CHAPITRE III

LE CHAUFFAGE AU PÉTROLE. — APPAREILS EN USAGE EN RUSSIE POUR L'APPLICATION DU PÉTROLE AU CHAUF- FAGE DES CHAUDIÈRES DES BATEAUX À VAPEUR. — LE PÉTROLE, AGENT DE CHAUFFAGE DANS LES LOCO- j MOTIVES ET DANS LES FOYERS DES USINES. — ' LE PÉTROLE EMPLOYÉ DANS LE CHAUFFAGE DOMESTIQUE. — APPAREILS ET USAGE \ LEURS DANGERS.

L'introduction du pétrole , comme matière combustible, dans les foyers des chaudières à vapeur, et des locomotives, et son usage dans les usines ou manufactures, sont appelés à produire une véritable révolution dans l'industrie générale des peuples. ,

Depuis longtemps on s'inquiétait de l'excessive consommation annuelle de lahouille. par suite de l'immense' développement de l'industrie dans les deux mondes ; et l'on calculait avec effroi le nombre d'années qui nous séparent de l'instant où toutes les mines de houille du globe seraient épuisées.

En 1873, une commission d'enquête fut chargée, en Angleterre, de rechercher le maximum de temps que Ton peut assigner à l'entier épuisement de la masse de houille qui forme la richesse minière de la Grande- Bretagne, et l'on trouva que, dans une moyenne de quatre siècles, cet approvisionnement naturel aurait disparu.

Yoici pourtant qu'au moment où l'on commençait à s'inquiéter de l'avenir de notre production manufacturière, le pétrole s'annonce comme devant servir de succédané à la houille.

Jusqu'ici, l'attention publique s'était uni-

quement portée sur l'Amérique, comme région productive de l'huile minérale de pétrole. Mais nos lecteurs ont appris, dans les chapitres précédents, que des gisements de plus en plus abondants de naphte, ont été découverts en Russie, entre la mer Caspienne et la mer Noire. Le nombre de ces gisements s'accroît chaque jour ; de telle sorte que le pétrole de Russie dépasse aujourd'hui, par son abondance, celui de l'Amérique.

C'est ce qui a conduit à faire usage de pétrole comme succédané de la houille, dans les foyers industriels.

Cette idée n'est pas, d'ailleurs, de date récente. Dès 1868, comme nous l'avons dit dans les Merveilles de la science (1),. Sainte-Claire Deville faisait de nombreuses et remarquables expériences pour employer le pétrole comme agent de chauffage des chaudières à vapeur. Ce mode de chauffage^ fut essayé, à cette même époque, en France, par la Compagnie du chemin de fer de l'Est, et à Cherbourg, à bord d'un navire de l'État.

En Angleterre, en 1880, un petit bateau à vapeur, le Billi Collins, navigua sur la Tamise, au moyen du pétrole, grâce à un appareil construit par le directeur de 17/y,drocarbon Gas Company. Les expériences réussirent, et la question fut pratiquement résolue. On constata qu'il était facile de ré gler la combustion, en ouvrant ou fermant plus ou moins, les robinets de débit du pétrole.

L'expérience fut répétée sur une canonnière à vapeur, qui exécuta de nombreux parcours entre Londres et Gravesend.

Ces essais, pourtant, ne furent pas continués, en France ni en Angleterre, en raison du prix du pétrole.

Ea Amérique, les essais furent tout à fait concluants. A Boston, une pompe à incendie, dont le foyer était alimenté par

(1) Tome IV, pages 207-208.

SUPPLÉMENT A L'ART DU CHAUFFAGE. 563

la vapeur de pétrole, arrivait toujours la première en activité sur le lieu du sinistre.

Dans la Pensylvanie, le même système de . chauffage fut appliqué à des locomotives avec une économie notable ; car on se trouvait sur les lieux mêmes de production.

Quant à la manière dont le pétrole était alors brûlé sous les chaudières, elle était des plus simples. On faisait couler le liquide brut le long du foyer, au moyen d'un robinet et d'un tube percé de trous. Dans d'autres appareils, on transformait le liquide en vapeur, par la chaleur; et c'est cette vapeur qui était brûlée dans le foyer.

