MACHINES SOUFFLANTES

La marche d'un four à cuve dépend essentiellement de celle de la soufflerie qui lui fournit l'air. Nous avons vu comment on peut calculer le volume et la pression de cet air d'après les di-

mensions et la consomaiation du fourneau. L'étude des machine» soufflantes est du ressort de la mécanique : nous nous bornerons à quelques remarques sur les types qu'il convient de choisir danschaque cas«

9ÏÏ9. Tjpes prineipaiix. — On peut rattacher les machines soufflantes à troi§ catégories principales : 1^ les machines à eau, simples, où Feau sert à la fois de DQoteur et de garniture, comme dans la trompe, le chapelet, etc. ; 2^ les machines à eau, à moteur spécial, qui se composent de deux parties : un appareil soufflant où Teau sert de garniture, comme dans la cagnardelle, et un appareil moteur qui Taetionne et qui peut être quelconque ; 3^ les machines à garniture sèche, comme les soufflets et les machines à piston.

Pour les fours à cuve de dimensions modérées, on peut employer les machines à eau, qui ont l'avantage d'être solides, faciles à construire et à réparer. Si on dispose d'une chute de plus de 5 mètres^ on choisira la trompe, qui est la plus simple. Une trompe bien construite donne un volume d'air à peu prèg égal au volume d'eau qu'elle débite ; la pression est celle d'une colonne d'eau ayant une hauteur dix fois moins grande que la chute : cependant il est difficile de réaliser une pression supérieure à 18 centimètres de mercure.

Avec une chute plus faible, on devra employer un moteur hydraulique spécial, et on aura le choix entre un grand nombre de machines à eau. La meilleure parait être la cagnardelle, qui peut donner 35 mètres cubes par minute avec une pression de 3 à 4 centimètres de mercure.

Les machines où l'eau ne sert que de garniture peuvent nalli* rellement être mises en mouvement par des moteurs à vapeur.

Quand le four n'offre que peu de résistance au passage des gaz, comme c'est le cas pour les cubilots de faible dimension, on peut employer aussi des ventilateurs.

Lorsqu'on a besoin de pressions fortes, il faut recourir aux machines à piston, lesquelles conviennent dans tous les cas. Elles peuvent être actionnées, soit par un moteur hydraulique, soit par la vapeur : ce dernier cas est le plus fréquent. — Nous reviendrons sur les machines à piston en étudiant l'installation des hauts-fourneaux à fer.

s 5. —FOURS A ENCEINTE UNIQUE ET A AIR SOUFFLÉ 18T

990. Rendement. — Quand on veut calculer la force nécessaire pour alimenter un four à cuve, il faut tei^ir compte à la fois du rendement du moteur et de celui delà machine soufflante. Si V est le volume engendré par le piston, P la pression at-

P mosphérique et P' la pression dans le porte- vent, V — serait

le volume théoriquement fourni par la machine à chaque coup de piston : mais en réalité, à cause de Timperfection des garnitures, elle ne fournit qu'un volume plus faible v. Le rapport

-— est ce que nous, appellerons le coefficient de rendement en

volume : il atteint 0,85 dans les machines soignées et bien entretenues et peut s'abaisser jusqu'à 0,40 dans les cas les plus défavorables ; en moyenne, on peut le prendre de 0,76 quand on fait le projet d'une installation, afin de ne pas avoir de mécompte. Appelons K ce coefficient et Q lenombre de mètres cubes d'air que le fourneau doit recevoir réellement i)ar seconde : il faudra

calculer la machine pour donner un volume théorique égala- ;

dès lors, si k est la pression évaluée en centimètres de mercure^ la force en chevaux sera de :

eisim est le coefficient d'effet utile du moteur, elle deviendra :

' mk 75

Le rapport — est ce qu'on peut appeler l'effet utile total de Tap-

T/ln

pareil : il peut être de 0,50 à 0,60 pour les bonnes machines à vapeur. Avec les moteurs hydrauliques, il ne dépasse pas 0,30^ et il descend à 0,10 pour certaines machines primitives, comme la trompe.

)99l. Oendnites de vent. — Les conduites qui réunissent la machine soufflante au fourneau, et qu'on appelle porte-vent, doivent être assez larges pour que la vitesse de Tair n'y dépasse pas 10 mètres par seconde. En général, on donne à une partie de ces conduites un diamètre assez fort pour que leur grand

volume serve de régulateur à la pression (1). Les tuyaux de faible diamètre peuvent être en fer-blanc ou en zinc ; les gros sont en fonte ou en tôle rivée et goudronnée.

Le porte- vent se termine par une partie rétrécie qu'on appelle buse et qui s'engage dans la tuyère du fourneau : elle doit pouvoir se retirer à volonté. Nous renvoyons pour l'étude de ces détails, ainsi que pour celle des procédés de chauffage de l'air, au chapitre des hauts-fourneaux à fer.

Il se produit sur tout le trajet de Tair, entre la machine et le four, des pertes qu'on peut évaluer en moyenne à 10 0/0 environ, et dont il faut tenir compte dans le calcul du volume d*air nécessaire. Du reste, on devra toujours donner à la machine un excès de puissance, pour ne pas être obligé de la surmener, car toute avarie grave se traduirait par des arrêts très préjudiciables. Pour là même raisonnes machines soufflantes devront être construites très solidement.

Si nous considérons un four à cuve de moyenne dimension, exigeant une pression de m. 10 de mercure, la force théoriquement nécessaire pour lui fournir un mètre cube d'air par seconde serait de 18 chevaux. En tenant compte du rendement et des pertes, il faudra une machine à vapeur de 40 chevaux pour faire ce service ; avec une machine hydraulique, il faudrait une chute représentant 80 chevaux. Si on veut calculer la force d'après la consommation du fourneau, il faudra 50 chevaux environ par tonne de charbon brûlée par heure si Ton marche à la vapeur, 100 chevaux si on utilise une chute d'eau. Ces nombres varieront proportionnellement à la pression ; on pourra les réduire de moitié par un four de faible hauteur, et il faudra les doubler pour un grand haut-fourneau

999. Cbarbon pnlTérisé. — La houille réduite en poudre fine peut être mise en suspension dans un courant d'air. Si l'on dirige ce courant dans un four incandescent, les poussières brûleront: on obtient ainsi comme une sorte de gaz qui apporte en même temps l'élément combustible et l'élément comburant ; la combustion est vive et complète à cause du mélange intime et de la grande étendue relative des surfaces de contact ofiertes à l'air par les petits grains de houille.

(1) On trouvera dans les données numériques les formules relatives aux pertes de charge dans les conduites, ainsi qu'au débit des buses.

s 5. — FOURS A ENCEINTE UNIQUE ET A AIR SOUFFLÉ 18»

Ce systèmea été employé jadis pour chaufferies fours s» puddler rotatifs, système Crampton. Il ne s'est pas répandu en métallurgie, mais depuis quelque temps on l'a repris en Allemagne pour le chauffage des chaudières et oa a construit divers types d'appareils k cet effet.

Fig. 76. — Appareil ScbwarUkopfl'.

i Trémie contenant la charbon pulvérisé ; elle est fermée à sa parlie inférieure par une lame élastique c. maintenue par la vis b et par la lame d, qui porle lapartie ï ressorte, — f, tambour muni de brosses en tll d'acier. — g, marteau fixé sur l'arbre, et qui à cbaque révolution vient écarter la pièce h cl permet à une certaine quantité de charbon de tomber à la partie inférieure de la trémie, d'où le tambour f la projette dans la cbambrc de combustion k. — m, n, 0, arrivée de l'air. — pp, parois du foyer munies de pièces réfractaires qq (cas de foyer intérieur).

Dans les fours primitifs, l'air soufflé arrivait par «n courant

horizontal, dans lequel une trémie laissait tomber une nappe de charbon en poudre.

