX. - LE VERRE.

appareil très simple, consistent en une chambre en briques, de forme cubique,

d'environ 2",50 de large, et dont un coté est un plan incliné. Le combustible

PlG. 1 18. — Batterie de deux générateur a i gai ; coupe et élévation ; section d'une partie

de la cheminée de la conduite & gaz.

A, A, trémiet de chargement; B,B. plaques de fonte formant le plan incliné; C, C, barreaux en

fer, formant les grilles et donnant accès à l'air; D, D, regards de la cheminée pour le nettoyage,

l'enlèvement de cendres entraînée» ; F, regards pour régulariser la couche de combustible -

descend le long de ce plan incliné jusqu'à la grille déposée au fond, et où se produit la combustion. Le résultat de celte combustion est de l'acide carbonique à une haute température, et si ce produit de la combustion pouvait passer

Fie. 119. — Générateur i gai, serti.

A trémie de chargement ; F, couche de charbon tombant Je fonte, garnies de brique» rcfractairei; C, barreaux en ftr écoulement d'eau préiertsul la grille et devant se décomposer gai montant par la cheminée en brique» H et i conduit en lùlo J.

plan incliné B, forme de plaques permettant l'accès de l'air; E,

r.„. en 0 + H ; H. échappement de»

mdant aux régénérateur» du four pir le

230 HENRIVAUX. — LE VERRE.

par le conduit collecteur du gaz et se rendre au four, il n'y aurait aucune combustion; le seul résultat que l'on verrait se produire serait que le tuyau en tôle rougirait rapidement et se brûlerait. Mais comme l'acide carbonique est formé prés de la grille, il rencontre une autre couche de combustible qui descend du dessus, laquelle est aussi incandescente, mais qui ne peut se brûler dans les mêmes conditions, parce qu'il n'y a plus d'oxygène libre présent. Le premier résultat de la combustion étant l'acide carbonique, composé d'un atome de carbone et de deux d'oxygène, cet acide carbonique, en passant sur les couches subséquentes de combustible incandescent, reprend une seconde molécule de carbone et se change en oxyde de carbone, gaz combustible. Mais la houille n'est pas du carbone pur; elle renferme des matières volatiles, des hydrocarbures, de l'eau, les éléments de l'ammoniaque, et l'oxyde de carbone chaud, en passant à travers une autre épaisseur de combustible qui renferme des principes volatils, agit sur eux de la même manière que la chaleur sur le charbon dans une cornue à gaz. Cette réaction absorbe une portion de la chaleur libre de l'oxyde de carbone, et il en résulte un gaz consistant en oxyde de carbone, hydrogène, hydro-carbures, vapeur d'eau et azote. Ce dernier gaz, qui est un des éléments de l'air, pénètre naturellement à travers le combustible et entre environ pour moitié dans le volume total du gaz. Ce mélange gazeux sort du gazogène, non pas à la température de 1600 degrés, mais environ à 400 degrés seulement. La chaleur restante est dispersée et cela à dessein, et cette perte apparente résultant de l'emploi du four à gaz et à régénérateurs, a donné lieu à beaucoup de critiques, bien qu'il soit facile de prouver que, bien qu'il y ait de la chaleur qui disparaît, il n'y a cependant pas de perte finale.

Les gaz sortant du gazogène pourraient être chassés mécaniquement dans le four, mais cela serait très gênant et très coûteux, et les 400 degrés de température sont utilisés pour faire cheminer les gaz vers le four. La colonne de gaz chauds qui s'élèvent dans la cheminée montante à une température d'environ 400 degrés, a une densité qui est environ la moitié de celle des mêmes gaz à la température ordinaire. De la cheminée montante les gaz passent par un long tuyau en tôle de fer, dans le trajet duquel ils perdent la plus grande partie de leur chaleur, de sorte que, quand ils arrivent à la descente, leur température s'est abaissée d'environ 400 degrés à 100 degrés, ils ont perdu environ 300 degrés par la radiation du tube. Il en résulte que la colonne descendante pèse à peu près deux fois autant que la colonne montante, ce qui assure un écoulement constant du gaz, lequel monte d'un côté et descend de l'autre, en se rendant au four. On voit donc que la chaleur du gaz qui parait perdue est utilisée pour produire un effet mécanique utile.

Si l'on suppose que le gaz passe du gazogène au four, sans être refroidi, qu'en résultera-t-il? Le gaz entrera dans le régénérateur à une température non pas de 100 degrés, mais bien de 400; il prendra, en montant, plus de chaleur et entrera dans la chambre à chauffer à la température qu'ont acquise précédemment les rangs supérieurs de l'empilage par suite de la descente des produits de la combustion. Le gaz atteindrait encore cette même température s'il entrait à 100 degrés; la seule différence serait que le régénérateur, dans le cas du gai froid, lui communique 200 degrés de température en plus. Mais l'économie produite

HENIUVAUX. — Lt VEIîUS. 231

par le régénérateur sera la même dans les deux cas; par conséquent, cette quantité de chaleur, si on pouvait l'économiser, ne serait pas un gain pour le four à gaz. La seule différence serait que les gaz se refroidiraient d'autant moins, en descendant pour se rendre à la cheminée, et que celle-ci serait chaude au lieu d'être relativement froide. Donc il n'y a pas de perte pour le four à refroidir le gaz tandis qu'il se rend au régénérateur, et sa température est utilisée très avantageusement pour déterminer son mouvement de cheminement vers le four.

L'action économique du four est due à ce que les produits de la combustion arrivent à la cheminée, non pas à la température même de la chambre du four, comme c'est le cas dans les fours à chauffage direct, mais à une température qui ne dépasse pas 150 à 180 degrés: ce qui assure l'utilisation presque complète de la chaleur produite par la combustion.

Il est facile dès lors de comprendre que l'économie de ce système doit être considérable lorsqu'il s'agit de fondre de l'acier ou de faire d'autres opérations exigeant de très hautes températures tandis quelle est moindre lorsqu'on n'a à développer que de basses températures, comme c'est le cas des chaudières à vapeur. Comme exemple de résultats économiques démontrés par la pratique, on peut citer ce fait que pour fondre de l'acier en creuset dans les fours ordinaires, il faut près de trois tonnes de coke pour fondre une tonne d'acier, tandis que pour la fondre dans les mêmes pots chauffés dans un four à gaz et à régénérateur, il suffit d'une tonne de charbon menu. Dans la fusion de l'acier sur sole, la consommation est encore plus faible et est réduite à 600 kilogrammes de houille pour 1000 kilogrammes d'acier fondu. Pour la fusion du verre, il y a des fours dans lesquels la consommation de houille est inférieure à 1 pour 1 de verre fabriqué, tandis nue dans les anciens fours elle s'élève à 2 et 3.