Vers 1885, l'abondance et le bas prix des résidus de la distillation du pétrole , dans le Caucase, décidèrent les ingénieurs russes à faire servir ces résidus au chauffage des chaudières des bateaux à vapeur. L'ingénieur en chef de la traction du chemin de fer du Volga, M. Thomas Urghart, est parvenu, grâce à un ensemble de dispositions fort bien comprises, à créer des foyers qui ont fait leurs preuves en Russie et aux États-Unis, pour le service des locomotives et des bateaux à vapeur.

Pour assurer la combustion complète des huiles brutes, pu des résidus de la distillalion, il faut les amener dans le foyer à un état de division extrême, afin que l'air soit mis en contact avec le pétrole par des surfaces très multipliées. Pour obtenir cette division, on place le naphte dans une chaudière pleine d'eau, et on porte le mélange à l'ébullition. La vapeur d'eau entraîne mécaniquement le naphte, à l'état de particules très fines, et ce mélange, dirigé dans le foyer, brûle avec une activité extraordinaire, sans produire aucune fumée, c'està-dire avec une combustion rigoureusement complète.

On appelle en Russie pulvérisateur For- .çotmka le récipient de vapeur d'eau et de pétrole, mu-ii d'un tube, qui conduit ce mélange dans le foyer des locomotives. La

vapeur avec laquelle on entraîne îe pétrole liquide, est empruntée à la chaudière de la locomotive.

Dans le type de locomotive actuellement adopté sur les chemins de fer russes, le réservoir d'huile minérale se trouve dans le tender, entre les deux côtés du réservoir d'eau, dans la partie concentrique qu'occupait autrefois le charbon. Chaque réservoir est muni d'un tube de niveau, de 25 millimètres de diamètre, dont la graduation indique la quanti té. de pétrole restant dans le réservoir. Pour une locomotive à six roues, la capacité de ce réservoir est d'environ 3 tonnes 1 /2 ; ce qui suffit à nn parcours de 450 kilomètres, avec un train de 480 tonnes sans compter la machine ni le tender.

L'emploi des résidus de pétrole (astatkih) pour le chauffage des foyers des chaudières marines, a également donné de très bons résultats dans la Russie d'Europe. Les nombreux navires qui composent la flotte de la mer Caspienne, et qui remontent le Volga, jusqu'aux environs de Tsaritzin, sont munis aujourd'hui de ce système, et réalisent, de ce fait, de notables économies.

Les bateaux à vapeur de la mer Caspienne qui font usage du pétrole, brûlent seulement 2k,250 de liquide par heure et par chevalvapeur, tandis qu'auparavant, ils brûlaient près delOk,500 de houille, dans les mêmes conditions.

En France, les droits qui pèsent sur les résidus du pétrole, ont empêché jusqu'ici de les appliquer en grand au chauffage des chaudières des bateaux à vapeur. Cependant, l'essai en a été fait, en septembre 1885, par M. d'Allest , ingénieur en chef de la Compagnie Fraissinet, à Marseille, qui a cherché à l'appliquer aux navires de la marine militaire et principalement aux torpilleurs.

Les expériences eurent lieu à bord du toi'pilleur XAube.

On brûlait le pétrole à l'état de vapeurs. VAube était muni de deux brûleurs par

foyer. Ces brûleurs étant composés de deux ; buses coniques emboîtées Tune dans l'autre, la vapeur de pétrole pénétrait dans la buse extérieure, et sortait de l'appareil, sous forme de nappe gazeuse, de 4 à 2 millimètres d'épaisseur.

Le pétrole arrive donc, en nappe circulaire gazeuse très mince, dans la buse ; là, il rencontre un jet de vapeur d'eau, qui le pulvérise, et le lance dans le foyer, sous forme de fine poussière.

Pendant les essais, qui durèrent cinq beures environ, les brûleurs fonctionnèrent avec une régularité parfaite. La pression à la chaudière se maintint toujours au maximum. Les chauffeurs, restés sur le pont, regardaient avec étonne me nt ces nouveaux en gins , qui rendaient leur présence à bord à peu près inutile.

Pendant les manœuvres, et lorsqu'il fallut ralentir la marche, les ingénieurs de la Compagnie se rendirent maîtres de la pression avec une facilité surprenante. Il leur suffit d'éteindre un à un les brûleurs en fermant simplement le robinet d'arrivée du pétrole.

