FOYERS

Le foyer est la partie du four où on brûle le combustible. Le but que Ton doit poursuivre est de réaliser la combustion complète, c'est-tVdire de transformer tout le carbone en acide carbonique, sans employer d'excès d'air, car toute combustion incomplète correspond à la perte d'un élément utile et d'autre part tout excès d'air augmente le volume des gaz produits dans le foyer et diminue leur température : or la chaleur emmagasinée dans une plus grande masse de gaz moins chaude est, comme nous l'avons vu, moins facile à utiliser.

147. FoyerM ordiuairett. — Les foyers ordinaires se composent d'une sorte de cuve rectangulaire, peu profonde, dont le fond est formé par une grille qui supporte le combustible. Audessous de la grille est un espace ouvert par un côté, où tombent les cendres qui passent entre les barreaux : c'est le cendrier ; c'est par là que s'introduit l'air. L'écartement des barreaux doit

426 CHAPITRE H. — EMPLOI DES COxMBUSTIBLES

être adapté à la nature du combustible. L'épaisseur de la charge doit être assez faible pour que l'acide carbonique ne se transforme pas en oxyde de carbone en traversant les couches de charbon rouge ; la combustion serait alors incomplète, et ne dégagerait pas toute la chaleur que peut produire le combustible. L'épaisseur réelle ne doit guère dépasser 15 à 20 centimètres ; lorsque les combustibles donnent du mâchefer, c'est-à-dire des cendres à demi-fusibles qui s'agglomèrent en masse^ on le laisse souvent s'accumuler sur la grille, et l'épaisseur totale de la charge peut être forte, mais le combustible n'en occupe qu'une partie.

148. Tirage. — La quantité^ de charbon brûlée dans un temps donné est proportionnelle au volume d'air qui passe : elle dépend donc de l'activité du tirage et de la surface de la grille. Le tirage ne doit varier qu'entre de certaines limites; s'il est trop faible ou trop fort, il produit une combustion incomplète : dans le premier cas l'acide carbonique séjourne trop longtemps sur les charbons étale temps de se décomposer, puis^ le foyer étant froid, la houille peut distiller lentement et les hydrocarbures se dégager sans brûler ; dans le second cas, la température locale s'élève trop, et la dissociation produit de l'oxyde de carbone, et, comme la vitesse est forte, les filets d'air et de gaz combustible peuvent cheminer sans se mélanger, de sorte qu'on trouve dans la cheminée à la fois de l'oxjdede carbone et de l'oxygène libre. .

tê». Surfaee de gorille. — En pratique, on est obligé de régler le tirage d'après la température locale qu'il s'agit de produire : il est d'autant plus actif que le four doit être plus chaud. La quantité de houille brûlée par heure et par métré carré de surface de la grille varie entre les limites suivantes :

Fours de grillage 45 — 40 kil .

pliasse température)

Chaudières 40 — 420 »

^ , „ . { pour plomb 60 — 80 »

Fours de fusion ^ '^

(tempérât, moyenne)

pour cuivre 75 — 450 »

Fours de puddlage 450 — 200 »

(haute température)

Fours de fusion de Tacier 200 — 400 •

(température extrême)

Foyers de locomotives • • jusqu'à 750 »

î 2. — FOURS A FOYERS SÉPARES 127

C'est dans les chaudières qu'on arrive à réaliser la combuslion la plus parfaite. Ainsi, à ce point de vue, les fours où Ton a besoin d'une température modérée peuvent utiliser le combustible mieux que les fours à haute température, pour lesquels on est obligé de recourir à un tirage excessif.

Le volume d'air strictement nécessaire est de 7 à 8 mètres cubes par kilogramme de houille, et il diminue à mesure que les •combustibles contiennent plus de cendres oo d'eau ; il descend é 4 m' pour les tourbes et les bois.

En général, on est obligé de faire arriver Tair en excès pour assurer la combustion complète, et ces chiffres sont augmentés de 50 0/0 environ dans la pratique.

Les chiffres donnés plus haut permettront de calculer la surface d'une grille destinée à brûler une quantité de combustible donnée. Les dimensions sont limitées par la nécessité de ne pas rendre la conduite trop difficile. Les grilles sont presque toujours rectangulaires, et leur plus longc6té a rarement plus de 1 m. SO ; très rarement il va jusqu'à 2 mètres : en général il est voisin de 1 mètre.

«60. Ci^ndaite du foyer. — Le chauffeui; chargé de con* duiï'e un foyer a trois rôles principaux à remplir : régler le tirage, opérer le décrassage et le chargement.

On agit sur le tirage en manœuvrant le registre qui règle l'ouverture de la cheminée, et aussi en modifiant la disposition du charbon sur la grille. Plus la couche que l'air doit traverser est haute et compacte^ plus elle lui oppose de résistance. Pour réaliser la combustion complète, il faudrait maintenir entre le tirage et l'épaisseur un certain rapport qui correspondrait à la production minime d'oxyde de carbone : mais cela n'est pas toujours possible. Les températures très élevées ou très basses ne s'obtiendront qu'avec un tirage trop fort ou trop faible, et dans des conditions peu économiques; il dépendra de Thabileté du chauffeur d'atténuer ces inconvénients. En général, pour réaliser les températures élevées, il faudra charger fortement la grille et employer le tirage maximum; pour les températures basses, il faudra diminuer le tirage et charger peu la grille, de manière à avoir un excès d'air. Parfois, cependant, des considérations spéciales conduisent à modifier ces règles. Ainsi, la présence d'un excès d'air dans le four est nuisible pour certaines opéra-

tiens; on est alors obligé d'opérer tout le temps avec une grille très chargée. Parfois on se résigne à produire dans le foyer une assez grande quantité d'oxyde de carbone dont on cherche à provoquer la combustion dans le laboratoire.