Dans de graudes usines «ù l'on produit des masses considérables d'acier fondu, ou du verre sous diverses formes, on établit généralement une batterie de gazogènes en dehors des halles, et le combustible y arrive par une voie de chemin de fer élevée d'où on le charge au fur et à mesure des besoins dans les gazogènes, le gaz se rendant par de larges tuyaux aériens aux différents fours qu'il s'agit de chauffer (1).

La pratique nous a démontré que, pour la production du gaz destiné au chauffage des fours Siemens, les houilles sèches à longues flammes sont préférables.

Voici une analyse moyenne du gaz des fours de Saint-lïobain:

Volumes. Poids.

Oxyde de carbone 24,2 ) 23,629 — ï5,888 )

Hydrogène 8,2 ( 31,6 0,567 — 0,621 { 27,841

Hydrogène protocarboné 2,2 ) 1,216 — 1,332 )

Acide carbonique 4,2 ) r- . 6,421 — 7,035 ) llt) ,-Q

Azote 61,* j' 50,444 — 65,124 J /iS'tby

(t) Consultez la petite brochure de M. G. W. Siemens sur la Construction et conduite du four À ga* et à chaleur régénérée. Paris, Dunod, 1868.

Parlant de ces données, de la quantité de houille brûlée, et de la composition de la houille qui est :

Carbone 81,3X0

Hydrogène G, I OS

Oxygène G,8;W

Azote, etc '. . . . 2,55*

les quantités de gaz produites par 100 kilogrammes de cette houille :

Oxyde de carbone 155,874

Acide carbonique 42,386

Hydrogène protoiarboné 0,023

Hydrogène 3,741

Azote 392,145

on arrive à conclure que ces gaz en brûlant sont susceptibles de donner environ 1700 degrés (1728) de chaleur.

W. Siemens a apporté une modification au gazogène primitif et a construit un appareil (fig. 120) qui, sans rien perdre de la simplicité du gazogène décrit ci-dessus, donne un gaz d'une puissance calorifique plus élevée. Ce générateur consiste en une chambre cylindrique a en fer, conique à la partie inférieure et garnie de briques réfractaires. Le combustible à convertir en gaz est introduit par l'extrémité b, les cendres et les scories se retirent par le fond de l'appareil. Au lieu d'un appel d'air venant de l'atmosphère par une grille, on injecte par la trémie ou par le fond de l'appareil un courant d'air chaud, au centre même de la masse du combustible, de manière à développer en ce point une chaleur très intense. Après sa descente à travers la trémie, le combustible arrive graduellement à cette région de chaleur intense c, où il se dépouille de ses constituants gazeux. Au point de chaleur maxima, le carbone se brûle en produisant de l'acide carbonique, qui, en traversant l'épaisseur considérable du combustible tout autour de ce point, s'empare d'un nouvel élément de carbone, et se tranformeen oxyde de carbone. L'air pénètre un peu par cette ouverture au bas du générateur, et achève d'y brûler toutes les matières carbonisées qui auraient traversé la zone de la plus grande chaleur. Enfin, l'eau qui se trouve dans le cendrier rf monte, après s'être vaporisée par la chaleur des cendres, à travers la masse incandescente, et se convertit, par décomposition, en oxyde de carbone et en hydrogène. Les orifices de sortie des gaz e sont placés tout autour, à la circonférence de la chambre, ils dirigent les gaz vers le haut, dans un espace annulaire /", d'où ils sont amenés par des tuyaux aux fours. L'avantage de ce mode d'opérer tient à l'intensité de la chaleur produite au centre de la masse, grâce à laquelle la totalité du combustible est convertie en gaz à brûler ne renfermant que la moindre quantité possible d'azote. Les hydrocarbures formés à la partie supérieure de l'appareil ont à descendre à travers la masse ardente du combustible; le goudron et les autres vapeurs mélangées à ces hydro-carbures se décomposent alors en fournissant des gaz combustibles permanents.

HEKR1VAIX. — LE VERRE. Î33

On peut agrandir l'ouverture au Tond de l'appareil, et la disposer de façon à

en retirer le coke en même temps que les cendres ; l'appareil devient ainsi une

HENRIVAUX.

sorte de four à coke continu, en même temps qu'un générateur de gaz, c'est-àdire un système dans lequel les constituants solides et gazeux du combustible sont entièrement convertis.

L'intensité de la chaleur, au centre même de la grande masse de combustible, en occasionne une distillation très rapide, de sorte qu'un de ces appareils peut produire le travail de deux ou trois générateurs ordinaires.

M. C. W. Siemens vient de modifier encore, tout récemment, le gazogène que nous venons de décrire ; le but qu'il s'est proposé d'atteindre est le même, mais celte dernière construction a semblé plus pratique et a été adoptée en dernier lieu.

Conduit c?// four

La conduite des fours Siemens se résume comme suit :

Règlement de l'air et du gaz, à l'aide des soupapes d'admission ; le rapport entre leur levée variant avec la nature de la flamme, avec le tirage, etc. ;

Règlement de l'intervalle entre lès inversions des valves ;

Maintien du tirage à sa plus faible limite, de manière à avoir toujours un léger excès de pression de gaz à l'intérieur;

Enfin, nettoyage fréquent des grilles; le combustible devra toujours être au rouge clair, les masses et les cendres non fondues devront être retirées régulièrement au bas du générateur.

En outre de la possibilité d'arriver à une température presque illimitée, sans grand tirage, l'économie de combustible, résultant des fours Siemens, a été

estimée de moitié, même lorsqu'on emploie le même charbon, soit directement dans le four, soit dans le producteur de gaz.

On obtient plusieurs autres avantages et entre autres une grande pureté de flammes, exemptes de suie, de cendres et de poussières ;

Une réduction dans l'espace occupé par les ateliers et une grande propreté dans le travail, le combustible étant converti en gaz, en dehors des bâtiments;

La possibilité de régler à son gré l'intensité de la flamme, ainsi que sa composition chimique; de la supprimer instantanément ou de changer son pouvoir oxydant en un pouvoir réducteur, et réciproquement.

Un des inconvénients avec des gaz provenant des houilles grasses, c'est l'engorgement des conduites par des goudrons; on consacre quelques heures toutes les semaines, au moment de l'arrêt périodique, à brûler les dépôts d'un bout à l'autre des conduites.

Une des parties délicates du four Siemens, c'est la valve de renversement du courant de gaz. Cette valve, en fonte, se casse quelquefois, elle ne ferme plus suffisamment, de là une perte de gaz ou une irrégularité dans l'allure du four, puis celte valve rougit même, et casse, par suite d'une combustion qui s'y produit, à cause du défaut d'obturation. Pour éviter ces ennuis on remplace cette valve en fonte par une valve également en fer et tôle, mais à fermeture hydraulique. (Voy. le plan de cette valve qui est employée chez M. Siemens, à Eibogep, à Dresde, et dans d'autres verreries, pi. VI et VII).