La consommation moyenne d'huile minérale, fut, pendant l'essai, de 115 kilogrammes d'huile minérale par heure : la consommation de charbon aurait été, dans les mêmes conditions, de 201 kilogrammes. Le pétrole a donc présenté un rendement supérieur de 74 pour 100 de celui du charbon.

Le pétrole employé comme agent de chauffage, a d'autres avantages dans la navigation maritime.

Une tonne de houille occuperait un volume presque double de celui qu'occupent 4000 kilogrammes de pétrole. Il est donc possible d'augmenter ainsi la place destinée au fret.

Les incendies causés par la combustion spontanée du charbon, ne sont plus à craindre. Les arrimages à bord sont faciles: une

simple pompe suffit. Môme avantage, en ce qui concerne les chauffeurs, dont on peut diminuer le nombre, puisqu'une pompe actionnée par la machine, peut les remplacer, leur travail, qui se réduit à régler le débit du liquide.

Ajoutons que le pétrole étant exempt de soufre, ne saurait endommager les parois des chaudières, ni encrasser les tubes. Quand le tirage est bien réglé, le naphte ne laisse pas dégager au-dessus du navire, comme ceux qui sont chauffés au charbon, un long panache de fumée, qui, en temps de guerre, révèle leur présence. Avec le pétrole, il n'y a pas à piquer le combustible, pour faciliter la circulation de l'air dans les foyers: les brûleurs fonctionnent comme des becs de gaz. Enfin, il n'y a production ni de cendres ni de fumée, par sa combustion.

Les huiles minérales renfermant beaucoup d'hydrogène, leur combustion produit de la vapeur d'eau; c'est pour cela que les lieux éclairés au gaz sont un peu humides, lorsqu'ils sont clos ; 1 kilogramme d'huile minérale engendre 4350 grammes d'eau, en brûlant. On pourrait condenser cette vapeur, à sa sortie des fourneaux, et se servir de cette eau, pour alimenter la chaudière. Elle aurait la pureté de l'eau distillée, et ne donnerait lieu à aucune incrustation, ni à aucun dépôt.

Voilà bien des conditions avantageuses pour l'emploi du nouveau combustible.

Mais la supériorité du pétrole, comme agent de chauffage, réside surtout dans sa haute puissance calorifique. L'expérience a démontré que cette puissance est presque le double de celle du charbon : avec 65 kilogrammes de pétrole, on produit autant de vapeur qu'avec 4 00 kilogrammes de charbon.

On savait déjà, d'après des expériences anciennes de Sainte- Claire Deville, qu?un kilogramme de pétrole fait évaporer 15 kilogrammes d'eau, tandis que le charbon de Cardiff ne réduit en vapeur que 8 kilogrammes d'eau

SUPPLÉMENT A L'ART DU CHAUFFAGE

Ën résumé, par l'économie d'espace que donne le combustible minéral, et par l'ac-

croissement de puissance thermique que procurent de bons appareils de combustion,

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le- pétrole est extrêmement précieux pour la navigation à vapeur.

Pour ies torpilleurs, le pétrole présenterait de grands avantages. Il permettrait de sup-

primer ces étroites chambres de chauffe, dont nous avons parlé, en traitant des torpilleurs, dans ce même volume, chambres où les marins sont soumis à un emprisonnement horrible, et en même temps, exposés aux plus grands dangers, si un tube de la chaudière vient à faire explosion. L'entretien du feu est, au contraire, ici, des plus simples. Il se réduit à surveiller l'arrivée de l'huile dans les foyers; il ne demande que l'attention soutenue d'un seul chauffeur, au' lieu d'exiger, comme aujourd'hui, un nombreux personnel, instruit et difficile à recruter. Le naphte ayant une plus grande puissance calorifique que le charbon, permet, comme nous l'avons dit, à poids égal de combustible embarqué, d'aller plus loin et la chaudière est plus légère. Enfin, on supprime la fumée, les étincelles et les escarbilles, qui dévoilent à l'adversaire l'approche d'un torpilleur.

L'emploi du pétrole liquide a été étudié récemment aux États-Unis sur les locomotives, par la Compagnie du Pensylvania Railroad, et sur les bateaux à vapeur, par M. A.-J. Stevens, notamment sur le steamer Solano, du port de San Francisco.

Ajoutons que le problème de l'emploi du pétrole pour le chauffage des locomotives, a été complètement résolu par les expériences de M. Thomas Urgharfc (1) sur le Great Estem Railway.