11 faudra tenir compte aussi de la nature du combustible. Les charbons menus, ceux qui se tassent facilement, opposent plus de résistance à Tair et doivent brûler sous une épaisseur plus faible. La couche de combustible doit être disposée de manière que Tair passe également à travers toute la surface de la grille et ne trouve pas en certains points des passages trop faciles. Comme il tend à suivre le plus court chemin, il faut contrarier cette tendance en augmentant l'épaisseur ou en tassant le combustible dans les régions où Tair afflue en trop grande abondance.

Toutes ces difficultés, que Texpérience seule peut apprendre à surmonter, deviendront plus graves lorsque la marche du four ne sera pas continue, et qu'il faudra obtenir des températures variables. Le chauffeur devra alors, pendant chaque phase de l'opération, tout disposer non seulement pour obtenir la température voulue, mais aussi pour préparer la grille en vue des changements que nécessitera la phase suivaute de l'opération. C'est surtout lorsqu'il faut donner des coups de feu brusques et énergiques que le foyer doit y être préparé longtemps à Tavance. 11 faut arriver au moment du coup de feu avec une grille très chargée et un tirage modéré : alors on n'a qu'à augmenter le tirage et fermer les portes, le combustible qui remplissait le foyer et qui était déjà chaud s'allume rapidement sur une grande épaisseur. On n'obtiendrait aucun résultat s'il fallait au contraire recharger d'un seul coup sur la grille une grande quantité de charbon frais: la température ne s'élèverait ^ que très lentement. On ne peut guère obtenir de hautes températures et surtout donner de forts coups de feu, qu'avec descombustibles de bonne qualité et en assez gros fragments.

t&t. Cliarg:eiiieut. — Le combustible doit être renouvelé à mesure qu'il s'épuise. Pour cela, le chauffeur ouvre la poçte du foyer et jette à la pelle une couche qu'il étale et égalise de manière à maintenir partout 1 épaisseur convenable.

Le chargement occasionne toujours des pertes de chaleur dues à l'air froid entrant par la porte du foyer. La couche de combustibles frais que Ton introduit commence par distiller lentement,

I s. — FOURS A FOTKKS SÉPARÉS 1Î9

les hydrocarbures s'échappent sans brûler parce que cette couche reste relativement froide pendant quelque temps, et que de plus l'air qui la traverse a déjà perdu une grande partie de son oxygèae dans les couches inférieures où le charbon est rouge, L'oxyde de carbone aussi se dégage en plus grande quantité, parce qu'au lieu de brûler ii la surface de la charge, comme dans les périodes où le foyer est actif, il est refroidi par le contact du combustible nouveau et ne peut s'allumer. La couche supérieure restera d'autant plus longtemps froide que la charge aura été plus considérable : on doit donc entretenir le foyer par de petites charges souvent répétées; mais il ne faut pas non plus qu'elles soient ti-op fréquentes, l'afflux d'air froid parla ))orte deviendrait nuisible à son tour. 11 y a donc dans chaque cas particulier un juste milieu à cbereher. 11 faut du reste charger rapidement et refermer le plus vite possible les portes.

On voit que l'habileté du chauffeur aura une grande influence sur les résultats obtenus : la consommation de charbon peut varier de 20 0/0 suivant la manière dont le feu est conduit ; même quand on compare entre eux des chaufleurs expérimentés.

15t. Systèmes «péeiauK. — On a imagine bien des systèmes pour faciliter le chargement. Cette question se lie ii celle de lafumivorité : en ell'et, c'est surtout au moment où l'on charge qu'il se dégage une fumée épaisse, contenant des hydrocarbures et du carbone ea suspension ; si l'on arrivai! à brûler tous lesélémenfs combustibles, la cheminée ne répandrait dans l'atmosphère que des gaz invisibles.

Pour atteindre ce but, il faudrait que les produits de la distillation ne pussent s'échapper sans passer par les parties chaudes

du foyer, où ils brûleraient. C'est ce qui arrive dans les alandiers [iig. 64) où l'on brûle du bois. Le foyer se compose d'un conduit coudé : le bois chargé à l'extérieur descend ets'échaufle à mesure que la combustion lui fait place ; l'air suit- le même chemin, les gaz produits dans la partie antérieure traversent avec l'air chaud la partie la plus active du foyer. Les cendres, qui sont en petite quantité dans te bois, sont enlevées de temps en temps par une porte latérale.

tSS.erllIe* Inellitées. — On a essayé bien des systèmes pour appliquer ce mode de chargement k la houille, en le combinant avec l'emploi d'une grille. Aucun n'a été adopté dans les usines métallurgiques. On arrive cependant à on bon résultat par l'emploi des grilles inclinées (Sg. 65). Le chargement se