Quant aux critiques relatives à l'extrême délicatesse des fours Siemens, aux brusques alternatives de chaleur, aux irrégularités de température dans les fours, etc., elles n'accusent sans doute que l'inexpérience dans la construction ou dans la manière de conduire ces appareils.

En résumé, on a constaté lors de la première application du système Siemens à l'industrie des glaces, une économie certaine de 45 pour 100 de combustible comparativement à la consommation des anciens fours. C'est donc là un progrès considérable réalisé par H. Siemens dans la fabrication du verre en général et des glaces en particulier.

On a construit des fours Siemens à huit, à douze, à seize, dix-huit, vingt et vingt-quatre creusets.

Je crois ceux à seize ou dix-huit creusets, préférables; ces fours consomment moins de charbon que ceux à douze creusets et chauffent plus régulièrement que ceux à vingt et vingt-quatre pots (pi. VIII).

Le four Siemens diffère de 1 ancien four à grilles par ses dimensions et par les matériaux qui y sont employés.

Deux rangées de piliers en grosses pierres réfractaires pleines, supportent la voûte; ces piliers sont assez écartés l'un de l'autre pour permettre l'entrée et la sortie des creusets, deux pignons ferment le four.

La sole du four est construite en dalles réfractaires ; elle repose sur des canaux A où circule, pour la rafraîchir, l'airambiant. Cette sole repose sur des Noùtes A' qui font partie des chambres constituant les régénérateurs B de chaleur, lesquels sont remplis aux 4/5 de leur hauteur de briques réfractaires empilées àclaire-voie pour laisser libre le courant de l'air, des gaz et des produits de la combustion, dont elles recueillent la chaleur perdue.

HENRIVAUX. — LE VERRE.

Tous les six mois il faut renouveler cet empilage, dont la partie inférieure s'est remplie de poussières et la partie supérieure de matières vitrifiées. La sole est percée d'un cerlain nombre de trous, placés tantôt dans l'axe du four — 1 air et le gaz alternant — tantôt aux quatre angles C comme il est indiqué à la planche VIII. Par ces ouvertures de gaz et d'air, le verre, provenant du débord des creusets, des matières vitrifiables tombées en dehors des creusets pendant les enfournements, s'écoule également pour tomber dans des chambres spéciales D, placées généralement entre les régénérateurs de chaleur. La sole de ces chambres est inclinée de manière à forcer le verre à se rendre à la partie inférieure, où on le fait écouler chaque jour, pendant le lise froid (ou braise), c'està-dire pendant la période d'arrêt qui précède la coulée du verre à glaces. Le verre qui s'écoule par ces ouvertures est impur, impropre aux mélanges vitrifiables du verre à glaces, c'est un résidu de fabrication.

Les portes d'entrée du four E correspondent généralement à deux creusets ;^ces portes sont munies, en France du moins, de deux petites ouvertures circulaires F de 3 centimètres environ de diamètre. Ces ouvertures, bouchées avec des tampons d argile pendant le travail du verre, servent à soulever et enlever la « tuile d'ouvrcau » à l'aide d'une sorte de petite fourche à deux dents, po>ée sur un chariot, cet outil est nommé «c cornard » (fig. 123). Grâce à ces ouvertures et à cet outil, on enlève la dalle au moment de sortir les creusets.

Fig. 123.

En Belgique, on lève les portes des ouvreaux des fours, à l'aide d'un mécanisme indiqué planche X, mécanisme dont le point d'appui est sur les pignons du four. L'ancrage du four doit être excessivement solide.

Il n'est pas indifférent de donner à la voûte une forme quelconque : d'après Loysel, on ferme le four au-dessus par des arcs en ellipse.

En général, la hauteur de la voûte (le demi-petit axe de l'ellipse) est prise environ égale au tiers de la portée et la stabilité obtenue est parfaite.

La résistance de la voûte dépend aussi beaucoup de la qualité des matériaux réfrac tair es.

La durée d'un four Siemens est d'une année, quelquefois de dix-huit mois, au bout desquels il faut renouveler la partie supérieure au-dessus du sol de la halle,

c'est-à-dire la construction sauf les voûtes, les régénérateurs, les gazogènes, les conduits, qu'il suffit de réparer.

Afin d'apprécier les degrés de chaleur obtenus aux différentes phases de la fusion, il est nécessaire de traiter des différents moyens en usage pour connaître, ne fût-ce qu'approximativement, la température des fours. Afin de ne pas trop allonger cet article, nous avons consacré un chapitre spérial à ce sujet.

Indépendamment, je dirai même concurremment au four Siemens, il e\isle d'autres systèmes de fours chauffés par le gaz. N'ayant pas expérimenté ces divers fours, nous devrons baser noire appréciation sur ce qui nous en a été rapporté par les inventeurs, par les industriels chez lesquels ces fours ont été appliqués.

Des différents fours à gaz. — Le four Boetîus constitue un réel progrés sur les anciens fours à grilles. Boëtius emploie le tirage naturel, mais il place la chîminée d'appel au-dessus du four de fusion. Le chauffage de l'air a lieu à l'aide de la chaleur communiquée par le foyer des générateurs à un massif de maçonnerie qui fépare les deux générateurs et qui est Iraversé par les courants d'air.

Voici un croquis indiquant les dispositions d'un des fours qui ne comporte pas de régénérateurs.

Le gaz produit en I, monte directement au four ; l'air s'échauffe, passe par le conduite, placé entre les deux générateurs, et formant en quelque sorte autel, et par les^conduits a a sous la 161e du four. Les produits de la combustion montent à la voûte et de là sont aspirés par des cheminées ménagées dans les piliers du four, ou par une cheminée ou hotte spéciale placée au-dessus

de la couronne du four. La chaleur du four est réglée par la hauteur de la couche de charbon des générateurs, par le décrassage des grilles, parle plus ou moins d'ouverture de la prise d'air en K au-dessus des barreaux des grilles. Dans ce four il n'y a pas, on le voit, de valve de renversement de gaz. Le four Boêtius est d'une assez grande simplicité, d'une installation peu coûteuse, il permet de réaliser sur les anciens fours à grilles une économie de 30 pour 100 environ de comhuslible. M. Tock, directeur de la verrerie de Marieinont (Belgique), a apporté récemment une heureuse modification à ce système de four. Cette modification consiste à utiliser le calorique des gaz brûlés, ce qui porte l'économie de 30 à 40 pour iOOd'après l'auteur. Les cristalleries du Val-Saint-Lambert utilisent, du reste, depuis quelques années, les gaz brûlés pour produire d* la vapeur (pi. XI).