Pour obtenir un bon mélange, il est utile de tamiser la houille, afin de la bien répartir dans le courant, mais les tamis s'engorgent lorsqu'ils sont immobiles; il faut leur imprimer des secousses régulières.

L'appareil Wegener réalise ces conditions sans l'emploi de forces motrices autres que celles qui rééultent du tirage de la cheminée. L'air est appelé par un tuyau horizontal au sommet duquel la houille tombe d'une trémie fermée par une toile métallique.

Au bas du tuyau se trouve une roue à palette formant turbine, que le courant d'air fait tourner ; Taxe de cette roue porte deux petites cames qui viennent secouer le tamis à chaque rotation. L'air chargé de poussière se rend ensuite à la chaudière par un tuyau horizontal ; il débouche à côté d'un second tuyau amenant un supplément d'air pour achever la combustion, puis les flammes traversent une série de cloisons en chicane.

Cet appareil pourrait aussi bien marcher avec un courant d'air forcé ; il suffirait de donner à la turbine un rôle actif au lieu d'un rôle passif; on la transformerait en ventilateur aspirant et foulant, et on la ferait tourner par une force motrice extérieure.

C'est ce qui a lieu dans l'appareil SchwartzkoplT représenté fig. 76, et dont le fonctionnement est suffisamment indiqué par la légende qui accompagne la figure.

Ce système de chauflfage ne peut s'employer qu'avec des houilles pures, donnant peu de cendres. Il faut aussi que l'allumage en soit facile, de sorte qu'il convient surtout aux houilles flambantes. Il faut remarquer que les charbons purs à longue flamme sont précisément les plus faciles à brûler dans les foyers métallurgiques ordinaires; il y a peu d'intérêt pratique à adopter des appareils plus délicats ; leur emploi ne pourrait être sérieusement motivé que s^il s'agissait d'utiliser des combustibles de cette nature donnant beaucoup de menu fin pour être brûlé sur une grille.

993. Combustibles liquides. — Le pétrole, les huiles retirées de la distillation des schistes bitumineux ou de celle des goudrons recueillis comme sous-produits dans la fabrication du gaz, constituent des combustibles très riches, qui sont composés

s 5. — "POURS A ENCEINTE UNIQUE ET A AI|l SOUFFLÉ 191

-d'hydrocarbure plus ou moins condensé, ayant des points de li- <[uéfaction et des densités croissantes. La distillation a pour but de séparer les divers termes de la série. Les plus légers sont des «ssences très inflammables et d'un maniement dangereux, qui ne servent guère au chauffage que pour de petits appareils de laboratoire. Les huiles légères, un peu moins inflammables, sont le plus souvent réservées pour l'éclairage, parce qu'elles brûlent facilement. Le chauffage industriel utilise surtout les huiles lourdes, qui ont moins de valeur à mesure que l'hydrocarbure est plus condensé : la combustion complète est plus difficile à obtenir, et il peut se déposer du noir de fumée. C'est ce qui rend ces huiles impropres à l'éclairage ; elles s'enflamment aussi à des températures un peu plus élevées.

Pour obtenir une bonne combustion, il faut arriver à réaliser un mélange intime avec l'air. Le plus souvent on est amené à pulvériser l'huile ou à la volatiliser ; ce sont alors des vapeurs qui viennent brûler, et elles se comportent à peu près comme un combustible gazeux.

Dans les appareils ou procédés destinés à brûler les combustibles liquides, on peut distinguer 3 catégories :

10 les foyers alimentés avec le pétrole liquide ;

2^ les brûleurs alimentés avec le pétrole pulvérisé ;

30 les brûleurs qui utilisent la vapeur de pétrole.

l^ Le type des foyers à pétrole liquide est la grille de Sainte- Claire Deville, qui sert à chauffer les fours de laboratoire. Le pétrole liquide coule en minces filets venant d'un réservoir et vient tomber sur une plaque en fonte inclinée. En face de chaque filet de pétrole, la plaque perforée laisse arriver un jet d'air.

Léqende — / conduite d amenée JeJ^u/7e i. rolinei derefJ^ye -. J. cojidwfde vêpeur^ ^. Yêhe dere'fhje - S. jilajue de y^^rde destinée â e'yjter les pertes dJiwJt.

Fig. 77. — Brûleur type pour combustibles liquides.

Pour mettre l'appareil en train, on introduit par ces orifices des étoupes imbibées de pétrole que l'on enflamme, puis on laisse

couler d'abord très lentement le liquide. Il faut avoir soin de maintenir les étoupes enllammées jusqu'à ce que le four soit chauffé, sans quoi il pourrait se produire des mélanges détonants. L'écoulement du pétrole se règle facilement avec des robinets placés sur chacun des petits entonnoirs qui reçoivent le liquide tombant du réservoir.

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L ejtnde > t . pàssâ^t dt l 'hmle ^ d.pêssjt ' qe de h Yy)eur^ a ré ccardlaïérsl recevant Je hiycm démenée deJ'Jimle^l.Jli.trous de neiioyê^e

Fig. 78 à 82. — Application de brûieurs à pétrole aux locomotives

du chemin de fer d'Oraja au Pérou.

On peut appliquer ce système en grand à tous les fours à réverbère. Le foyer est alors remplacé par une plaque fixée un peu au-dessous de Tautel, dans un compartiment muni de portes pour le nettoyage. Les entonnoirs servant à faire tomber le pétrole sont fixés dans la voûte du foyer, et une série de regards latéraux amènent Tair de combustion. Une fois le four échauffé, le liquide qui tombe sur la plaque s'y vaporise et vient brûler au-dessus de Tautel. On pourrait ménager aussi des arrivées d'air par le pont.

Dans le four Dornsberg, employé pour fondre le fer en creuset, le pétrole tombe en cascade sur une série de petites auges en poterie, et Tair arrive par des fentes entre ces différentes auges. (iCS fours peuvent donner une température suffisante pour la fonte de l'acier, surtout lorsqu'ils sont munis de régénérateurs ; un petit four de ce genre a été employé pour fondre le nickel pur.

La flamme obtenue dans ces appareils est souvent fuligineuse, parce que l'air ne pénètre pas assez intimement dans les vapeurs de pétrole qui se produisent en masse. Pour améliorer la com-

bustion, on peut faire tomber dans les entonnoks quelques gouttes d'eau chaude : la vapeur d'eau, plus légère, divise les vapeurs d'hydrocarbure et les rend plus perméables. On voit immédiatement la flamme devenir blanche et claire,

2^ Dans les brûleurs à huile de pétrole pulvérisée, on injecte sous pression un mélange d'huile avec de la vapeur ou de Tair. On peut employer à cet usage toute espèce d'appareils imités de Tinjecteur Giffard. Le binileur Dietrich se compose de deux cônes concentriques ; dans le cône intérieur, pénètre un jet de vapeur ou d'air comprimé ; autour du tuyau qui amène la vapeur, est disposé un anneau avec plusieurs orifices de communication. Le i>étrole tombe goutte à goutte dans cet anneau et est pulvérisé et entraîné par le jet. Le mélange arrive alors àTextrémité du cône, où il est entouré par un second ajutage ; l'air de combustion pénètre entre ces deux ajutages, appelé par le frottement comme dans un bec Bunsen. Une roue permet d'avancer plus ou moins le cône intérieur et de régler l'arrivée d'air en modifiant la distance entre les deux ajutages. Au moyen d'une aiguille mue par une vis, on peut aussi obturer le cône intérieur et régler l'injection de vapeur.

Des fours de forme quelconque peuvent être chauffés avec un ou plusieurs brûleurs. Tous les brûleurs sont alimentés de pétrole par un réservoir unique, sur les tuyaux de départ duquel on place des valves permettant d'arrêter rapidement l'écoulement de riiuile. Une installation de ce genre figurait à l'exposition de Chicago.

On a récemment employé pour les locomotives un système mixte consistant à placer les brûleurs à pétrole au-dessus d'un foyer où l'on entretient une couche de charbon incandescent ; le pétrole sert alors à donner les coups de feu nécessaires au moment où l'on a besoin de plus de vapeur, tandis que la grille marche d'une allure toujours égale.