Fîg. 05. — Foyer il grille inclinée.

fait par une trémie qui rosiu toujours pleine; la houille glisse par son poids k mesure que la combustion lui fait place. La par-

î 2. — FOURS A FOYERS SÉPARÉS 131

lie antérieure est occupée par le combustible frais qui distille : il s'y dégage des hydrocarbures mêlés à un courant d'air relativement froid; au fond se trouve le charbon rouge, et il s'y dégage de l'oxyde de carbone qui s'échappe avec un excès d'air chaud ; ces deux courants se mélangent vers le fond du foyer avant de sortir, et les gaz combustibles sont brûlés. — Ce système très simple présenterait sans doute de grands avantages partout où l'on n'a pas de très bons chauffeurs : la seule difficulté est de trouver pour chaque cas Tinclinaison qui convient à la nature du combustible employé.

164. ÇSrille» à g^radins. — Les grilles inclinées sont employées surtout pour les combustibles menus, sous la forme de grilles à gradins : on remplace les barreaux par une série de plaques formant une sorte d'escaKer.

Ces grilles conviennent. très bien pour brûler la tourbe, la sciure de bois, etc.

nikH. Foyers furnivores. — Tous les procédés de chargement rationnel peuvent aidera obtenir la fumivorité.

On peut aussi diminuer la proportion des éléments non brûlés ^n disposant les foyers de manière que les gaz froids qui se dégagent pendant le chargement ne puissent s'échapper sans se mélanger à d'autres courants plus chauds. Cette condition est réalisée dans les grilles inclinées lorsqu'elles sont bien conduites. Un autre procédé consiste k employer deux foyers ordinaires accolés, dont les produits se réunissent : on les conduit de manière que Tun d'eux soit à son maximum d'activité au moment où l'on charge l'autre : alors l'air chaud venu du premier détermine la combustion des fumées données par le second.

Dans le foyer Tenbrinck, employé sur les locomotives du chemin de fer d'Orléans, la grille est inclinée ; immédiatement au- Messu^ se trouve un petit bouilleur qui coupe les courants de gaz et les force à se mélanger ; ce-brassage détermine une combustion^ bien plus complète.

On emploie aussi dans les foyers de locomotives, à la place du bouilleur ci-dessus, une voûte en briques qui aide beaucoup à produire la fumivorité et augmente le rendement du combustible de 5à6 0/0.

Dans un grand nombre de foyers dits fumivores, on place-

sur le trajet des gaz un appel d'air spécial pour achever leur combustion. Cet air aura d'autant plus d'effet qu'il sera plus chaud. On peut le faire circuler préalablement au contact des parois chaudes du foyer ou du four. Ces procédés, excellents en théorie, ne donnent pas toujours des résultats économiques : on réalise rarement la fumivorité, et on n'en approche qu'en employant un excès d'air qui refroidit les gaz.

En somme, ioxiS les foyers possibles ne donnent de bons résultats qu'avec du soin et des chauffeurs habiles, lesquels savent tirer un parti presqu'aussi l)on des foyers ordinaires : aussi tous ces procédés étudiés avec ardeur à une certaine époque ont été à peu près abandonnés. On n'applique dans les usines métallurgiques que ceux qui sont très simples, comme les grilles' inclinées, et la fumivorité, quoique rendue obligatoire par une loi, ne préoccupe guère les industriels.

I&G. Déera»4iafs^e. — Le décrassage consiste à enlever les cendres, qui, ens'accumulant, encombreraient le foyer et gêneraient la combustion. Si les cendres sont bien fusibles, elles tombent d'elles-mêmes. Si elles sont pulvérulentes ou friables^ on provoque leur chute en les secouant et les broyant avec des crochets qu^on iutroduit entre les barreaux ou par une fente laissée libre entre la maçonnerie et la grille, au-dessus d'une de ses faces. Il faut éviter, pendant ce travail, défaire tomber des fragments de charbon dans le cendrier et de provoquer la formation de cheminées, c'est-à-dire de vides par lesquels l'air traverserait facilement la couche de combustible sans réagir sur lui.

Le décrassage présente des difticultés spéciales lorsque les cendres s'agglomèrent en formant des mâchefers solides, qu'on a de la peine à broyer et à faire passer entre lea barreaux. La formation des mâchefers est d'autant plus à craindre que la température locale près de la grille est plus forte. On emploie divers artifices pour diminuer ces difficultés. On peut rendre les bar-' reaux mobiles autour de leur axe : dans leur position normale, ils ont leur diagonale horizontale; au moment du décrassage, on les tourne plusieurs fois et on les place de manière que le côté du carré soit horizontal : Tintervalle laissé entre eux est alors plus grand, ce qui facilite la chute des mâchefers; de plus le mouvement de rotation contribue à les briser. Quand les mâchefers sont trop solides, ou enlève complètement une partie des bar-

reaux au moment du décrassage ; la grille présente alors de larges vides par lesquels on peut faire tomber les mâchefers sans les briser.