Il restait à trouver le moyen de brûler simultanément le pétrole et la houille.

M. Holden, ingénieur du gaz, est parvenu à ce résultat en introduisant le pétrole liquide, mélangé d'air, dans la boîte à feu de la locomotive, au-dessus d'une mince couche de charbon incandescent, grâce à un injecteur spécial, et à brûler les deux combustibles ensemble, sans modifier autrement le foyer de là locomotive, que d'y placer un certain

. (1) Voir le Portefeuille des machines d'Qppermann, février ÏS85,

nombre de tubes de plus, qui n'empêchent pas, d'ailleurs, de se servir du même foyer pour la marche ordinaire de la locomotive.

M. Holden obtient ainsi une combustion sans fumée, et une grande production de chaleur, avec économie de combustible. Les menus, le charbon commun, le lignite, le bois, la tourbe, la sciure de bois, peuvent s'employer comme combustibles solides.

L'air nécessaire à la combustion, n'ayant pas à traverser en excès le combustible, le tirage habituel reste suffisant, et l'orifice du tuyau soufflant des locomotives peut être augmenté de 50 à 60 pour 100. On réduit ainsi l'usure de la boîte à feu, des tubes et de la boîte à fumée, ainsi que de la cheminée *, enfin on évite la production des étincelles et l'entraînement des cendres.

La pression de la vapeur dans une chaudière munie de ce dispositif, peut être réglée avec précision. Elle peut, à volonté, être augmentée ou diminuée, en faisant varier la quantité de combustible liquide, d'une manière correspondante. Cet avantage est particulièrement appréciable pour les locomotives, dans le cas d'une surcharge, d'un vent violent, ou d'une rampe fortement inclinée. La mise en feu des machines de secours peut se faire rapidement. D'autre part, quand une machine se trouve arrêtée par un signal, on peut diminuer immédiatement la production de vapeur, et le combustible liquide peut être tenu en réserve, pour le moment opportun.

Le dispositif imaginé par M. Holden pour le chauffage mixte des locomotives au moyen du pétrole et de la houille, a été décrit dans le numéro de juillet 1890 des Annales de la construction d'Oppermann, auquel nous renvoyons, pour le détail des dispositions du foyer et de Vinjecteur de pétrole.

Les premières expériences de M. Holden ont été faites à Stratford, sur une chaudière de l'atelier de préparation du gaz pour

SUPPLEMENT A L'ART DU CHAUFFAGE

l'éclairage des trains du Great Eastern Railway, On produit en grande abondance, dans ces ateliers, un goudron, dont on ne pouvait se débarrasser à aucun prix; on le brûle maintenant sous la chaudière, qui a été pourvue de l'appareil de combustion dès 1886.

Le tableau suivant, que nous empruntons au mémoire de M. Holden, publié dans les Annales de la construction d'Opperman, résume les résultats obtenus avec deux locomotives, la première fonctionnant avec le dispositif Holden, tandis que la seconde était chauffée à la houille seule.

1 531 km.

6 126 kg.

12 576 kg.

Consommation en charbon

Consommation en combusr

Consommation en calcaire.

Consommation totale de

charbon, huile et calcaire

Proportion de combustible

liquide et de calcaire em-

ployés avec le charbon . .

Prix de revient par kiîo-

Deux locomotives express, munies de cet appareil, ont donné de bons résultats. L'une a commencé à rouler en janvier 4889 et a parcouru 49 600 kilomètres, sans avarie.

L'appareil Holden a été adopté également avec faveur dans les Indes, et sur les chemins de fer Argentins-Mexicains. Il est à l'essai eu Angleterre, sur le North Eastern Railway f le Lanéashire and Yorkshire Railway, enfin sur le Metropolitan District Railway,

L'adoption de ce système, sur les bâtiments dé guerre, où le combustible liquide viendrait, dit M. Holden, jouer le rôle

d'auxiliaire de la houille, pourrait être d'un intérêt considérable, dans certains cas. Il est déjà appliqué sur une machine marine qui ' fait un service régulier sur la Tamise. Ce steamer, qui brûlait 1 tonne 1/2 de houille par journée de dix-neuf heures, ne consomme maintenant que 914 kilos de combustible liquide, et 101&,5 de charbon.

