EMPLOI DES COMBUSTIBLES GAZEUX
La réaction qu'il importe d'empêcher entre le carbone à l'état d'incandescence et l'acide carbonique peut être avantageusement employée pour obtenir des températures élevées , même avec des combustibles d'une très-petite valeur. On s'est occupé dans ces dernières années d'une question d'une grande importance : l'emploi ' des combustibles gazeux pour le chauffage des appareils pyrotechniques. On l'a tenté pour la cuisson des poteries.
On comprend tout de suite tous les avantages qui résulteront de l'emploi dans la cuisson de la porcelaine d'un combustible brûlant sans laisser de cendres ; on doit obtenir une cuisson plus égale, des altérations moins grandes des cazettes, une réduction notable dans le4)rix de l'encastage. Comme il est très-certain qu'on tirera parti des combustibles de mauvaise qualité pour produire de hautes températures, nous devons indiquer ici les conditions auxquelles doivent satisfaire les appareils de transformation des combustibles solides en combustibles gazeux , et donner une idée des fours au moyen desquels on peut réaliser la combustion de ces gaz. Nous extrayons ces indications du recueil des travaux importants d'Ebelmen sur la théorie des hauts fourneaux en les modifiant en vue de l'industrie particulière dont nous nous occupons.
Transformation des combustibles en gaz. — La distillation est le moyen qui s'offre naturellement à l'esprit ; on l'emploie pour 13. 17
FIg. SSK.
obtenir les gaz d'éclairage ; mais cette méthode ne donnerait ni du gaz assez abondant, ni du combustible assez économique. Un hectolitre de houille de Mons , pesant 80 à 85 kilogrammes , donne 20 mètres cubes de gaz à la distillation, pesant environ i5 kilogrammes ; on perd une certaine quantité de combustible pour le chauffage des cornues; en ne tenant pas compte du coke, produit que rindustrie céramique n'emploie pas encore , au moins d'une manière courante , le gaz d'éclairage reviendrait à des prix beaucoup trop élevés.
La méthode la plus simple pour obtenir, d'une manière pratique , des gaz combustibles consiste ^ dans l'emploi d'une couche épaisse de combustible solide contenu soit dans un four à cuve , soit dans un foyer d'une profondeur considérable (fig. 285). On introduit l'air soit par une tiiyère, soit par une grille qui communique avec une chambre à double porte, dans laquelle arrive l'air chassé par un ventilateur (^g. 286).
Dans tout appareil construit ainsi, la colonne descendante formée par le combustible qui se charge par la partie supérieure est traversée par la colonne ascendante formée par les gaz très-échauffés venant de la partie inférieure. Le combustible éprouve à certaine hauteur une véritable distillation dont les résultats peuvent être comparés à la distillation en vase clos. Audessous de cette zone il n'y a que du charbon ; la zone de distillation n'est pas trèsétendue , parce que la distillation refroidit
considérablement les couches supérieures.
L'air introduit par la tuyère ou par la grille traverse une assez
FIg. i86.
PYROTECHNIE CÉRAMIQUE. igS
grande épaisseur de charbon ; il se change d'abord en un mélange d'acide carbonique et d'azote, puis en un mélange d'azote et d'oxyde de carbone ; ces mélanges contiennent dans la première période :
Azote 79,2
Acide carbonique 20, 8
100,0 Dans la seconde :
Azote 65,8
Oxyde de carbone 34,2
Si l'air est humide, il se produit en outre une certaine quantité d'hydrogène; ce gaz, en s'élevant dans le fourneau, se charge de tous les produits de la distillation, les uns liquides, les autres gazeux : on peut les conduire au loin pour le brûler dans l'espace disposé pour cet effet : la distance parcourue permet la condensation des vapeurs aqueuses. Cette méthode transforme ainsi des combustibles fixes, brûlant sans flamme, eç gaz qu'il est possible d'appliquer à la cuisson des poteries.
Combustion des gaz. — Il est facile de brûler ces gaz si l'air comburant est introduit par un grand nombre d'orifices. On fait arriver ordinairement le gaz en couche mince par un conduit devant une caisse percée d'un grand nombre de trous. L'air arrive dans cette caisse de la machine soufflante, souvent après avoir été chauffé dans un système de tuyaux en contact avec la chaleur perdue, comme on» le voit dans le four à réverbère dessiné ci-contre et construit en 184 1 dans les forges d'Audincourt.
La fig, 287 représente une coupe verticale de l'appareil par un plan passant par l'axe. .
La fig, 288 donne le plan à la hauteur du ventre de la cuve.
La fi^, 289 est une coupe en travers par un plan passant par la ligne GH.
Une flamme longue et bleuâtre indique un excès de gaz combustible par rapport à l'air ; une flamme jaunâtre et courte montre au contraire un excès d'air : la vue seule de ces phénomènes extérieurs permet alors d'apprécier facilement , soit un excès d'air,
soit un excès de gaz combustible dans l'intérieur du four, même quand il n'y aurait que 0,02 ou o,o3 en excès de l'un ou de l'autre.
Flg. 887.
/JS
-ss
iiîi*l!i™JS
SE
La ^g. 290 représente la disposition qu'il faudrait adopter pour cuire par les gaz un four, à poterie. Les gaz combustibles produits
FIg. S88.
Fis. 889.
en A se dégagent par un canal coudé pour venir se brûler en B à
l eur entrée dans le laboratoire.