Quand la marche du four est intermittente, on peut ne faire le décrassage complet qu'au moment des arrêts. Pour le rendre plus rapide, on se sert avantageusement de grilles mobiles, pouvant basculer autour d'un de leurs côtés comme charnière. On fait basculer la grille, et toute la charge tombe dans le cendrier, puis on relève la grille et on la regarnit : les mâchefers sont enlevés et triés pour recueillir les fragrnentsde combustible encore utilisables. Pour appliquer ce procédé sans arrêter complètement le four, on a construit des grilles divisées en deux moitiés dont chacune peut basculer indépendamment de l'autre. On décrasse alors chaque moitié de la grille alternativement, comme nous venons de Tindiquer, en choisissant le moment où Tautre moitié est bien garnie et capable de maintenir seule pendant quelque temps la température du four.

. Lorsqu'on tient à faire le décrassage sans troubler la marche du foyer, on peut soutenir le combustible par une fausse grille. On laisse s'accumuler sur la grille une assez grande hauteur de mâchefers, sur lesquels le combustible continue à brûler. Puis on introduit par des orifices pratiqués dans une des parois du foyer, une série de ringards qu'on enfonce à travers le combustible et qu'on charge avec des poids : ils forment une grille provisoire qui supporte la couche de combustible, et on .peut faire tomber tousles mâchefersqui restent entre cette fausse grille etla vraie, soit en enlevant quelques barreaux de celle-ci, soit en la faisant basculer tout entière.

Lorsque la nature du combustible s'y prête, on peut rendre le décrassage continu. Il faut alors employer des grilles inclinées qui ne vont pas tout à fait jusqu'au fond du foyer (fig. 06), de manière à laisser entre leur extrémité inférieure et le mur un intervalle libre. Cet intervalle est bouché pal» les mâchefers qui glissent sur la grille et viennent s'y accumuler en formant un talus vers le cendrier ; de temps en temps on enlève la base de ce talus, qui se reforme à mesure, sans toucher à [a couche de combustible.

Lorsqu'on brûle des menus maigres et donnant des mâchefers, il y a avantage à laisser ceux-ci s'accumuler sur la grille ; ils y forment une couche qui laisse passer l'air et qui s'oppose à la

13* ■ CHAI'ITRE II, — EMPLOI DliS COMBUSTIBLES

chute du menu à Iravcps les barreaux : c'est ce qu'on appelle la combustion sur grille de mftcliefer. Dans ce cas particulier, la formation des mâchefers est avantageuse. Les menus maigres

Fig. 66. — Foyer i dccriissngc coutinu.

à cendre pulvérulente ou fusible sont plus difficiles à brûler ; il faut recourir aux grilles à gradins ou aui foyers soufflés dont nous parlerons plus tard : ces derniers conviennent spécialement au cas où les cendres sont fusibles, et les grilles k gradins sont préférables pour les cendres pulvérulentes. Quant aux menus gras, on peut les brûler dans un foyer ordinaire, à condition de les charger sur une grille déjîi bien garnie, et au besoÎD de les mouiller un' peu pour augmenter leur cohésion.

En définitive, malgré les soins qu'on peut apporter à la conduite d'un foyer, on a reconnu que la perte par combustion incomplète ne descendait pas au-dessous de 7 D/O et pouvait atteindre 20. 0/0 avec un chauffeur médiocre. Dans les fours

s 2. — FOURS A FOYERS SÉPARÉS 135

métallurgiques, où on a souvent à donner des coups de feu et où les exigences spéciales de l'opération obligent à négliger parfois la question d'économie, ces pertes sont toujours fortes. Il faudrait y ajouter les pertes par le rayonAement et par la conductibilité des parois ; on manque de moyens pour évaluer ce genre de pertes (du moins la portion attribuable au foyer) : elles sont d'autant plus fortes que le foyer est plus actif. On peut affirmer que dans les fours métallurgiques la chaleur reçue par le laboratoire ne représente guère plus des trois quarts de celle que peut dégager théoriquement le combustible.

On voit combien la conduite est chose délicate et importante^ de combien de circonstances complexes le chauffeur doit tenir compte pour obtenir un bon résultat. Toutes les fois qu'on emploiera un nouveau combustible ou qu'on modifiera les dispositions des fours, les chauffeurs seront déroutés, et les premiers essais réussiront médiocrement, d'autant plus qu'il faut compter avec la routine et souvent avec la mauvaise volonté des ouvriers, qui n'aiment pas à changer leurs habitudes. On ne doit pas l'oublier quand on veut juger de Tefficacité d'une innovation quelconque. Tout perfectionnement à introduire dans le travail ne réussira qu'à force de persévérance et de surveillance assidue.

2û LABORATOIRE

Le laboratoire est la partie du four où sont placées les matières à échauffer ; les gaz sortis du foyer le parcourent en abandonnant une fraction plus ou moins importante de la chaleur qu'ils ont emmagasinée. La température qui y règne dépend du rapport qui- existe entre sa capacité totale et la niasse de gaz qui le traverse dans un temps donné. Comme celle-ci est proportionnelle au poids de combustible brùlé^ on peut caractériser à ce point de vue chaque four par un chiffre indiquant combien il y a de mètres cubes dans le laboratoire pour 100 kil. de houille brûlés par heure dans le foyer. Ce chiffre varie, non seulement avec la température, mais aussi avec le temps plus ou moins long qu'on doit mettre à la réaliser ; un four s'échauffera d'autant plus vite qu'il sera plus petit : aussi le rapport que nous venons de définir sera, à température égale, plus faible pour les fours à chauffage rapide que pour ceux où le chauffage est lent.