Four à gaz, système PellaU-Rkkman. — Un système très simple de fourneau à gaz, sorte de four Boétius, a été imaginé par M. Pellatl-Rictman ;

l'adoption de ce système procure une grande économie dans la construction du four de fusion et une économie aussi grande de combustible. Ce fourneau est représenté figures 125 et 126; la figure 125 montre une coupe verticale suivant la ligne A B et la figure 126 une coupe horizontale suivant la ligne C D.

Le générateur à gaz consiste en une chambre remplie de combustible, sous laquelle se trouve une chambre à gaz; sous celle-ci est placé le foyer, avec carneaux pour les gaz et pour l'air. Les trois chambres communiquent verticalement, de sorte que le combustible tombe dans la chambre à gaz et que le coke formé dans cette dernière tombe lui-même dans le foyer.

HBKRIVAVX. - Lfc VEltRE. 239

A esl la chambre où le combustible est enfourné; B est la chambre où le gaz se forme; C est la grille; D, la chambre de combustion dans laquelle le gaz et l'air se mélangent; E sont les carneaux conduisant à la chambre de combustion; F est la gueule du fourneau; G, une porte |iour nettoyer la grille; II, le cendrier; I, l'ouverture servant à introduire le combustible; K, sont les carneaux du four conduisant à chaque pot; L est le carneau général reliant tous les précédents ; B' sont les pois ; N, les carneaux sous les pots, et E' est la cheminée. Le gaz distillé en 1! descend et rencontre l'air qui pénètre à travers la grille,

brûle en partie et entre en pleine combustion en D, mélangé avec l'air qui s'est introduit par E et F. Les conduits d'air sont maintenus chauffés au rouge, de sorte que la chambre de combustion esl alimentée par de l'air chauffé à une haute température. Si l'on a besoin dans le four d'une flamme réductrice, les conduits d'air sont fermés en totalité ou en partie. Avec la houille employée ordinairement dans les chaudières, le nettoyage de la grille en G a lieu au bout de dix à douze heures.

Ce fourneau a fonctionné avec succès à Londres depuis quelque temps; le système est fumivore, facile à desservir et la température est réglée avec la plus grande précision. Pour un four à six pots, chacune des grilles a 0"',5flsurO",fiOet brûle environ 0kil ,7 de houille par décimètre carré et par heure ; chaque foyer renferme environ 100 kilogrammes de houille et doit être chargé toules les cinq heures.

■H. Nehse supprime les conduites en tôle menant les gaz au four dans le système Siemens ; le générateur à gaz est mis en relation immédiate avec la chambre du four. Les gaz obtenus dans les générateurs sont à une température qui ne doit pas être inférieure à 1000 degrés, afin d'éviter en quelque sorte la formation des hydrocarbures. Les courants sont constants et il n'y a pas de renversement de flamme; l'introduction de la flamme dans le four se fait par un certain nombre d'ouvertures, variant d'après les dimensions du four, et cela aussi bien dans le siège que dans les murs d'enceinte du four.

Le seul avantage que nous constations dans l'emploi de ce four, c'est une certaine simplification de construction ; l'avantage de son fonctionnement par rapport aux fours Siemens ne nous est pas démontré.

îiu HENRI VAUX. — LE VERRE.

Un ingénieur, spécialiste constructeur, M. liadot, et son collaborateur, M. A. Lencaurhcz(l), ont appliqué à divers fours de verrerie leur système de chauffage par le gaz. Tout four de verrerie chauffé par la gaz se compose de trois parties distinctes : gazogène, récupérateur, et four proprement dit.

Chacune de ces parties peut être adaptée à un appareil différent et constituer ainsi un four qui souvent prend le nom de l'industriel ayant accompli, modifié, transformé, l'une ou toutes les parties de l'appareil ainsi reconstitué.

La forme du gazogène varie suivant la nature du combustible employé. Nous

avons donné précédemment le dessin d'un gazogène, généralement employé. Il y a quelques années, un ingénieur allemand, M. Lurmann, a imaginé un système de gazogène, distillateur, à enfournements automatiques. Cet appareil est rationnel théoriquement, U a eu comme tous les systèmes un peu compliqués, ou dans lesquels le mécanisme n'est pas soumis à des soins spéciaux, l'inconvénient d'être rejeté par la pratique industrielle. Un ingénieur français, M- Lencauchez, a du reste revendiqué dernièrement à la Société des ingénieurs civils de Paris la priorité pour ce système de distillation et de production de gaz. Nous donnons seulement ici le dessin de ce gazogène dans lequel on produit d'abord sur le plan incliné des gaz riches en hydrocarbures, puis dans le corps du gazogène, en e, des gaz riches en CO (pi. XII).

La seule objection que nous faisons a cet appareil, c'est l'emploi de l'air soufflé nécessitant l'adjonction d'uu ventilateur, ce qui est une complication, mais l'idée qui préside à cette construction est très rationnelle. On a beaucoup

(1) M. Lencauclies eat l'auteur d'une Élude sur les combustibles en général, et sur l'emploi au chauffage par les gaz, étude à laquelle nous avons Tait quelques emprunts et que nous sommes heureux de citer ici en témoignant à l'auteur notre gratitude pour se* renseignements, empressés et obligeant». Éditée chez Lacroix, Paris.

HEKRIVAUX. — LE VERRE. 24!

discuté sur remploi de l'eau aux grilles des générateurs; dans le cas particulier qui nous occupe, nous considérons l'emploi de l'eau, aussi divisée que possible, comme très avantageux.

Pour transformer la houille en gaz, il faudrait en principe : 1° sécher la kouille ; 2° la distiller pour lui faire dégager son gaz brut d'éclairage (ses carbures d'hydrogène); 3° gazéifier le coke obtenu, le transformant ainsi complètement en oxyde de carbone sans production d'acide carbonique. Ce résultat est loin d'être atteint dans la pratique.

Les agglomérations de charbon, les crasses ou mâchefer, obligent à tisonner fréquemment la masse du combustible; de là des rentrées d'air qui viennent brûler une partie importante des gaz combustibles produits et donnent lieu à la formation d'acide carbonique.

Ce gazogène distillateur Lencauchez permet d'obtenir avec des charbons menus demi-gras, des résultats satisfaisants comme qualité de gaz et connue consommation de combustible.

Voici des analyses de gaz qui édifieront sur la valeur de cet appareil :

Chiffres do l'auteur.

Gazngcno Gazogène

ordinaire. distillateur.

Oxyde de carbone 23,5 37,0

Hydrogène 8,0 8,3

Hydrogène carboné 2,5 6,5

Acide carbonique 3,1 2,0

Acide sulfureux 1 ,0 1 ,0

Oxygène libre 0.4 0,2

Azote 61,5 45,0

Puissance calorifique, H46 calories, 4810 calories au mètre cube prise à zéro et à la pression 76. Poids, i "»,200.