L'appareil le plus récent imaginé dans ce but est l'éjecteurmélangeur système Vétillard et Scherding (fig. 83). Le combustible s'y trouve pulvérisé au moyen d'une petite quantité de vapeur prise à la chaudière et d'une certaine quantité d'air qui estaspiréeautomatiquement par la tuyère centrale : cet air est en proportion voulue pour former un mélange parfaitement combiné et préparé à une combustion complète dès son arrivée dans le foyer.

tu CHAPITRE II, — EMPLOr, DBS COMBUSTIBLES

Des éjecteups sembiables sont momtés snir des kicomoUves des chemins de fer de l'Est et de l'Etat fraoçais : chaque machitte possède deux a[>pi>reils qui peuvent projeter ebacun jusqa'à 100 kg. de liquide par heure dans le foyer-

Fig. 83. — Brûleur Vélillard et Sclierdîng.

L'huile employée est de l'huile de goudron de retmt coûtant environ 40 fr, les 1800 kg. ; la quantité de rapeur produite par kg. est de It à 13 kg., de sorte que le supplément de vaporisation obtenu par ce mode de chauifage correspond à une puissance d'environ 200 chevaux.

Ce combustible est aussi économique que du charbon coûtant 30 fr. la tonne et vaporisant par kg. 8 litres d'eau ; il permet d'augmenter beaucoup la puissance des locomotives sans fatigue pour la chaudière et en ménageant les forces du chauifeup, et son emploi est ainsi très avantageux pour la remorque des trains lourds et à vitesse élevée actuels

Le carburateur Reiehhelm et Machlet réalise te mélange auprès du réservoir même. L'air sous pression est amené dans le pétrole, qui est légèrement chauffé par un serpentine vapeur oa par tout autre procédé. Le méliinge d'air et d'huile pulvérisée ti-averse une sorte de filtre constitué par des grilles superposées, de mani(>re à réaliser un bon brassage. On obtient de 1« sorte un véritable combustible gazeux qu'on désigne sous le nom d'air carburé et qui peut être utilisé et distribué comme le gaz d'éclairage.

Par suite de la détente de l'air, il se condense de l'eau et de l'essence. Ces liquides, au sortir de l'appareil, sont reçus par une conduite latérale qui les fait retomber dans le réservoir intérieur, où l'eau se sépare par différence de densité.

3* Les brûleurs Seigle sont fondés sur un principe très différent Les huiles que Ton brûle sont préalablement vaporisées, cette Taporisation s'obtient par la chaleur. L'huile esi injectée dans une enveloppe annulaire en bronze, où elle serpente autour de plusieurs cloisons^ et de là elle passe dans le tuyau central qui amène la vapeur à l'extrémité du brûleur ; au-dessous de ce tuyau, se trouve un réservoir où on peut verser du pétrole et le brûler au début pour chauffer le brûleur. L'air arrive k Textrémité par une fente. Pour le chauffage des chaudières, on prolonge la flamme eh ajoutant à la suite du brûleur une série de cônes séparés par des fentes où arrivent de nouveaux accédeurs. L'appareil est logé au milieu d'un cylindre intérieur et entouré de tous côtés par l'eau à chauffer ; dans lesr loors métallurgiques^ on pourrait ménager des arrivées d'air à travers les parois an voisinage de Texirémité du brûleur. Le brûleur <Dst monté sur une e^èce de lyre dont les branches creuses servent à l'arrivée du pétrole comprimé. 11 peut pivoter sur ses tuyaux et s'orienter dans tous les sens après l'allumage ; on peut donc s'en servir comme d'un chalumeau incliné qu^on placerait dans la voûte du four.

Quoiqu'on puisse l'incliner ainsi à volonté, il marche cependant mieux quand il est vertical.

Ajoutons que le brûleur Seigle a été combiné surtout en vue de Téclairage. Il donne une flamme brillante, mais la combiistîon n'y est pas complète.

La pulvérisation parait en somme la solution la plus rationnelle pour le chauffage des fours^ et dans la plupart des usines il ne sera pas difficile d*avoir à sa disposition, pour réaliser cette pulvérisation, soit de la vapeur, soit de l'air soufflé. La pulvérisation à Fair exige que Tair ou le pétrole soit légèrement chauffé ; elle offre encore peulr^tre l'inconvénient d'introduire un excès d'air:

Il est utile que Thuile soit filtrée à l'avance à travers des tamis ou des couches de paille de fer, sans quoi les petits orifices des brûleurs pourraient être exposés à s'engorger. On peut d'ailleurs disposer le brûleur de manière qu'il soit facile de le remplacer, pour procéder au dégorgement des orifices obstrués.

Remarquons encore que les brûleurs Seigle ont été alimentés surtout avec des huiles minérales brutes, contenant des éléments retativement volatils. Il n'est pas certain qu'ils marcheraient

aussi bien si Fon employait exclusivement des huiles lourdes.

M. SerpoUet a appliqué avec succès en 1898 le chauffage aux huiles lourdes à une voiture de tramway ée la Compagnie générale des Omnibus de Paris : Thuile était vaporisée dans le brûleur même, comme dans le système Seigle ci-dessus. La voiture pesait 16 tonnes en charge ; la consommation d'huile, sur une ligne encombrée et très chargée, était inférieure à 2 kg. par kilomètre parcouru : c'était environ la moitié du, poids de coke dépensé par les autres automotrices à vapeur à générateur Serpollet en usage sur la même ligne. Le prix de cette huile étant environ le double de celui du coke, le prix de revient des deux modes de traction était ainsi le même pour le combustible.

Il résulte d'autre part des différentes applications faites en grand qu'une tonne de charbon peut être remplacée^ suivant la qualité, par une quantité de pétrole variant de 400 à 600 litres. Pour les fours à haute température, le pétrole, ayant un grand pouvoir calorifique, offre relativement plus d'avantages, et 400 litres équivalent à une tonne de bon charbon. En Amérique, où les 100 litres coûtent moins de 2 francs, il y a évidem- • ment économie à employer le pétrole par rapport à du charbon à 15 francs la tonne. Dans nos pays, où Fhectolitre d'huile lourde coûte rarement moins de 8 à 10 fr., la comparaison n'est pas possible au point de vue du prix, et ce mode de chauffage ne peut jouer qu'un rôle tout à fait accessoire, au moins en métallurgie. Mais il présente certains avantages qui pourront le faire adopter dans quelques cas particuliers. Il est, par exemple, d'un maniement beaucoup plus facile et plus souple que le charbon : Textinction et l'allumage d'un four sont ainsi beaucoup plus rapides ; on peut donner aisément des coups de feu et faire varier la température en proportionnant la dépense à l'effet que l'on doit obtenir. Dans les fours à marche intermittente, on est ' obligé d'entretenir toujours le foyer, et on brûle beaucoup de charbon en pure perte ; dans ces conditions, la dépense de pétrole deviendra relativement beaucoup plus faible pour les températures très élevées, comme celle de la fusion de l'acier. Pour ce travail^ les fours à foyer ordinaire sont insuffisants, et on ne peut employer de charbon que dans des fours Siemens ; ceux-ci ne marchent bien qu'à condition d*être volumineux et de fonctionner d'une manière permanente. La fusion de l'acier n'est donc pratique par ce procédé que dans des usines ayant une forte pro-

s 3. — FOURS A ENCEINTE UNIQUE ET A AIR SOUFFLÉ 197

duction. Avec le pétrole, on peut faire marcher des fours de petit volume, permettant de fondre de petites charges avec une

marche iatemiittente. Aussi l'a-t-on souvent adopté pour les fabrications de moulages d'acier ou l'on n'opérait que sur de petites quantités.

Le four à naphte représenté fig. 84 à 86, construit sur te principe du four Si©mens, est employé en Russie powr diverse» opérations métallurgiques.