Nous avons vu qu'il existait un certain rapport entre la quantité de combustible brûlée par heure et la surface de la grille : on pourra donc aussi caractériser les fours par le rapport existant entre le volume du laboratoire et la surface de la grille. Ce rapport variera entre des limites plus étroites que le précédent, car plus la température est élevée, plus le tirage est actif, par suite plus la quantité de combustible brûlée en un temps donné sur une même surface de grille est forte. Nous donnons ci-dessous un tableau des valeurs que prennent ces deux rapports pour un certain nombre de fours.

Nature de l'opéfation

Cuisson des briques.

Cuisson des briques réfractaires

Grillage des sulfures mélalliques

Réduction des minerais de zinc

Fusion des mattes on des métaux fusibles

Puddlagc

Fusion de la fonte. . .

Fusion de l'acier... .

Températare

ciS

ttfi

as

ce

ce

Rouge faible

Rouge vif.

Variable : atteignant progressivement le rouge vif

Rouge vif approchant du rouge blanc à la fin

Rouge cerise

Roiige vif atteignant le rouge blanc. . . .

Rouge vif, marche rapide

Blanc

Volume du laboratoire eu m'

par 100 k. de

bouille brûlée

par beure.

par mètre carré

de surface de

grille.

(*) Observation : Dans certains fours de grillage, la température maxima n*est réalisée que dans la partie du laboratoire la plus rapprochée du foyer.

Pour réduire les frais de premier établissement et de main* d'œuvre, il y a avantagea donner aux fours le plus grand volume possible. Les dimensions sont déterminées par des règles empiriques qui dépendent de la forme et de la destination de l'appareil. Si le four est trop grand, le chauffage devient îrrégulier et la manœuvre trop difficile ; il en résulte dans chaque cas parti-

i 2. — FOURS A FOYERS SÉPARÉS 137

culier des limites de dimensions que Texpérience seule permet d'établir. Ces limites déterminent pour la production un maximum qu'on ne peut dépasser sans inconvénients, et dont il* y a intérêt à se rapprocher. Aussi les fours de cette classe ont en général des dimensions et des productions pou variables. Le plus souvent elles sont assez restreintes pour que chaque usine soit obligée d'employer plusieurs fours. La puissance de l'usine dépend alors du nombre des fours.

Généralement ces fours ne réalisent pas du tout le chauffage méthodique ; les matières chargées dans le laboratoire y restent à peu près à la même place pendant tout le temps d'une opération, et on les retire encore chaudes. Toutes les parties du laboratoire doivent être portées à la même température, et les gaz en sortent forcément 5 une température un peu plus élevée : ils emportent donc beaucoup de chaleur. 11 y a en outre des perles considérables par les parois ; pour en diminuer Timportance^ il faut augmenter autant que possible la charge du four et le nombre des opérations. En effet, une partie du combustible sera brûlée uniquement pour maintenir la température et compenser les pertes par les parois ; cette partie de la consommation sera constante et n'augmentera pas avec la production du four.

Dans quelques cas particuliers, on peut charger les matières à une extrémité du laboratoire et les amener progressiA'ement jusqu'auprès du foyer. Les flammes traversent le laboratoire en sens inverse, elle chauffage est méthodique. La température est alors variable d'un bout à l'autre d'un laboratoire : elle va en diminuant à partir du foyer. Le volume du four n'est plus limité que par des considérations purement pratiques.

Les principaux types de fours à, foyer indépendant sont les

fours à alandiers et les fours à cuve.

167. Fours à réverbère. — Les premiers sont les plus répandus. On y étend la matière en couche peu épaisse sur une aire appelée sole et recouverte par une voûte peu élevée. La sole est séparée du foyer par une espèce de murette appelée 'pont ou autel ; à l'autre extrémité se trouve le conduit qui emmène les gaz à la chefninée et qu'on nomme rampant.

La quantité de matières que peut recevoir le four dépend de la surface de la sole. Sa largeur est limitée par la nécessité d'en rendre toutes les parties accessibles. Elle excède rarement

138 CIIAl*ITR& II. — KMPLOl DES COMBUSTIBLES

3 mètres quand il y a des portes de travail des deux côtés, et 1 m. 50 quaiid il n'y en a que d'un seul. La longueur ne peut guère dépasser o mètres (sauf dans les fours à plusieurs postes dont nous parlerons plus tard) ; elle reste généralement au-dessous de 3 mètres danfe les fours où on veut obtenir une température uniforme, et au-dessous de 2 mètres quand l'opération nécessite une grande chaleur.

Dans les fours à réverbère, le volume du laboratoire dépend surtout de la surface de la sole ; aussi peut-on les caractériser par le rapport existant entre celte surface et celle de la grille. On peut, à ce point de vue, les distinguer en deux groupes ; les fours de fusion, où la température est forte et le chauffage presque toujours rapide, et les fours de grillage, où la température est modérée et le chaulîage lent. Pour les premiers, le rapport est faible et varie de 0, 60 à 5 ; pour les seconds, il va jusqu'à 15.