Ricupérateur. — Le récupérateur de chaleur est un appareil à air chaud, ou calorifère, construit entièrement en briques réfractaires, et dans lequel on peut élever la température de l'air jusqu'aux degrés les plus élevés, sans aucune altération des parois, ce qui le distingue des calorifères ordinaires généralement en fonte ou en fer.

Fie 128.

Tl est facile de se rendre compte de son ensemble et de sa simplicité, par le dessin ci-contre. Il est composé de poteries creuses réfractaires À à quatre

LE VERftE. 1G

Irons, (otites semblables, de forme rectangulaire, munies, & leur partie supérieure,

sur deux de leurs côtés, de nervures horizontales n. On les élève par rangées

In

__!__. Air froid __*- .. An <-haad

espacées P,P',P"(figl30), etc., les unes au-dessus des autres, sur un plancher F formé de plaques réfractaires ou de fonte, perforées de Irons correspondants. On

les juxtapose avec du mortierréfractaire très liquide, en ayant soin de croiser les

HENRI VAUX. - LE VERRE. jy

joints de manière à présenter une construction solide. Chacune de ces rangées de poterie se trouve séparée des voisines par des rangées horizontales de briquettes b,b',b", etc., formant enlreloises et reposant sur les nervures.

On a ainsi, d'une part, une série de canaux verticaux, formés par les trous des poteries, dans lesquels s'élève l'air à chauffer, et, de l'autre, une série de canaux horizontaux superposés, formés par les rangs de briquettes et les parois extérieures des poteries, dans lesquels circule la fumée.

Les flammes qui sortent du four se distribuent d'abord dans les conduits supérieurs horizontaux.

Parvenues à leur extrémité, elles trouvent des orifices par lesquels elles descendent dans le second rang de ces conduits, qu'elles parcourent, en sens inverse de leur premier mouvement, et ainsi de suite, pour arriver aux rangs inférieurs, d'où elles s'échappent refroidies, pour se rendre à la cheminée.

L'air froid pénètre à la partie inférieure, sous le plancher supportant la masse de l'appareil; des regisles règlent, une fois pour toutes, son introduction. De là il se distribue dans les conduits verticaux des poteries, où il s'élève et s'échange graduellement. Il en sort, après avoir léché les parois les plus chaudes, pour su rendre, par les conduits P, à la chambre de combustion.

Le nombre des rangées horizontales ou verticales de poteries dépend évidemment de la proportion d'air à chauffer ou de gaz à refroidir, et ou comprend facilement qu'on peut le faire varier, sans changer la forme ni le principe de l'appareil.

Des tampons, placés à chaque extrémité des carneaux où circule la fumée, permettent un nettoyage facile, même pendant la marche.

Les récupérateurs Haiiot sont construits d'une manière logique ; ils sont composés de peu de pièces, leur assemblage offre tout au plus 1/20 des joints développés dans d'autres appareils semblables, joints qui ne peuvent bailler puisqu'ils sont tous horizontaux et bien entretoisés par de triples couvrejoints.

La surface de chauffe de l'air est d'environ 12"* par mètre cube de récupérateur, dont le poids est de 600 à 650 kilogrammes.

Noos donnons ici la description de deux systèmes de récupérateurs construits sur le même principe.

244 HENRIVAUX. — LE VERRE.

Récupérateur Ponsard (fig. 132 et 133. — 11 se compose d'une première çérie d'intervalles b dans lesquelles circulent les gaz brûlés chauds provenant du four, et d'une seconde série c dans laquelle passe l'air à chauffer de telle sorte que chaque chambre verticale d'air soit toujours comprise entre deux chambres semblables de fumées et réciproquement. Dans la disposition la plus généralement employée, toutes les cloisons sont entretoisées par des • briques, pour la plupart 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 encore la surface de chauffe. Remarquons 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 jamais être exposé à aucune dislocation, et de plus ces efforts s'exerçant partiellement sur des pièces très courtes n'ont aucun effet sur les joints.

Dans le récupérateur le chauffage est méthodique; les gaz brûlés arrivent en effet par le haut, descendent dans les compartiments qui leur sont destinés et s'échappent ensuite dans la cheminée; l'air froid, au contraire, pénètre par la partie inférieure, s'élève dans les compartiments intermédiaires en s'échauffant graduellement, et sort après avoir léché les parois les plus chaudes pour se rendre dans la chambre de combustion. Un registre placé en avant des canaux d'air inférieurs permet de régler à volonté l'arrivée de l'air froid dans le récupérateur.

Ainsi les gaz chauds descendent et par conséquent suivent tous les passages qui leur sont offerts. Quant à l'air froid il monte, et comme son volume s'accroît avec la température on peut admettre que lui aussi chemine par tous les conduits qui lui sont réservés.

Lorsqu'on a besoin de diviser l'air de façon à pouvoir en appliquer une partie quelconque à un but spécial, comme à l'alimentation du gazogène par exemple, il est facile de le faire : il suffit pour cela de remplacer une ligne verticale de briques creuses qui mettent les courants d'air en communication par une ligne verticale de briques pleines.

On a ainsi deux récupérateurs parfaitement distincts, quoique compris dans une même chambre, à la condition de placer deux registres d'arrivée au lieu d'un.

L'appareil ainsi construit a une grande puissance sous un petit volume. Un récupérateur en briques de dimensions ordinaires présente par mètre cube (calculé d'après les dimensions extérieures), une surface totale de 23 mètres carrés en moyenne, dont moitié pour le refroidissement des gaz brûlés et moitié pour réchauffement de l'air.

Afin de rendre les joints verticaux parfaitement élanches, chaque briqu? chicane porte aux points de jonction une rainure de 30 millimètres sur deux à trois millimètres; de cette façon, en présentant deux briques Tune contre l'autre, elles donnent un vide que le mortier vient remplir, en formant comme un clavetage qui rend le joint étanch^. et les briques ne peuvent s'écarter puisqu'elles sont juxtaposées et maintenues pir les parois de la

chambre. D'ailleurs en admettant que par suile d'un long service le récupérateur présente quelques détériorations, l'inconvénient sera peu considérable; il n'y aura pas d'explosion à craindre puisque les deux fluides en présence sont de l'air el des gaz brûlés; il en résultera une température el

une pression moindre pour l'air et on devra réparer ou refaire le récupérateur lorsque celle température et celte pression seront devenues insuffisantes. Pour effectuer cette réparation, il faut enlever l'une des quatre faces de la chambre du récupérateur qui donne sur une fosse juxtaposée. Ce mur de façade est percé de Irous correspondant aux passagesdes fumées, trous fermés

par des briques et lûtes pendant la marche. II est donc toujours facile de vérifier l'état du récupérateur et de le nettoyer des poussières ou dépôts qui auraient pu s'arrêter dans les conduits de fumée. On fait tomber ces dépôts d'étage en étage au moyen d'un petit crochet muni d'une chaînette à son extrémité; ils se réunissent dans les grands canaux inférieurs, ou bien ils

sont retirés A chaque étage, si on a eu le soin de placer un fer plat dans le trou de nettoyage situé au-dessous de celui par lequel on travaille.