Dans les usines, les avantages du chauffage au pétrole sont moins marqués. Ce système doit être, pour le moment, réservé aux régions voisines des pays producteurs du naphte. En Russie, dans le bassin du Volga, jusqu'aux environs de Moscou, les résidus de pétrole ont remplacé le charbon, pour le chauffage des foyers d'usines. Ce combustible présente, dans les villes, l'avantage, inappréciable, de ne pas produire de fumée.

En Amérique, cette dernière considération a suffi pour faire établir une ligne de tuyaxix de 320 kilomètres, qui amène à Chicago les huiles brutes de la région de Lima, et permet de substituer le combustible liquide au charbon bitumineux, qui était une cause incessante de plaintes et de procès intentés aux industriels.

Le pétrole est donc, dès à présent, en mesure de remplacer le charbon, comme agent de chauffage sur les locomotives, sur les bateaux à vapeur et dans les usines. On peut espérer qu'il pourra se prêter avec les mêmes avantages aux opérations de la métallurgie, qui exigent une haute température.

En métallurgie, le chauffage au pétrole, ou plutôt à l'air chargé de vapeurs de pétrole, se recommande tout particulièrement; parce qu'il donne un moyen sûr. d'obtenir ;des températures élevées, sans introduire aucune impureté, qui puisse altérer la qualité du métal. Après les premiers essais, dirigés, il y a une quinzaine d'années, par

M. Eames, aux États-Unis, pour les fours à réchauffer, il convient de citer les applications faites par M. Nordenfelt, dans la fabrication du fer « mitis », par la Compagnie des aciéries de Barrow-on-Furness, pour le chauffage d'un four Siemens, enfin dans la fabrication de l'acier par le procédé Snelus.

Nous ne devons pas négliger de dire, en terminant, que le pétrole et l'essence de pétrole servent à produire un chauffage économique, à l'usage des ménages pauvres.

On trouve dans le commerce plusieurs types de fourneaux à pétrole, dans lesquels, au lieu de chauffer par le gaz, on chauffe par la vapeur de pétrole et l'essence vaporisée.

Ces appareils se composent d'un réservoir d'essence de pétrole, qui, grâce à une mèche qui aspire le liquide et le vaporise, fournit un courant de vapeur, que l'on enflamme dans le réchaud à gaz à un seul feu, que nous avons décrit dans cette même Notice (page 545, fîg. 406).

De semblables appareils sont assurément précieux dans les localités où il n'existe pas d'usine à gaz, et il en s'est vendu des centaines de mille.

Ainsi, dans l'état actuel des choses, le naphte russe ou américain est un succédané extrêmement utile de la houille, pour le chauffage des chaudières des navires, pour celles des locomotives et des machines fixes des usines, et il promet de devenir un agent précieux de calorique dans les opérations de la métallurgie. En d'autres termes, le

naphte, comme il est dit au début de ce chapitre, est appelé à produire un jour une véritable révolution dans l'industrie générale des nations, en se substituant à la houille, quand celle-ci fera défaut.

Mais, dira-t-on, le pétrole existe-til, dans les profondeurs de la terre, en quantité suffisante pour suffire au chauffage des chaudières des bateaux à vapeur, à celles des manufactures et des usines métallurgiques? Nous avons, à propos de l'éclairage au pétrole, cité les immenses gisements de ce produit naturel, en Amérique et en Asie. Mais ces gisements ne sont pas les seuls à signaler. On a trouvé récemment du naphte en Egypte ; et en Europe il ne fait pas défaut. A Coolbrookdale, en Angleterre, on connaît une source qui prend son origine dans une couche de houille. A Gabian (Hérault) le pétrole est également en rapport avec le terrain houilier. A Neuchâtel (Suisse) le pétrole se lie à des lignites de la formation tertiaire. Au puy de la Paix, en Auvergne, on a trouvé un bitume liquide, qui donne du pétrole et de l'asphalte. En Italie, on a recueilli du pétrole : à Amiano, dans le duché de Parme; au Monte-Zepho, près de Modène; auMonte-Ciaro, près de Plaisance.

Beaucoup d'autres sources naturelles de naphte seront certainement trouvées en Europe et en Asie, dans un intervalle de temps peu éloigné, et l'on peut conclure de tout ce qui précède que nous sommes, comme nous le disions au début de ce chapitre, à l'aurore d'une véritable révolution industrielle dans la production du calorique.