On peut encore distinguer les fours à un et à plusieurs postes. Les premiers sont ceux qui ne reçoivent qu'une charge à la fois. Cette charge, étendue sur toute la surface de la sole, est chauffée toute entière en même temps : la température doit donc être la même dans toutes les parties du four. Les gaz en sortent forcément très chauds ; le chauffage n'est pas méthodique.

Dans les fours à plusieurs postes, il y a à la fois plusieurs charges pour lesquelles l'opération est à un moment donné à des degrés d'avancement divers. Chacune de ces fractions est placée d'abord près du rampant, puis on la fait avancer vers Tautel, par intervalles, à mesure que les précédentes lui font place. On réalise ainsi le chauffîige méthodique. Comme la température ne doit plus être uniforme sur toute la surface de la sole, sa longueur n'est plus limitée : elle peut atteindre 15 mètres,et parfois on Tauçmente encore en faisant passer les flammes sur une seconde sole superposée à la première. Ces fours utilisent bien mieux la chaleur que les autres. Ainsi pour le grillage de la galène, ils procurent, si on les compare aux fours à charge fixe, une économie de combustible de 30 à 40 0/0. En augmentant la longueur du four et le parcours des matières, on permettra aux gaz de se mieux refroidir et on économisera le combustible, mais on accroîtra les frais de main-dVieuvre et de premier établissement. Il y aura donc une limite, que l'expérience indiquera. Ce perfectionnement ne peut guère s'appliquer qu'aux fours de grillage, dans lesquels la matière reste solide jusqu'à la fin de l'opéra-

s 2. — FOURS A FOYERS SÉPARÉS 439

tion. Les fours à charge fixe^ au contraire, sout spécialement employés pour les fusions.

169. Sole. — Dans les fours de fusion, la température doit «tre uniforme dans toutes les parties de la sole, au moins à la fin de l'opération, et cette température doit être généralement assez élevée. La sole y est presque toujours de forme ovale ; elle va se rétrécissant vers Textrémité opposée au foyer, afin de compenser le refroidissement des gaz, et d'obtenir une température uniforme. Dans les fours de grillage, la sole est à peu près rectangulaire : toutefois il faut toujours la disposer de façon que toutes les parties puissent être atteintes avec des ringards manœuvres par les portes de travail.

1 *•. Voûie. — La hauteur de la voûte mesurée près de Tautel varie de m. 30 à m. 90 ; on la réduit quand on veut obtenir une haute température ou une atmosphère réductrice : on rabat ainsi sur la sole les flammes et Toxyde de carbone non brûlé qui occupe toujours la zone supérieure du courant gazeux ; on Taugmente lorsqu'on veut une température modérée et une atmosphère oxydante, comme dans les fours de grillage.

La voûte est formée par une surface cylindrique dont les génératrices sont perpendiculaires au grand axe du four ; elle s'abaisse vers le rampant pour maintenir une chaleur suffisante dans cette partie, qui est la plus éloignée du foyer. Dans les fours à plusieurs postes, où la température ne doit pas être uniforme, la sole, ayant la forme d'un rectangle très allongé, est couverte par une voûte en berceau dont les génératrices sont parallèles au grand axe du four, ce qui rend la construction plus facile.

f «O, Rampants. — Le rampant est placé dans Taxe du four; quelquefois on le rejette de côté pour dévier les flammes vers la porte de travail et diminuer l'action oxydante due aux rentrées d'air par cette porte. Quand la sole est large, on peut construire deux rampants de chaque côté pour mieux répartir les gaz.

La section du rampant doit être de 1/6 à 1/4 de celle de la grille. Parfois on le rétrécit pour augmenter la pression dans le four et s'opposer aux rentrées d'air par les portes ; c'est un tort : il vaut mieux obtenir ce résultat au moyen d'un registre

mobile placé dan;» le rampant ou dans la chemiaéei et qui ne crée pas une résistance permanente au passage des gaz.

«ei. Portoii. — Les fours à haute température n'ont en général qu'une porte de travail, placée de côté ; parfois on la meta l'extrémité du rampant, dans Taxe du four; on évite ainsi les rentrées d'air dans le laboratoire, mais le travail est plus difficile.

Lorsque la température doit être modérée, lorsque les nécessités de l'opération exigent un brassage complet ou Tintervention de Tair, comme dans les fours de grillage, on multiplie les portes et on en met souvent une rangée de chaque côté.

Dans les fours à plusieurs postes» les postes sont espacés de 1 m. 50 à 2 mètres, de manière qu'on puisse faire avancer la matière au moyen de ringards et de spadelles. Les embrasures des portes sont évasées vers Tintérieur pour qu'on puisse atteindre toutes les parties de la sole avec des ringards.

Malgré les divers moyens que nous avons signalés, il est presque impossible d'empêcher les rentrées d'air par les portes, et l'atmosphère d'un four à réverbère à tirage naturel est presque toujours oxydante.