Les combustibles gazeux employés en métallurgie sont :

1» Les gaz perdus des hauts-fourneaux ;

2° Ceux que Ton prépare par la combustion incomplète des combustibles solides dans dès foyers spéciaux appelés gazogènes.

19)94. G«z des liaut^-AMirneiuix. — Les gaz qui s'échappent des hauts-fourneaux contiennent en général 25 à 30 0/0 d'oxyde de carbone^ avec 15 à 20 0/0 d'acide carbonique : le reste se compose d'azote, l'hydrogène formant à peine quelques millièmes. — Leur pouvoir calorifique est de 600 à 700 calories. Il faut, pour brûler 1 kil. de ces gàz, Ok. 6>6 à ^ k. 75 d'air. La température de combustion peut être de 1500 à 1700® au plus.

Ces gaz sont presque toujours chargés de poussières entraînées : il est bon de les purifier pour faciliter la combustion et pour ne pas encrasser les appareils. A cet efl'et, on les fait passer dans de larges tambours en tôle où leur vitesse se ralentit et où les poussières se déposent : parfois on les lave en les faisant circuler au contact de l'eau ou en les exposant à une pluie d'eau dans des tuyaux verticaux. Ce traitement leur fait perdre leur chaleur sensible, qui est du reste presque toujours assez faible.

Ces gaz ne sont guère employés qu'au chaufiage des chaudières ou des appareils k air chaud. Leur température de combustion est trop faible pour certains fours métallurgiques ; ils sont en outre difficiles à brûler par suite de leur forte teneur en acide carbonique. M. de Ehrenwerth a proposé de les enrichir en les faisant passer à travers des gazogènes à cuve, où leur acide carbonique se décomposerait an contact da charbon rouge et régénérerait de Foxyde de carbone. Ils deviendraient alors propres à chaulTer les fours à haute température. Ce procédé pourrait rendre des services dans certains cas ; nous ne savons s'il a été appliqué en grand.

{ 6. — COMBUSTfBLES GAZEUX 199

9MB, Gmm des i^asoffënes. — Âa lieu de chercher à hrûler les 'Comibiastihies complètement âanâ des foyers ordiDaires, on petit les 9>rùler iaeompléteizient daaks des foyers spéciaux, de maaièpe :À transiEociBerfe carbone >eii oxydie de carbone et à dégager les hydrocaribiiines : on ohttent amsî des g&z «combustibles que Ton brûle dans les fours qu'il s'agit »de chauffer.

Par ce procédé on perd la chaleur dégagée pendant la combfistioa mcomplète, «Bsts «elle opérée cA ooispeasée par des avantages nombreux.

Suppesofis €psL'(m brâie de <5ette façon du carbone pur : il

faudra pour 1 de carbone — d'oxygène et — d'air. Le gaz pro-

duit contiendra donc à peu près 35 0/0 d'oxyde de carbone et 65 0/0 d'azote; sonpouvoir i>aloriiique sera de 844) calories et on aura 6 kil. de gaz par ML de charbon. La chaleur perdue sera de 2.400 calories, puisque le carbone pouvait en fournir 8.000, Cette perte sera réduite si on utihse les gae encore chauds : en effet ils sortent de ra.ppareil où se fait la comhustion incomplète À une température d'au moins 500% et 6 kil. de gaz à cette température contiennent plusse 600 calories à l'état de chaleur sensible. Ainsi la perte ne sera que de IBOi) calories, soit 23 0/9 de la chaleur qn aurait dégagée la combustion complète du carbone ; mais nous avons vu que dans les foyers ordinaires la combustion n'était jamais complète et que la perte de ce chef s'élevait en moyenne à 10 0/0 : ainsi, -si l'un parvenait à réaliser la combustion complète du gax, la perte de chaleur spéciale à ce système dechattilage ne serait que de 15 à 20 0/U, suivant qu'on emploierait les gaz plus ou moins chauds.

Si on fabrique le gaz avec de la bouille, la perte théorique sera relativemeaat moins grande, car on distillera sans perte les hydrocarbures auxquels la houille doit une partie de sonpouvoir calorifique.

En pratique^ on n'arrive pas à obtenir la transformation complète du carbone en oxyde fde carbone : il se forme toujours un peu d'acide carbonique. Le gaz produit avec une houille grasse contient en général^ en poids :

Oxyde de carbone 2S à 2o 0/0

Acide carbonique. ... 5 à 6 Hydrocarbures ..... 2 à 3

Hydrogène à 0,6

Azote 65

Son pouvoir calorifique est de plus de 1000; on en obtient environ 5 kil. par kil. de houille. La perte de chaleur totale sera donc de 25 à 30 0/0, suivant le mode d'emploi. Le poids d'air nécessaire à la combustion sera un peu inférieur à celui du gaz^ et par suite la température théoriquement développée sera de 2.000<^ environ, *

t«tt. Avantagées de la i;azéifleailoift. — Voyons maintenant les avantages de ce mode de combustion.

1^ Les combustibles impurs donneront des gaz aussi riches en oxyde de carbone que les combustibles les plus purs, car les cendres seront sans influence sur la composition des gaz ; elles ne feront qu'en diminuer la quantité. Par exemple, un combustible à 30 0/0 de cendres produira le même effet qu'un combustible pur, à condition de brûler 140 du premier pour 100 du second. Or, si on calcule la température de combustion des gaz dont nous avons donné la composition, on voit qu'elle atteint 1900*^ pour le gaz provenant du carbone pur^ qu'elle dépasse 2000<* pour le gaz de houille. Ces températures sont suffisantes pour presque toutes les opérations métallurgiques, et dans les fours ordinaires on ne peut les réaliser qu'avec des combustibles purs. Ainsi la gazéification permet d'utiliser les plus mauvais combustibles, même dans les cas où jadis on était forcé de recourir aux meilleurs.

2^ Il est facile de chauffer le gaz avant de le brûler, tandis qu'il n'est pas possible de chauffer à de hautes températures un combustible solide. Par ce procédé du chauffage préalable, on élève beaucoup la température de combustion, et on arrive à réaliser couramment des températures supérieures à celles que donnaient dans les anciens fours même les meilleurs combustibles. Ainsi la fusion de l'acier sur sole était à, peu près impossible dans les fours à réverbère ordinaires : on la produit facilement dans les fours à gaz, même avec de mauvais combustibles.

3° Nous verrons que les gaz offrent des facilités particulières pour chaufferies grandes enceintes : leur emploi permet donc d'agrandir les fours, ce qui procure de grandes économies de main-d'œuvre et de combustible.

Outre ces avantages généraux, les fours à gaz présentent encore pour certaines opérations des avantages particuliers, comme celui de pouvoir réaliser à volonté, par un mélange con-

s 6. — COMBUSTIBLES GAZEUX 201

venable d'air et de gaz, une atmosphère réductrice ou oxydante, de permettre le chaufiage direct des matières qui, comme le verre fondu, ne pourraient pas être exposées à la fumée, etc. Aussi l'emploi de ces fours se répand de plus en plus et trouve chaque jour de nouvelles applications dans toutes les industries : on peut considérer leur introduction dans la, métallurgie comme un des plus grands progrès réalisés de notre temps.

D'après ce que nous avons dit, tous les combustibles peuvent servir à alimenter les gazogènes : la seule différence entre les résultats produits est que le gaz sera d'autant plus riche que le combustible contiendra plus d'hydrocarbures. Dans certaines régions, on recherche pour cet usage les houilles à gaz et les bouilles pures ; les gazogènes sont alors plus faciles à conduire : le gaz étant natuirellement riche et abondant, on est moins exposé à voir les fours se refroidir si le gazogène fonctionne mal. Toutefois, à mesure que les ouvriers s'habituent à diriger ces foyers spéciaux, on reconnaît en général qu'il y a avantage à utiliser des combustibles médiocres : la différence de prix fait plus que compenser la diminution dans la quantité de gaz produite.