Le nettoyage du récupérateur peut se faire en marche, mais il vaut mieux évidemment profiler d'un chômage pour faire cette opération.

Dans le récupérateur Ponsard, la transmission de chaleur se fait par la conductibilité à travers de faibles épaisseurs. La quantité de chaleur transmise dépend non seulement de la différence des températures, mais encore

HENRIVÀUT. - LE VERRE.

**8 HENRIVAUX. — LE VERRE.

quels passent les flammes perdues du four qui circulent tout en descendant dans la masse de briques pour aller rejoindre la cheminée d'appel par le carreau C.

L'air à chauffer entre par le conduit B placé sur une des faces de la chambre en briques pour pénétrer dans l'appareil par une série de petits conduits parallèles horizontaux dy tf, d, construits perpendiculairement sur ceux du passage des flammes; il monte en s'échauffant pour gagner la chambre d'air chaud M, et de là se rendre aux brûleurs par un ou plusieurs conduits. On voit à l'examen des dessins que chaque tranche d'air est enveloppée par deux tranches de flammes et réciproquement.

La séparation des flammes et de l'air à chauffer est obtenue par un carrelage établi au moyen des petits carreaux K à recouvrement ou avec des briques ordinaires. En raison des petits conduits qui sont construits perpendiculairement les uns sur les autres, les joints sont complètement étanches puisqu'ils sont couverts dans tous les sens par une épaisseur de briques pleines; il est donc matériellement impossible qu'il y ait communication entre les flammes et l'air à chauffer. Nous pouvons dire que c'est le seul appareil qui, malgré sa simplicité offre cet avantage.

L'avantage de ces systèmes de récupérateur unique est de chauffer l'air nécessaire à la combustion des gaz, à l'aide de la chaleur abandonnée par les produits de la combustion, chaleur laissée contre les parois que vient frôler l'air aspiré par le four. Ces récupérateurs occupent peu de place sous les fours et cela à cau$e de la suppression des interversions des Courants gazeux, ce qui présente certains avantages au point de vue de l'économie de construction et au point do vue du travail plus régulier du verre à l'intérieur des fours chauffés de celle manière.

Cette continuité, ou plutôt cette uniformité dans l'arrivée du courant gazeux, présente l'avantage de chauffer toujours régulièrement tous les creusets par une flamme également répartie ; elle supprime les chances d'inégalités de température entre les deux extrémités d'un même four, irrégularités résultant quelquefois d'un changement de direction des gaz en des temps inégaux par suite d'une négligence d'ouvrier. Elle présente encore d'autres avantages au point de vue du travail du verre aux ouvreaux pour le soufflage.

Les auteurs et les constructeurs de ce syslème de fours prétendent réaliser des économies de combustible en comparant les résultats de leurs fours à ceux des autres fours à interversions des courants gazeux; cela à cause de la disposition convenable donnée aux brûleurs « permettant d'obtenir une flamme de nature et de longueur convenables suivant le genre de travail du four, et, en assurant ainsi le mélange et la complète utilisation des gaz dans le four même. On ne recueille plus au récupérateur que la partie des gaz n'étant plus avan tageuse dans le four, quantité d'ailleurs très suffisante au récupérateur pour /•chauffer l'air destiné à la combustion. » On peut, àl'aide de ces fours, revenir à la forme ronde très logique et à laquelle beaucoup de verriers semblent tenir. Quant à l'économie de combustible, résultant de ce système de fours sans renversements, nous ne partageons pas cette croyance. A la cristallerie de Baccarat en a installé un four à réchauffer, de ce système ; ce four a donné toute satis-

DENRlYAuX. — LE VERRE. S43

faclion au point de vue de sa régularité de marche, maïs on n'a constaté aucune économie de combustible comparativement à un four Siemens.

Voici la description de quelques-uns de ces l'ours :

Les flammes arrivant par les deux extrémités du four, el par la partie haute,

se répandent, dans le four, en nappes uniformes, et descendent pour s'échapper derrière les creusets (fig. 136). De là elles sont appelées dans un conduit collecteur qui les conduit au récupérateur où le tirage est produit par la cheminée d'appel. Les brûleurs sont placés à la partie limite du four et ne sont pas sujets aux détériorations que peut produire le verre débordant des creusets.

BO UEKItIVAUX. — LE VERRE.

Si, par suite d'usure des sièges, ou par un accident quiconque, du verre venait à couler dans les collecteurs reliant les départs de flamme, ce verre, maintenu fluide par la haute température des gaz, coulerait sur la sole du car-

tf

neau et tomberait dans un bac à eau, à fermeture hydraulique, d'où on le retirerait pour l'employer de nouveau à l'élat de groisil. Toutes les parties de ce four sonl parfaitement accessibles pour le netloyage.

Four rond à colonne centrale, système du Boismontbrun, chauffé au gaz avec récupérateur Radot et Lencauchez. — Dauscesystème de four — appliqué chez M. de Boismontbruu, maître de verrerie à Coudrecieux(flg. 137et 138),et appliqué pour les pots découverts à la Pierre (Sarthe) et à Grande- Vallée (Seine-Inférieure) — les gaz arrivent sur la sole du four par une section annulaire ménagée autour de la colonne, ayant auparavant, pour s'enflammer, rencontré l'air chaud venant du récupérateur. Les gaz s'élèvent donc, entourent les creusets et sortent par chacun des pied-droits, d'où ils s'échappent par un collecteur et retournent au récupérateur où en s'échappant ils échauffent l'air nécessaire à leur combustion. La colonne centrale a pour but de remplir dans le four, le vide que laissent les creusets au centre de la sole, de permettre de produire daus le four le volume de flammes strictement nécessaire pour lécher les pots pendant la fusion, sans chauffer un espace inutile. Elle permet en outre de diminuer la portée de> voûtes.

La colonne est creuse et constamment rafraîchie par un courant d'air qu'on peut toujours utiliser pour le chauffage de certaines parties de l'usine.

HHÏR1VAUX. — LE YEIUIE. Kl

Si un pot vient à se briser soit par suite d'un accident, soit par suite d'usure, te verre qui se répand sur les sièges n'y séjourne pas. Il s'écoule liquide dans la section annulaire par où débouchent les flammes ; ne pouvant s'attacher aux parois, dans lesquelles ont été ménagées des retraites à cet effet, il tombe verticalement dans le vide autour de la colonne, pour arriver soit sur une sole quelconque, soit dans un bac à eau, fermé par un joint hydraulique, d'où on peut aisément le retirer sans donner accès à l'air. Le verre, s'écoulant ainsi, n'a pas eu le temps d'être détérioré pendant son faible séjour sur les sièges, et, n'ayant pas été mis en contact comme dans les fours à grilles, avec le charbon

lui-même, il donne dans la bâche un groisil qu'on peut utiliser presque immédiatement.