!«!•. Pont. — Le pont est la partie des fours à réverbère qui se dégrade le plus vite : on le fait souvent creux, de façon à ce qp'il soit refroidi par un courant d'air ; parfois même on y place une caisse en fonte à circulation d'eau. La sole est en général établie sur une voûte ; quand elle est très exposée aux corrosions, on la forme d'une plaque de fonte qu'on recouvre d'un garnissage convenablement choisi et que l'air refroidit par dessous. Les embrasures des portes sont garnies de cadres en fer, et on place devant des taquets en fonte qui puissent supporter le choc des outils.

Les parois intérieures sont en briques réfractaires : on les entoure de maçonnerie ordinaire, de façon à foimer un massif en forme de parstllélipipède. Ce massif, que la dilatation disloquerait, est cerclé par de fortes armatures en fer. Dans les fours à haute température, il vaut encore mieux réduire au minimum le volume des maçonneries et entourer la chemise réfractaire d'un revêtement complet en tôle épaisse ou en plaques de fonte.

s 2. — FOURS A FOYERS SÉPARÉS 141

ies. Brassage utéeaniqae. — Dans les fours à réverbère, les pertes de chaleur par les parois sont très importantes, le laboratoire offrant une surface très grande par rapport à son volume. Aussi, dans un four faisant un travail déterminé, la consommation de combustible est loin de croître proportionnellement à la production, car une grande partie est brûlée uniquement pour maintenir la température des maçonneries. Dans un four à puddler, par exemple, la consommation par jour reste à peu près la même, que Ton fasse dix ou douze opérations. On conçoit donc le grand avantage qu'il y a à élever la production d'un four à réverbère, soit en augmentant sa charge, soit en rendant les opérations plus rapides. On est arrêté, à ce double point de vue, par les difficultés du travail et les limites naturelles des forces de Touvrier. L'emploi des fours à brassage mécanique diminue ces difficultés. Parfois on adapte à des fours fixes des agitateurs mécaniques qui brassent les matières étendues sur la sole et remplacent le travail de l'homme. Dans d'autres fours, la sole est circulaire et reçoit un mouvement de rotation assez rapide pour assurer le brassage. Parfois, le laboratoire tout entier est constitué par un cylindre mobile autour de son axe. Ces appareils fonctionnent comme les réverbères ordinaires et n'utilisent pas mieux la chaleur ; mais, pour les opérations qui exigent un brassage énergique, ils diminuent ou suppriment la fatigue de Touvrier: par suite, on peut y traiter de plus fortes charges et leur donner de plus grandes' dimensions, ce qui procure une économie de combustible et de main-d'œuvre.

En revanche, on a une augmentation des frais de construction et d'entretien.

104. Four« lournantif aniérieaiu.ii pour la eiiissoii des eitiaents. — Les fours tournants procurent, dans le traitement des matières sèchesou peu humides (avec emploi d'une faible quantité de fondants) que Ton trouve en grande quantité aux Etats-Unis, une économie considérable de main-d'œuvre par rapport aux fours fixes, lesquels conviennent mieux, de leur côté, pour les matières riches en fondants que Ton rencontre en Europe. Aussi^ bien qu'ils consomment plus de charbon que ces derniers, les fours tournants sont-ils très employés en Amérique, en raison surtout de la cherté de la main-d'œuvre dans ce pays.

Le tableau ci-après montre la production journalière des

divers systèmes de fours en usage aux Etats-Unis pour la cuisson des ciments^ avec la dépense en main-d'œuvre et en charbon par baril de 164 litres produit :

DépenM par baril Main-d'œuvre Charbon

Four intermittent.

— ooBtina

— tournant..».

Production par jour

15 à 30 barils » f. 45 à f. 65

En outre de Téconomie de maiiihd'œuvre, le fonctionnement en procure une autre, estimée à fr. 07 par baril, et qui provient d'un amortissement moins élevé : en effet, deux fours tournants ont une production sensiblement égale à celle de cinq fours ordinaires.

Quant à l'excédent de dépense de combustible qu'exige le fonctionnement, il provientdu grand volume d'air employé pour la combustion, de la température élevée des gaz à la cheminée, enfin de la perte de chaleur par rayonnement.

Lafig. 67montre une disposition de four tournant employée à Sanducky, aux Etats-Unis, pour le traitement . des matières humides. La bouillie renfermée dans les récipients situés à gauche est refoulée graduellement par une pompe dans le four, où

Coolma cyindei"

CéJci^^^cj^inder

jig. 67'. —- Four tournant pour le traitement des matières humides.

elle est séchée, dépouillée de son acide carbonique et calcinée ; les scories s'écoulent par la partie inférieure.

Pour le traitement des matières sèches, on emploie en Amérique le four représenté lîg. 68, qui découle du four Ransonne, breveté en Angleterre dès 1885 ; mais il a des dimensions plus grandes que ce dernier, et il est chauffé au charbon pulvérisé au lieu de Têtre au gaz de gazogène ; pour réduire la main-d'œuvre, il fonctionne d'une façon entièrement mécanique.

La durée du passage des matières dans ce four, qui a une température très élevée, est seulement ^e 3 heures pour un appareil de 12 m. de long et de 1 m. 40 de diamètre, faisant 1 tour par. minute ; dans les fours fixes^ la caleinaticm dure de 3 à 6 jours. La production du four tournant est donc beaucoup plus grande (elle- s*élève à 4 t. par heure dans l'appareil de 12 m. ci-dessus) ; en outre, le produit obtenu renferme une proportion de matière active plus grande, et au contraire moins de scories ; ses composés chimiques sont aussi plus stables.