La gazéification constitue le meilleur et souvent l'unique moyen d'employer les houilles maigres, lorsqu'il faut chauffer de grandes enceintes, et d'utiliser les houilles très impures, les tourbes ou les lignites : on peut même alimenter les gazogènes arec de la sciure de bois et des déchets qui seraient sans aucune valeur.

GAZOGÈNES

Les gazogènes doivent avoir des dispositions différentes suivant qu'on veut y brûler des combustibles secs, comme les houilles, ou des combustibles humides, comme les lignites, les tourbes et le bois. Il y a lieu de distinguer en outre les gazogènes à tirage naturel et les gazogènes soufflés.

)99e. Condiilonfl i;énéralei9. — Pour gazéifier un combustible sec, il suffit de le brûler sous une épaisseur assez grande pour que l'acide carbonique ne puisse s'échapper sans traverser une couche de charbon rouge. L'épaisseur nécessaire est de m. 40 pour les charbons maigres ; elle atteint m. 50 ou

3M CHAPITRE □. — EMPLOI IffîS COUBUSTEBLES

OL. 60 poar les bouilles grasses, parce que âans ce cas tl resie i la surface uae couche asses épaisse, Tefroidie par la -âisliUaiioB des hydrocarbupes.

••S. Cwaiwi." ^ sXllc. — I^ .garog^e le ptss esployé pour la oombostioiB des houilles se coflipose d'uae txve vo&têe

GazogËne Siemens pour charboDs gras.

(fig. 87-88) dont le fond est fermé par une grille inclinée ; le devant est fermé par une cloison oblique, appelée poitrine. La voûte est percée de deux ouvertures ; celle de devant sert au chargement et est recouverte par une cloche, Tautre sert à la sortie des gaz et peut recevoir un registre pour isoler Tappareil des condniies; en outre, on ménage aussi dans la voûte de petits regards fermés par des tampons, qui permettent dobserver l'intérieur do four.

Le combustible, chargé sur la poitrine, glisse en formant un talus plus ou moins incliné et s'étale de lui-même sur la grille ; il s'échauffe en descendant. Les hydrocarbures volatils se dégagent dans la partie supérieure, où Tair ne peut arriver, et s'échappent sans altération ; le charbon rouge arrive sur la grille où il se transforme en oxyde de carbott-e si la c<>udie est assez épaisse.

W9B. Ffimc et ^toMnsiwns. — L'inclinaison de la poitrine et celle de la grille doivent varier d'après la nature du charbon. Celle de la poitrine varie de 60 à 73® : elle doit être d'autant plus forte que le charbon est plus coljant, parce qu'il glisse plus difficilement ; celle de la grille varie dans le même sens de 10 à 50^. C'est de ces deux éléments que dépendra surtout la bonne marche du foyer, et il faut les étudier ajrec soin pour chaque combustible nouveau.

La longueur de la grille, comptée perpendiculairement à la poitrine, varie (en projection horizontale) de m. 60 à m. 96 : plus elle est faible et plus il est facile d'obtenir une marche régulière ; la largeur varie de 1 à 2 m.

Si Ton considère la section transversale, là paroi de fond présente en général un ressaut de manière que sa base soit à peu près perpendiculaire à la grille, sans quoi la partie postérieure de celle-ci resterait inactive, Tair ne pouvant y passer sans tra^verser nne trop grande couche de charbon. Les parois latérales sont verticales on s'évasent vers le bas, pour faciliter la chute du charbon quand celui-ci est sujet à foisonner en s'échauffant.

Le chargemeni se fait par des trémies placées dans la voûte dn four, au-dessus de la poitrine. Ces trémies sont recouvertes par des cloches, et leur fond est fermé par des trappes qu'on manoMivre de l'extérieur ; on les tient pleines de charbon qu'on

fait tomber en ouvrant la trappe : comme à ce moment la cloche est fermée, il n'y a pas de rentrées d*air.

t30. Production. — Lorsque le tirage est naturel, il doit être assez lent, et on brûle en général de 1000 à 1100 kil. de houille grasse par 24 heures dans un gazogène de dimensions moyennes ; on a été jusqu'à 1400, mais il vaut mieux rester endessous de 1000 et augmenter le nombre des gazogènes affectés au service de chaque four. Avec les houilles maigres, on craint moins de brûler les goudrons, et il y a intérêt à forcer la production parceque le gaz est moins riche : on la porte à 1800 ou 2000 kil. ; on a même été jusqu'à 3000.

1981. Bèerassa^e. — Le décrassage de la grille doit se faire sans arrêter l'appareil et sans produire dans le charbon des vides par lesquels Tair affluerait et brûlerait une partie du gaz. Le procédé le plus général consiste à introduire par des orifices percés dans la poitrine une série de ringards formant fausse grille ; on enlève ensuite les barreaux de la vraie grille, et on fait tomber tout le mâchefer resté entre les deux. On peut faciliter cette opération en rendant la grille mobile autour d'une charnière qui permet de la faire basculer d'un seul coup.

Lorsque la grille est trop inclinée, on peut employer Tartifice que nous avons indiqué pour les foyeri^ ordinaires, c'est-à-dire laisser au fond un intervalle qui reste constamment obstrué par un talus de mâchefer, dont on enlève la base à des intervalles réguliers.

Pour les combustibles pulvérulents, on remplacera la grille à barreaux par une grille à gradins : la forme générale du foyer ne sera pas changée.

193)9. OasEogène» à poitrine ouTertc. — Pour les charbons non collants (anthracites, houilles sèches, lignites), on emploie en général le type de gazogènes représenté (fig. 89-90). Il n'a pas de grille : la partie inférieure de la poitrine est formée par des plaques entre lesquelles peut passer l'air ; on modère l'appel en plaçant des briques entre ces plaques. Le décrassage se fait par l'espace resté libre au-dessous de la dernière plaque. Comme l'air n'entre que par devant, il ne peut pénétrer très loin de la poitrine : aussi la distance entre les deux faces, qui est

î 6. - COMBUSTIBLES GAZEUX Î05

de 1 m. sur la figure, est souvent réduite à moins de 0, 50. La production est en général plus faible que dans les gazogènes à grilles ; avec les houilles flambantes, elle ne dépasse guère 8 à 900 kil. par 21 h. ; quand on brûle des ligniles ou des anthracites on la pousse jusqu'à 2000, la gaz produit étant beaucoup moins riche.

Fig. 89-90. — Gazogène Siemens pour charbons maigres.

•33. Couilaitc d'un gHzoKène. — Lc chauffeur charge d'un gazogène n'a autre chose y faire qu'à charger et â décrasser très régulièrement. Si la marche est bonne, l'intérieur du foyer, vu d'en haul, doit toujours être noir, car ia couche supérieure est occupée par du charbon frais qui distille, et si le feu y montait, c'est que le tirage serait trop fort, etil y auraitdu gaz brûlé. Au moment du chargement, il faut étrangler un peu le tirage, pour créer une pression intérieure qui empêche l'air de pénétrer par les orifices de chargement et de produire des mélanges explosifs. Lorsque la production de gaz se ralentit ou que celuici devient pauvre, il faut bien se garder de piquer le feu et de l'activer comme dans un foyer ordinaire ; on obtiendrait un résultat inverse de celui que l'on rechercherait : le seul remède est de charger pendant quelque temps du charbon plus pur on plus riche en matières volatiles, jusqu'à ce que la marche soit redevenuc normale. Du reste, en prévision de ces éventualités, il est bon d'avoir toujours quelques gazogènes en réserve, et de ne pas borner leur nombre au strict nécessaire.