La température qu'on peut produire par la combustion des gaz est suffisante pour donner les effets calorifiques dont on a besoin dans les arts céramiques ; on peut cuire facilement de la porcelaine dure. Un seul générateur peut alimenter plusieurs alandiers ; des registres établis sur les conduits d'air et de gaz permettent de régler à volonté la composition de l'atmosphère du four. Ce mode de combustion présente sur les combustibles ordinai-
Fig. Ï90.
rement appliqués à la cuisson des poteries l'avantage qu'on peut employer de l'air à la température de 200 à 3oo degrés, en utilisant pour chauffer cet air la chaleur perdue des fours ; on peut même chauffer aussi les gaz combustibles avant leur entrée dans le four, en restituant de la sorte au four une forte partie de la chaleur qui se dégage par la cheminée. Dans ces circonstances, la température de l'air et des gaz s'élève d'autant plus que le four a lui-même une chaleur plus intense.
Avantages db l'emploi des gaz. — Tous les combustibles peuvent être employés dans le générateur à la production du gaz : les menus charbons , les braises sont transformés à l'usine de Bourguignon en gaz qui servent à chauffer un four à réverbère disposé près du générateur ; des combustibles terreux même pourraient être employés dans ces conditions.
Si leur transformation en gaz s'effectue dans des générateurs à tuyères, il est indispensable d'ajouter des fondants dont la nature soit en rapport avec celle des cendres du combustible pour les transformer en verre et les faire écouler sous forme de laitiers.
Si les cendres sont argileuses, on ajoute de la chaux et de Uoxyde de fer; les cendres sont-elles calcaires, il faut mêler au combustible de l'argile et quelque peu d'oxyde de fer.
Lorsqu'on se sert de générateur à grille, l'addition du fondant n'est plus nécessaire , il faut seulement que le générateur soit assez grand pour que les cendres ne l'obstruent pas pendant la durée d'une opération. Les générateurs à tuyères ont d'ailleurs l'avantage de fonctionner d'une manière continue ; on arriverait , si l'usage s'en répandait, à réserver le combustible dans de véritables gazomètres , comme on le fait pour les gaz destinés à l'éclairage. Ce mode d'obtenir les- températures élevées ou non dont les diverses industries ont besoin , aurait l'avantage de permettre au centre des villes même l'installation des appareils à feu qui nuisent surtout à cause des fumées épaisses dont ils chargent l'atmosphère; mais la généralisation de ces méthodes exige une lutte contre les habitudes qui peut durer encore longtemps.
Lorsqu'on emploie des combustibles fixes (charbon de terre, anthracite, coke), les gaz conservent encore une température de près de 5oo degrés après avoir passé par une épaisseur de chaîne de i",3o à a mètres; on comprend l'avantage qu'il doit y avoir à brûler ces gaz le plus près possible du générateur, afin d'utiliser cette chaleur sensible. Pour des combustibles à longues flammes (bois, tourbes), en sortant du four la température des gaz ne s'élève guère au delà de loo degrés : ils contiennent une grande quantité de produits liquides condensables ; pour le bois , ces liquides contiennent une grande quantité d'eau qui diminue la température de combustion. On a tout intérêt à condenser le gaz dans de grands réservoirs qui reçoivent les vapeurs liquéfiées (acide acétique, goudron), utilisables d'ailleurs; on réchauffe ensuite les gaz avant de les brûler par de l'air chaud. On se sert à cet effet de la chaleur perdue des fours de cuisson.
La composition de quelques gaz obtenus dans les générateurs à tuyères rend compte des effets qu'on peut en obtemr.
Braise.
Acide carbonique..... 0,45
Oxyde de carbone 33,63
Hydrogène 2, 55
Azote 63,37
Origiie det f».
Bois en natare.
Tonrbe.
5o,ii
Lorsqu'on fait la transformation dans un fourneau de i™,6o, analogue à celui que nous avons représenté [Jig. 285) en le chargeant FiK 291. avec du bois , la distillation de ce com-
bustible s'effectue au moyen de la chaleur sensible conservée par le mélange d'oxyde de carbone et d'azote provenant de la partie inférieure de l'appareil ; le gaz renferme à sa sortie de la cuve toutes les vapeurs que donne le bois à la distillation. Pour éviter la formation de ces vapeurs, on peut employer le générateur à flamme renversée disposé cicontre (7%^, 291).
Le bois donne alors des gaz qui ont pour composition :
Acide carbonique 1 3 ,ao
Oxyde de carbone 18,98
Hydrogène i7»85
Azote 49^97
La flamme provenant de la combustion de ces gaz est jaunâtre et sans fumée. On voit que le bois et la tourbe donnent des gaz dont la température de combustion sera très-élévée, si l'on a soin de condenser les produits liquides et de réchauffer les gaz avsoit de les brûler dans les fours.
Les indications qui précèdent ont permis à M. Ebelmen de conclure que la transformation des combustibles en gaz permettra d'utiliser, pour produire de hautes températures, des combustibles de peu de valeur ou brûlant sans^flammes : il faut à la vérité une force motrice pour chasser l'air dans le générateur et pour brûler les gaz. Mais rien à la rigueur ne s'opposerait à ce qu'on employât pour emmagasiner la quantité de gaz nécessaire à la cuisson d'une fournée la chaleur perdue pendant la fournée précédente , en l'appliquant à réchauffement de générateurs qu'on placerait au-dessus du four pour employer la chaleur entraînée par le tirage.