Fig. 68. — Four tournant pour Je traitement des matières sèches.

Ces résultats justifient le. développement pris par ce système de four en Amérique ; il n'y a presque plus, au contraire, de fours tournants en Angleterre, où cependant celui de Stokes pour matières humides a obtenu aune époque assez récente un certain succès.

f G*. Fours à bauquetlos. — Les fours de galère, ou fours à banquettes, sont employés lorsqu'on veut chauffer une matière envase clos. Ils se composent d'une enceinte rectangulaire ou ovale, recouverte d'une voûte. La grille est au milieu et en contre-bas, entre des banquettes sur lesquelles on place des creusets, des moufles, des caisses contenant la charge. Les cheminées sont aux angles, de façon à bien répartir les flammes. Parfois, on cherche à les rabattre sur les banquettes, en ouvrant dans celles-ci de petits conduits qui communiquent avec une galerie aboutissant à une cheminée unique.

La température dépendra du rapport entre le volume du four et la surface de la grille. Les dimensions sont limitées par la

nécessité d'avoir une températare suffisante dans toutes les par-, ties du laboratoire. Aucun point de celui-ci ne devra être trop éloigné de la grille. La forme doit être étudiée de manière à augmenter autant que possible la charge, c'est-à-dire le volume relatif occupé par les vases clos.

Ceux-ci doivent avoir des dimensions transversales assez faibles pour que la chaleur pénètre jusqu'au centre.

On peut rattacher à la même catégorie les fours à cornues ou à tubes, comme les fours de distillation du zinc, ou ceux dans lesquels on produit le gaz d'éclairage. Dans ces appareils, les vases clos ont la forme de tubes soutenus seulement par les deux bouts. On peut en placer plusieurs rangées superposées; la grille est en bas, et la flamme monte entre les tubes. La place est mieux utilisée que dans les fours à banquettes, et la charge plus forte, relativement au volume.

Dans tous ces fours, le chauffage n est pas méthodique. En outre, l'emploi des vases clos est très désavantageux, parce que les matières ne reçoivent la chaleiir qu'indirectement. Le combustible est donc très mal utilisé.

ten. Fours à alaudiors. — Les fours à alandiers se composent d'une chambre assez élevée, dont la section horizontale est un rectangle ou un cercle ; elle est recouverte par une voûte percée d'une ou plusieurs cheminées. Les foyers sont disposés autour du four ou sous la sole, et les flammes traversent le laboratoire de bas en haut.

On entame les matières de toute la hauteur, en ayant soin de ménager des passages pour les gaz ; pour faire cette opération, il faut entrer dans le four par une large porte qu'on mure, une fois le chargement eflectué. Parsuite, ces fours ont une marche discontinue, c'est-à-dire qu'on les laisse refroidir complètement après chaque opération.

Ces arrêts occasionnent de grandes dépenses de combustible, car toute la chaleur emmagasinée par les parois est perdue.

Les fours de cette espèce doivent en général se chauffer graduellement, et il y a avantage à les faire le plus grands possible.

De cette façon, pendant la première partie de l'opération les gaz ayant à traverser une grande masse de matières peuvent sortir froids ; ce n'est qu'à partir du moment où toutes les parties

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du four sont échauffées que la perte de chaleur devient importante.

Les dimensions sont limitées par la difficulté d'obtenir une température égale dans une enceinte trop vaste. Il faut notamment que les flammes pénètrent bien jusqu'au centre du laboratoire. Pour obtenir ce résultat, on place quelquefois les foyers dans des chambres voûtées, ménagées sous la sole: les flammes arrivent alors par des carneaux traversant la sole, et peuvent déboucher au centre môme du four. Cette disposition permet d'agrandir la section horizontale sans inconvénient. Ces fours reçoivent souvent plusieurs cheminées, disposées en divers points de la voûte pour mieux répartir les flammes.

107. Fonrii à euve. — Les fours à cuve à foyers latéraux se composent d'une cuve prismatique ou évasée, où l'on charge les matières par Torifice supérieur, pourles retirer par des ouvreaux situés à la base ; elles descendent à mesure que la place devient libre au-dessous. A une faible hauteur au-dessus du sol, la cuve reçoit les gaz d'un ou plusieurs foyers latéraux. Ces gaz parcourent la cuve de bas en haut et sortent à la partie supérieure. La cuve est souvent surmontée d'une cheminée, à la base de laquelle est une porte pour le chargement des matières. On voit immédiatement que ces fours réaliseront le chauffage méthodique ; mais leur volume est limité par toutes les considérations que nous développerons tout à l'heure à propos des fours à cuve ordinaires. On ne peut y réaliser que des températures modérées, parce que le tirage ne peut être actif, à cause de la résistance offerte par la longue colonne de matières remplissant la cuve. Ils sont employés pour les calcinations, quand on ne peut adopter les fours à cuve ordinaires, ce qui est très rare : ce cas se présente pour la calcination de la calamine et pour celle de l'argile réfractaire.