Uh cbaiiffeup dessert en général deux grilles. Les frais de la gazéification peuvent s'élerer à 5 Ir. enviro-n par gazogène et par jour. Un gazogène donnant âftft à 400 m' à Tlieure, le prix de revient par 100 m^ est de fr. 15.

l. Arrmiase. — On fait souvent couler à la partie antérieure de la grille des gazogènes une pluie d'eau qui tombe, dans le cendrier et le refroidit. La vapeur qui se dégage se décompose en traversant le foyer et donne de l'hydrogène qui enrichit le gaz. Eu outre le travail est moins pénible et le décrassage plus facile^ parce que la grille reste moins chaude et que les mâchefers n'y adhèrent pas : on peut réaliser de ce fait une économie de 10 0/0, qui aurait môme atteint dans certains cas 30 O/O.» Pour que l'arrosage produise de bons effets, il faut qu'on puisse régler facilement la venue cFeau ; le tuyau doit être muni d'un robinet à aiguille, manœuvré par ait pas de vis : la quantité d'eau convenable peut être de 30 à 50 litres par heure pour un gazogène brûlant dans le même temps^lOO kil. de houille. C'est surtout avec les combustibles maigres que Tarrosage est utile, parce que les gazogènes où on les brûle sont toujours plus chauds que ceux où il se produit des distillations.

Un peu de vapeur injectée peut encore empêcher la fusion du hiâchefer et donner des cendres pulvérulentes.

m^ C^azosènes 4 ^rPlle MMinée. — Le soufflage présente des avantages nombreux : il permet de forcer la production en augmentant Tépaisseur de la couche de combustible ; il assure une marche plus régulière ; il rené la pression intérieure des fours supérieure à la pression atmosphérique, ce qui est utile dans beaucoup d'opérations. On peut l'appliquer aux gazogènes à grille en fermant le cendrier et j plaçant une tuyère, La pression n'a pas besoin d'être forte, et on peut se servir d'injecteurs ou de trompes à vapeur (injecteur Koerting, trompe Siemens) : la présence de la vapeur d'eau en petite quantité est avantageuse parce que sa décomposition fournit de l'hydrogène. Ces sortes de gazogènes sont employés surtout pour les combustibles pulvérulents ou impurs, poussier de coke, anthracite, lignites^ tourbes. Comme la poussière, en se tassant, arrête le tirage, quand oa vémt la brûler sous une forte épaisseur il devient indispensable de recourir au vent soufflé.

I 6. — CCMBUSTIBLËS GAZEUX

itse. Gazoi;ènes iicmve. — Dans les gazogènes à grille soufflée, le décrassage ne peut se faire sans interrompre la marche. Pour ce motif, on préfère souvent les gazogènes à cuve. Le premier de ces appareils, construit par Ëbelmen, se composait

d'unie cuve de 4 m. de hauteur, ayant la forme d'un haut-fourneau (fig. 91) : on chargeait avec le combustible des fondants de manière à former avec les cendres des silicates fusibles qui sortaient par un trou de coulée. Ce gazogène convient bien pour le liois et pour les combustibles maigres et purs. PooT les ehartons gras, il faudrait adopter des formes propres à faciliter leur chute; po.«rr les menus, il faudrait dîminiier la banlieiEr. Ce procédé de fondre les eendres n'^est pas entré dans la pratique. En généiral, ou préfère les enlever à Fétat solide. D faut alors placer les tuyères assez haut pour qu'on puisse laisserlescendr«ss:'aeeainixIef'au-dessous, et les extraire à des intervalles assez éloignés par des portes situées à la base de la euve.

t^Fig. 91. — Gazogène Ebelmen.

939. G^suÊstÊgémm WmÊafe-Wjevke»ue^ex, — Le gazogène Buire- Lencauchez aéié employé en France dès 1884 pour alimenter des machines à gaz du type Simplex. C'est un gazogène à cuve et h grille à air soufflé, avec introduction d'eau sous la grille (fig. 92). La cuve cylindrique est cerclée de tôle et séparée de cette enveloppe par une couche de sable. Le charbon est chargé par la trémie. L'eau tombe d'abord dans on barreau creux, où elle s'échauffe (ce barreau creux n'existe pas dans tous les gazogènes Lencauchez) et de là dans le cendrier ; le trop-plein s'écoule par le tuyau S. L'air envoyé par un ventilateur arrive en C sur la surface de l'eau chaude et s'élève à travers la cuve, chargé de vapeur. Le gaz est lavé dans une colonne de coke. (Cet accessoire serait inutile dans beaucoup d'opérations métallurgiques). La charge se fait environ toutes les 4 heures, et le décrassage, par la porte P, une fois par 24 heures. Le gazogène consomme «nviron 100 litres d'eau par heure et le laveur SOO htres. On y brûle de l'anthracite ; le gaz a un pouvoir calorifique de 1519 calories (au m') et sa composition en volume est la suivante :

Fig, 93. — Gazogène Buire-Lencauchez {lype 1883).

H = 20 CO = 21 C'H' = 3,5 C'H* = 0,5 = 0,5 CO' = b - Az ^ 49,5 Lorsque les combustibles sont ti-op chargés d'eau, on ajoute à l'appareil un réservoir en tûle L, où la vapeur qui se dégage du combustible vient se condenser, pour de là s'échapper dans un caniveau V ; quant au gaz qui se rend avec la vapeur dans le réservoir, il retourne au gazogène par le tuyau N. Les gazogènes les plus perfectionnés de notre époque sont à

\ s 6. — COMBUSTIBLES GAZEUX ' 209

barrage ou à prise de gaz centrale, à enveloppe métallique (tôle), à bonne fermeture hermétique des gueulards, trémies de chargement et trous dépiquage, afin d'éviter les fuites de gaz. De plus, ils doivent être à cendrier fermé, môme pour marcher à air libre, afin d'utiliser le rayonnement de leurs grilles au chauffage de Fair primaire et de la vapeur d'eau qui vient d'un radier-bassin d'évaporation ; de sorte que le cendrier, fermé par une porte à double paroi, à matelas d'air isolant, devient un générateur et un surchauffeur de vapeur et d'air, pour fournir au moins 350 gr. de vapeur d'eau par kilogramme de houille chargée au gueulard, afin de bien assurer la production partielle de 35 à 45 0/0 du gaz à l'eau sans avoir recours à des complications mécaniques incompatibles avec la construction des gazogènes.

Les. grilles de ces gazogènes doivent être faciles à manœuvrer pour l'enlèvement des cendres et des mâchefers.

Les mêmes gazogènes peuvent marcher à l'air libre, comme être soufflés par ventilateurs, jets de vapeur ou autres souffleries ; mais, quand le combustible, par sa nature, est rebelle au traitement au gazogène et réclame une forte pression de venf, pour lui faire traverser la charge, le jet de vapeur ne peut plus être utilement employé, au-dessus des pressions de 50 à 60 mm. d'eau, attendu que la quantité de vapeur consommée par mètre cube d'air soufflé croit comme le carré des charges, et bientôt le volume de vapeur est tellement grand par rapport à celui de l'air, qu'il y a extinction complète, car au lieu de 350 gr. de vapeur par kilogramme de houille, anthracite, etc., soit 140 à 150 gr. de vapeur d'eau par mètre cube d'ajr, on en a 3, 4-, 6 et 10 fois plus ; de là Tarrêt net des gazogènes par extinction. Les meilleures conditions pour souffler les gazogènes au jet de vapeur sont celles qui ne réclament que des pressions de vent de 15 à 25 mm. d'eau ; au-dessus de cette pression, il faut recourir aux souffleries mécaniques (1).

98S. Prix de revient.. — Le prix de revient de 1™^ de gaz de gazogène, pour le coke, l'anthracite et les houilles, est gé-

néralement le-— du prix de revient d'un kilog. de ces combusti-

bles; mais il faut 4""^ de ce gaz pour fournir l'équivalent de l'"^

(1) Etude sur divers gaz combustibles, par A. Lcncauchez. Extrait du Bulle' tin damai 1899 de la Société des Ingénieurs civils de France,

[le gaz d'éclairage, et 5°'^ pour équivaloir à 1 kg. d aothracite de choix.

Si l'anlhracite coiUe 40 fr. la tonne, le mètre cube de gaz produit revient h :

iOOO X 4

=0,01 fr.