L'inconvénient de ces fours à colonne centrale, c'est la grande profondeur qu'ils exigent dans les caves, où il faut placer les gazogènes en sous-sol ainsi que les brûleurs placés dans la sole, lesquels sont à refaire à chaque réveillée de dix à douze mois. A cause de ces inconvénients nous préférons de beaucoup le four à brûleur central, où le brûleur est à l'abri de toute détérioration produite par te verre qui s'écoule des pots, et qui par sa position permet de placer les gazogènes au niveau de la halle, en faisant arriver le gaz au-dessus du four.

L'expérience acquise dans les fours de verre à vitres de M. Renard, au sujet de ces brûleurs placés dans la voûle(fig- 139 140), retire toute inquiétude au sujet de la durée du brûleur de la voûte. On a aussi répondu à l'objection que nous faisions relativement a la manière dont le travail du verre s'effectuerait, le gaz

IILWIUVÀUX. — LE VERRE.

venant frapper un peu h surface des creusets. La réponse à celte objection, c'est que l'espace vide entre les creusets là où arrivent les gaz, est suffisant pour empêcher la pression du gaz à la surface des creusets, et ne peut ainsi paralyser l'ébullition du verre.

Dans ce four on voit que la combustion des gaz s'opère à la voûle où est amené l'air chaud. Cet air est réchauffé par les flammes perdues, dans un ou deux récupérateurs. Il se rend au brûleur, en montant dans un des pieds-droits et en passant entre les deux voûtes superposées qui recouvrent le four. L'air chaud pénètre dans le conduit, amenant les gaz combustibles, par une série d'orifices

HlMUVaUX. — LE VERRE. 253

convenablement disposés et qui p?nne!tenl le mélange. La flamme pénètre dans Je four proprement dit sans frapper les creusets, et s'étale sur la sole en les enveloppant. Les produits de la combustion s'échappent derrière les creusets et

Gai

Air chaud

riammo

Fie. 140.

regagnent les galeries du récupérateur par les pieds-droits non employés au passage de l'air chaud.

Chauffage par radiation. — M. F. Siemens a fait, en 1884, à Vlron and Steel Institute, une communication que nous croyons devoir reproduire ici. Sans partager complètement la manière de voir de M. Siemens sur la dissociation (1), ne trouvant même pas absolument nouvelles les idées émises dans cette communication, il est cependant intéressant de placer sous les yeux du lecteur le résumé des théories de l'inventeur auquel on doit l'idée, l'application des fours à cuve.

Cet inventeur porte un nom assez illustre pour que ses opinions en verrerie trouvent place dans un traité spécial.

M. F. Siemens établit ainsi qu'il suit la théorie du chauffage dit par radiation.

Dans la première période de la combustion qui est la période active, les flammes passent à travers une grande chambre à combustion et ne la chauffent que par leur chaleur rayonnante. Dans la seconde, les produits de la combus-

(1) Nous pensons que Siemens aurait dû, dans l'exposé de sa théorie sur la radiation, écarter la question de dissociation qui n'a rien à voir dans la matière. Il résulte en effet des travaux de MM. Mallard et Le Chatelier, que la dissociation est nulle à 1.500 degrés et insignifiante à 2000 degrés.

254 HENRlVAGX. — LE VERRE.

tion sont mis en contact direct avec les surfaces à chauffer auxquelles ils transmettent la chaleur produite par la combustion en l'ajoutant à celle résultant de la radiation émise par les flammes.

Comme il importe, dans les fours qui réalisent l'application de ce principe que les gaz en combustion ne perdant de leur chaleur que ce qui tient au rayonnement, il est absolument indispensable de faire les chambres assez grandes pour éviter le contact direct avec les parois.

Les voûtes des fours et les conduits de fumée doivent être disposés de telle sorte que la combustion complète du gaz puisse s'effectuer avant que les flammes aient quitté la chambre à combustion. On obtient ainsi une chaleur plus intense et une durée de combustion plus longue que dans les fours ordinaires.

L'intensité de la chaleur et la durée de la combustion comportent des avantages que les fours ordinaires ne sauraient présenter. Les flammes perdent beaucoup de chaleur par le contact de leur surface avec les parois d'un foyer, ce qui serait difficile à expliquer s'il n'y avait à côté de la combustion imparfaite d'autres causes qui réduisent en l'espèce, l'effet calorifique des flammes.

La flamme émet de la chaleur, par rayonnement, non seulement par sa surface, mais aussi de son intérieur, en la laissant passer à travers toute sa masse ; c'est ainsi que toute particule de flamme envoie des rayons dans toutes les directions; mais quand celle-ci touche aux parois, la combustion cesse aux endroits des contacts, et du carbone mis en liberté détermine la production de la fumée. Cette dernière développe une partie de flamme et empêche les rayons calorifiques des autres parties d'y parvenir et d'élever la température.

Dans tous les phénomènes de la combustion, le rayonnement joue un rôle beaucoup plus important qu'on ne lui reconnaissait jusqu'ici; toute cause qui tend à diminuer le pouvoir rayonnant de la flamme ou à en dévier les rayons, réduit nécessairement la quantité de chaleur qui peut être utilisée. Si la flamme se trouve hors de contact avec les objets qu'il s'agit de chauffer, la combustion s'améliore et on obtient du rayonnement tout l'avantage qu'il peut présenter. Le mode usuel d'application de la flamme qui consiste à faire embrasser les surfaces à chauffer détermine une combustion imparfaite, empêche les rayons de chaleur d'élever la température de la flamme et tend par conséquent à la détruire. On constate principalement ce fait, lorsqu'on emploie des hydrocarbures ou de l'oxyde de carbone comme combustible. Cette manière de voir se trouve confirmée par les résultats que Siemens a obtenus dans les fours qu'il a expérimentés. Prenant en considération les phénomènes de dissociation, M. F. Siemens résume comme suit le mode d'action des surfaces chauffées. L'augmentation de température, en produisant l'expansion des gaz, réduit l'attraction mutuelle des atomes ou en d'autres termes diminue leur affinité chimique. En raison de leur augmentation de chaleur, la tendance répulsive des atomes augmente jusqu'à ce que la décomposition ou dissociation survienne. Ceci admis, il s'ensuit que l'attraction que les surfaces exercent sur les atomes de gaz, attraction qui croît avec la température, favorise la dissociation en augmentant la tendance répulsive des atomes. M. Victor Meyer, qui

BENR1YAUX. — LE VERRE. 255

avait le premier contesté les résultats obtenus par MM. Siemens, les a depuis acceptés. Nous avons été heureux d'apprendre ce fait, puisque leurs expériences confirment les résultats obtenus dans la pratique des fours.