Pour les combustibles inférieurs, comme les lîgnites, le bois et la tourbe, le rendement, en volume, de gaz, n'est que la moitié de ce qu'il atteint pour les houilles, soit 1,650 "^ à 2,318 "^ au plus, suivant les qualités.

Pour un bois sec coûtant 30 fr. la tonne et donnant 1 ,G50 "^ de gaz, le prixde revient du mètre cube est de :

•an». fiatMogèorm paar Is totirbc. — Pour les combustibles non collants, comme ia tourbe et le bois, os peut employer des

Fig. 93-94. — Four de puddiage au gai de tourbe.

{ e.~ COMBUSTIBLES GAZKUX !li

cuves prismatiques (fig. 93, 94}. Du reste, ces combustibles riches en eau et en oiatière volatile oe développent pas dans le gazogène une température trèsélevée ; les cendres ontdonc peu de tendance à s'agglomérer et le décrassage reste relativement facile. Aussi ce genre d'appareils convient bien pour la tourbe.

»t9. GKMogène WIIhmh. — Pour les houilles ordinaires, on peut employer le gazogéoe Brook et Wilson (ûg. 95 à 97).

Fîg. 95 à 97. — Garogène Brook el WïIsob.

C'est une cuve à section rectangulaire sevasant vers le bas. An centre est une double tuyère alimentée paruu injecteur Koerting; le gaz s'échappe par les parois, dans une enveloppe qui entoure toute la partie supérieure de la cuve. On peut y brûler 4000 kîl. par 24 heures. Le modede décrassage n'est pas encore très satisfaisant ; il occasionne des chutes de combustible.

941. Cifta«gèae de IIaIsihm. — La température élevée qui se développe dans les gazogènes soufflés agglomère les cendres et les fait adhérer aux parois. Pour éviter cet inconvénient, on a construit aux forges de Raismes des gazogènes où les parois delà cuve sont constituées par des bâches refroidies (âg. 98 k 102) ; de cette faconles m&cbefers n'y adhèrentpas et le décras-

afS CHAPITRE U. — EMPLOI DES COMBUSTIBLES

sage se fait facilement. La cuve présente des étalages qui empêchent le charbon de se tasser devant la tuyère. La houille y

Fig. 98 à 102. — Four de Raismes.

forme voûte et ne tombe pas pendant le décrassage, qui se fait foutes les sis heures par les portes du bas et dure à peine dix minutes. On referme ensuite les portes, et on crève la voûte de charbon par le haut pour recharger. La quantité d'air insufflée est d'environ lO""* par minute, ù la pression de 3 ou 4 centimètres de mercure. Cet appareilsemble mieux combiné que le précédent pour la combustion des houilles.

94*. Conelnsltm. — En somme, les gazogènes à cuve restent d'un emploi assez rare, saufpourlatourbe. La fusion des cendres, qui n'a pas été tentée, croyons-nous, depuis les premiers essais d'iibelmen, serait peut-être le meilleur moyen de leur assurer une marche régulière. Les gazogènes à gi'ille soufflée sont d'un usage fréquent pour les combustibles médiocres ; ils permettent de compenser leur qualité inférieure en augmentant la production. Toutefois, les difficultés du décrassage empêchent souvent de les employer pour les opérations qui demandent une température très élevée et où un arrêt momentané dans la produc-

s 6. — COMBUSTIBLES GAZfciUX 213

tion d'un des gazogènes peut déterminer le refroidissement du four. Pour ces opérations difficiles, on préfère employer le gazogène ordinaire et y brûler de bon combustible toutes les fois que la situation de l'usine le permet.

t48. Kmploi d'an T^enttlateiir aspirant, -» Si Ton veut augmenter la production d'un gazogène à grillé, on peut encore essayer un procédé appliqué depuis quelque temps déjà à St-Chamond. Il consiste à placer sur la conduite qui réunit le gazogène au four un ventilateur qui fonctionne comme exhausteur, en aspirant leis gaz du foyer pour les refouler dans le laboratoire. Le décrassage se fait comme à l'ordinaire, et on peut activer le tirage à volonté et augmenter en conséquence l'épaisseur du charbon •

t44. C^mbastibles Irantldeft. — Si on chargeait dans un gazogène ordinaire un combustible humide, comme le sont en général les bois, les tourbes, les lignites terreux, la vapeur d'eau se dégagerait avec les hydrocarbures, et le gaz serait ainsi mélangé à un corps inerte qui diminuerait son pouvoir calorifique. Supposons qu'il y ait 20 0/0 de vapeur d'eau, le pouvoir calorifique serait réduit d'un cinquième, et comme la vapeur d'ean a une chaleur spécifique très forte, la température de combustion serait abaissée dans une bien plus grande proportion : on ne pourrait plus faire les opérations qui nécessitent une grande chaleur. Le gaz humide serait l'équivalent de -ce qu'est, pour un foyer ordinaire, un combustible impur.

Il y a trois moyens d'éliminer la vapeur d'eau :

V Dessécher le combustible avant de le gazéifier ;

2® Décomposer la vapeur en lui faisant traverser le charbon rouge ;

3® Dessécher le gaz après Ta voir produit dans un gazogène ordinaire.

t45. Demiiecation préalable. — 1^ On peut dessécher le combustible par les dijBTérents moyens que nous avons déjà étudiés. On a essayé d'opérer la dessiccation dans le gazogène même ; pour cela on se servait d'un four à cuve, dont le gueulard restait ouvert. La conduite communiquant avec le four s'ouvrait

aux -- environ de la hauteur de la cuve : une partie seulement

des gaz s'y dégageait, et nne autre fractioD, variable suivaiitraotivité du tirage, s échappai! par le gueulard et servait à dessécher le combustible avant que celui-ci n'arrivât dans la moitié inférieure de la cuve. Ge système es\ très défectueux ; en effet, on n'utilise que la chaleur sensible du gaz qui sei*t à la dessiccation, et on perd tons tes éléments combnstibles qu'il contient : or son pouToir calorifiqne est de 800 calories et sa chaleor sensible de moins de 900^ car le gaz est k peine à 800" et sa cha-

leur spécifique est inférieure à — -. On voit qu'il serait plus écono-

miqae de faire ]a dessiccation dans des appareils spéciaux, en y brûlant an besoin une partie des gaz.

;9âe. DéeompoAltlott de la Tapeur. — 2^ On peut décomposer la vapeur en forçanttous les gaza traverser la couche de charbon rouge; alors Thydrogène est rendu libre, Toxygènese change en oxyde de carbone. Le gaz devient donc plus riche en principes combusiibles.

Ce procédé estévidemment le meilleur quand on peut rappliquer, et il offre de tels avantages qu'on a parfois proposé d'injecter exprès de la vapeur dans les gazogènes alimentés avec du combustible sec (gaz à Teau). lllais, pour que l'appareil ne s'arrète pas, il faut que la chaleur absorbée par la décomposition de la vapeur d'eau reste inférieure à celte que dégage la combustion incomplète du carbone, sans quoi le charbon se refroidirait et s'éteindrait rapidement.Or. d'après la' formule HO-f-C = CO + H, 1 kil. de carbone décompose 1 kiî. 1/2 d'eau contenant 0,166 d'hydrogène : la chaleur absorbée est égale à celle que produirait la combustion deO. 1 66 d'hydrogène, soit environ &700 c, : la chaleur produite par la formation de l'oxyde de ce carbone étant de 2500 c, il resle 3.200 calories à fournir et pour cela il faut brûler 1 k. 30 de charbon à l'état d'oxyde de carbone : donc la décomposition de 1 k. 50 d'eau ne peut s*effectuer que s'il y a en même temps combustion incomplète de 2k. 30 de charbon en tout. — ^^insi, il ne faut pas que le combustible (en le supposant pur) contienne plus de 40 0/0 d*eau, pour que l'opération soit possible : dans ces conditions, le gaz produit contiendrait40 0/0 d'oxyde de carbone et l 0/0 d'hydrogène. En pratique, la marche devient difficile dès que la proportion d'eau dépasse 30 0/0; le gaz contient du reste toujours une certaine quantité d'acide carbonique.