M. Meyer dont l'autorité dans les questions de dissociation est généralement reconnue, a fait plusieurs expériences intéressantes qui ont fait ressortir l'exactitude de la théorie que nous venons d'exposer. ,

Par exemple il faisait tomber dans de l'eau des gouttes de platine fondu ; de l'hydrogène et de l'oxygène se dégageaient par suite de la dissociation de la vapeur. Dans ce cas la dissociation ne peut être contestée, mais il faut se demander si la chaleur en est la seule cause.

En premier lieu il faut prendre en considération l'action dissociante que les surfaces chauffées du platine exercent sur la vapeur, et en deuxième lieu l'affinité qu'a le platine pour l'oxygène et l'hydrogène.

Il en est de même d'une autre expérience où M. Meyer a fait passer de la yapeur à travers un tube de platine chauffé. Bien d'autres expériences pourraient être citées dont les résultats confirment nos idées sur la question.

Il y a un autre phénomène démontré par l'expérience, et lié avec la dissociation, qui doit être expliqué. Quand une flamme dont la température est augmentée devient plus longue, on considère ce fait comme l'indice le plus sûr du commencement de la dissociation.

Or toutes les expériences de ce genre ont été faites avec des tubes étroits où l'influence des surfaces chauffées sur la dissociation devait entrer en jeu. Ce n'est pas seulement la chaleur qui dans ces cas déterminait la dissociation et augmentait la longueur des flammes, mais aussi l'influence des surfaces chauffées sur les gaz en combustion, surtout quand ceux-ci contenaient des hydrocarbures. Donc l'allongement de la flamme était dû en partie à ce que les surfaces empêchaient la combustion des gaz dissociés en rétrécissant l'espace .

Si la même flamme pouvait se développer dans un espace où les surfaces ne sont pas multipliées, dans les fours à radiation par exemple, l'allongement ne pourrait pas se produire; au contraire, au fur et à mesure de l'augmentation de température, la flamme deviendrait plus courte.

Ce phénomène peut être observé dans les becs à gaz régénérateurs dont la flamme est d'autant plus courte que la température, et par conséquent la lumière produites, sont plus intenses. D'autre part la flamme peut être allongée à volonté si elle est conduite à travers des passages étroits. On observe ceci dans les fours régénérateurs qui envoient des flammes jusqu'au < sommet de la cheminée si les soupapes sont disposées de façon que les ) flammes au lieu de passer à travers le foyer entrent immédiatement dans le régénérateur et y brûlent.

La combustion proprement dite ne peut avoir lieu dans les voûtes du régénérateur, et les flammes s'allongent jusqu'à ce que les gaz se refroidissent au rouge sombre et se transforment en une épaisse fumée.

Aussi, dans ce cas, les grandes surfaces du régénérateur exercent la double action d'empêcher la combustion et de favoriser la dissociation.

Il résulte de ce que nous venons d'avancer que les fours régénérateurs

présentent de grands avantages pour les expériences, étant donné qu'ils offrent des résultats pratiques qui peuvent servir de base aux conceptions théoriques de la combustion et de la dissociation. Si la dissociation des produits de combustion a lieu, nous en voyons les conséquences dans une dîmition de la chaleur, une réduction de rendement et la destruction des fours et des matériaux. Apres avoir éloigné les causes de la dissociation, nous constatons l'élévation de la température, l'augmentation du rendement, la plus longue durée des fours et l'économie des matériaux.

Des résultats analogues peuvent être obtenus avec d'autres fours, mais les avantages n'en seront pas aussi grands que dans le cas des fours régénérateurs, étant donné que l'intensité de la chaleur qui peut être produite par les premiers est moins grande que celle produite par les derniers.

Ce système de chauffage par radiation, ou à flammes libres, a été appliqué aux fours de fusion dits à bassins (lig. 142), aux fours à pots avec introduction

de flammes alternées par les pignons du four ou par un seul pignon comme dans la disposition dite en fer-à-cheval (fig. 142).

Ces exemples et ce que nous venons de dire suffisent pour montrer l'application de la théorie de M. F. Siemens.

Régénération du carbone. Modification au four Siemens. — MM. Biedermann et Ilarvey, appartenant au personnel technique de la maison Siemens, ont pensé que les fours à chaleur régénérée étaient susceptibles de perfectionnements et pouvaient encore procurer une économie considérable de combustible en modifiant légèrement le mode de récupération, et en faisant intervenir directement une partie des produits de la combustion à leur sortie du laboratoire dans la gazéification du combustible solide. On sait que dans le gazogène ordinaire la production de l'oxyde de carbone est le résultat de la décomposition de l'acide carbonique formé en premier lieu sur la grille par L'oxygène en excès.

HENRIVAUX. — LE VERRE.

Dans la couche inférieure du combustible incandescent (fig. 143), il 6e produit de l'acide carbonique surchauffé qui se transforme en oxyde de carbone en traversant la couche supérieure rouge, tandis que les hydrocarbures distillent à la surface et quittent le gazogène, mélangés à l'oxyde de carbone.

La formation de l'acide carbonique donne lieu à une forte production de chaleur, mais sa transformation en oxyde de carbone est au contraire accompagnée d'une absorption de calorique.

Dans le four Siemens adapté à la réalisation de ce principe nouveau , les produits de la combustion tels qu'ils sont à la sortie du laboratoire, c'est-à-dire très chauds, sont introduits directement sous la grille du gazogène : il en résulte qu'on peut se dispenser de produire de l'acide carbonique dans la partie inférieure du nouveau gazogène.

Il suffit que la chaleur qui eût été engendrée par cette production d'acide

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carbonique et qui est nécessaire à sa décomposition, soit compensée par le calorique apporté par les produits de la combustion jouant ici le rôle de carburant. S'il en est ainsi, le gazogène deviendra le convertisseur dans lequel s'opérera la reconstitution des gaz brûlés en gaz combustibles sans que la température du combustible solide diminue. Ce fait qui à première vue peut paraître paradoxal, s'explique par la présence dans le gaz brûlé d'une quantité considérable d'azote qui est le véhicule de la chaleur nécessaire à la réaction.

On peut, par un raisonnement très simple, montrer en quelque sorte la raison première de l'économie réalisée.

Supposons en effet le gazogène de la figure précédente rempli de coke incandescent; si on admet de l'oxygène sous la grille, il se formera dans la zone inférieure de l'acide carbonique produisant une certaine quantité de chaleur. Cet acide carbonique se décompose dans la zone supérieure en absorbant une certaine partie de cette chaleur.

11 résulte de la réaction que le poids du carbone gazéifié dans la zone inférieure sera égal à celui du carbone gazéifié dans la zone supérieure. Hais si nous supprimons la production d'acide carbonique et que nous le