Les appareils où l'on décompose la vapeur sont des gazog^ënes à flamme renversée (fig. 103, 104). Le plus simple se compose

Fig. 103-11)4. — Gazogène à flamme renversée.

d'mie cuve fermée à la partie supériéare par une trémie servant au obargeoient; en bas se trouve une tuyère servant à L'insufflation de l'air, et en face l'orifice de sortie des gaz' : cet orifice doit être assez bas, et la cuve assez étroite pour que les gaz ne puissentsortir sans traverserla zone où le charbon est rouge: telle est la règle essentielle qui détermine les dimensions. Il est hion de soucier avec l'air chaud, pour faciliter la décomposition de la vapeur. Ce genre de gazogènes est assez employé pour la tourbe, les lignites terreux, etc. >

SU. RcrkMldlaaeaicnt dca «ai. — 3" Quand la proportion d'eau est très forte, il n'y a pas d'autre moyen que de dessécber •les gaz : pour cela il suffit de les refroidir, car à la température ordinaire les gaz ne peuvent retenir plus de 2 0/0 de vapeur d'eau. C'est ce qu'on fait dans le gazogène Lundin (lig, 105), où l'on brûle de la sciure de bois contenant 50 0/0 d'eau ; c'est un gazogène de forme ordinaire avec une grille à gradins et soufflé, parce que te refroidissement ne peut s'opérer sans nuireau tirage. Les gaz passent d'abord dans des tuyaux hori'

zontaux où od injecte de l'eau froide avec des pommes d'arrosoir, puis dans une clicrainée pleine de toiles métalliques sur lesquelles tombe une pluie d'eau.

Fig. 105. — Gazogène Lundin.

VIS. ntmfomtttrnnm ménéraltM. — Il faut presque toujours plusieurs gazogènes pour alimenter un four, et une usine importante en emploie toujours un assez grand nombre. On peut les disposer de deux manières différentes ; 1* on peut les réunir tous en batterie dans une partie de l'usine et recueillir tous les gaz dans une conduite unique qui les distribue aux différents fours ; 2° on peut placer à cOté de chaque four les gazogènes qui le desservent.

•4». G«K«g«!nea en hatlcrle*. — Dans le premier cas, les gaz sont plus propres parce que les goudrons, les poussières, etc. se déposent dans la conduite au lieu d'encrasser les fours ; ils ont une composition plus régulière parce que les variations de marche se compensent ; la surveillance est aussi plus facile, mais oq perd presqu'entièremenl la chaleur sensible des gaz, qui ont le temps de se refroidir avant d'arriver aux fours.

SftO. Gaxascne* aeeoléw ans ISoura. — Dans le second cas, on utilise cette chaleur sensible, parce que les gaz arrivent au

fonr encore chauds. En outre, les gazogènes étant indépendants, il est plus facile de faire des essais sur un combustible nouveau ou sur un système de gazogènes ; puis, comme chaque chauffeur est affecté spécialement à un four, on peut lui donner une part de responsabilité dans la marche de cet appareil, ce qui est impossible lorsque les produits de tous les gazogènes sont confondus. En somme la seconde disposition parait être actuellement Tobjet d'une préférence générale.

II convient de remarquer que les gazogènes disposés en batterie doivent être conduits en allure froide^ car la chaleur sensible des gaz y est perdue, et il faut s'attacher avant tout à ne brûler dans le gazogène aucun des éléments utiles. Au contraire les gazogènes accolés aux fours pourront être conduits en allure, chaude y surtout s'ils sont destinés à alimenter des fours ordinaires et non des fours Siemens. Il y a en effet intérêt à ce que les gaz arrivent dans le four le plus chauds possible, et à ce que les goudrons ne se déposent pas dans le trajet. La température des gaz à la sortie peut varier de 700° à 1100°. Elle est toujours plus forte avec les combustibles maigres qu'avec ceux qui contiennent des matières distillables. Elle augmente avec l'activité du tirage. Elle diminue rapidement quand l'appareil reçoit de la vapeur d'eau sous une forme quelconque.

;9&t. Tirage. — Pour obtenir un bon tirage, il faut placer les gazogènes plus bas que les fours ; de cette façon, les gaz étant plus légers que 1 air tendent à s^élever et l'appareil peut marcher sans que la pression dans les fours soit inférieure à la pression atmosphérique. En effet, soit II cette pression au niveau des gazogènes, h la différence de hauteur de ceux-ci et des fours, rfla densité moyenne du gaz par rapport à l'air : la pression intérieure dans les fours sera H-Ar/ et la pression extérieure au même niveau H-A. Comme d est plus petit que 1, la première sera plus forte : les gaz circuleront donc dans les fours comme s'ils étaient alimentés avec de Tair soufflé à très basse pression, et il n'y aura pas tendance aux rentrées d'air. La différence de hauteur ne doit pas excéder 4 ou 5 mètres sans quoi le tirage serait trop fort.

1t}M. Mplioii. — Autrefois on plaçait les gazogènes au niveau des fours, et on courbait la conduite de manière à former une sorte de siphon (fig. 106). Si nous considérons les deux branches

de ce siphon, il est évident que dans la branehe ascendante, AB, les gaz seront plus chauds que dans la branche descendante, CD : si donc h est la hauteur du siphon, d^ et^f, les densités

Fijç. 106. — S:plM)n.

moyennes du gaz dans les deux branches, et H la pressiou atmosphérique à Tentrée du siphon, au point A, la pression à la sortie, au point D, iera :H — Arfj^-h Arf,. Elle sera donc supérieure à A et les gaz circuleront dans les fours sous l'influence de cet excès de pression. Ce système, qui a Tinconvénient de refroidir les gaz, est rarement employé maintenant.

)9&8. OfNMiaites. — La section des conduites de gaz doit être le sixième environ de la surface des grilles : comme le tirage est assez lent, cela suffira largement pour ne pas donner aux gaz une trop grande vitesse. Pour les gazogènes soufflés, il faudra donner aux conduites environ 15 décimètres carrés par tonne brûlée en 24 heures.

Les conduites doivent être munies d^orifices nombreux et bien disposés pour le nettoyage ; ces orifices sont fermés par des soupapes légères, pouvant faire office de clapet de sûreté, en cas d'explosion.

Les conduites aériennes des gazogènes installés en batterie se font en tôle ; lorsque les gazogènes sont près des fours, les conduites sont en briques réfractaires.

;9ftâ. GAzos^oeft spéciaux. — Les appareils que nous avons décrits donnent des gaz où il entre environ 75 0/0 d'éléments

f 6. ~ COMBUSTIBLES GAZEUX 219

nertes. dont la présence réduit beaucoup le pouvoir caloriâque et la température de combustion. Il y aurait intérêt à disposer pour certaines opérations de gaz plus riches. Cependant les tentatives faites dans ce sens n'ont pas abouti jusqu'à présent à la création d'un procédé qui ait pu entrer dans la pratique courante.

96&. H^istOtoiton» — Le gaz d'éclairage obtenu par la distillation en vase clos des houilles grasses, et composé principaleaient d'hydrocarbures, a un pouvoir calorifique de 10.000 calories environ. Son prix ne permet de l'employer que dans les circonstances où Ton recherche la commodité avant tout^ sans «e soucier de l'économie. Toutefois, on peut se demander si, dans les usines qui consomment beaucoup de coke, on ne pourrait pas fabriquer ce produit dans des appareils distillatoires et utiliser comme combustible spécial le gaz qui se dégagerait. La chaleur nécessaire à la distillation serait fournie par la combustion d^une partie du coke : il en faudrait sacrifiera peu près le tiers pour cet usage. Mais, dans bien des cas, on pourrait utiliser, pour chauffer les cornues de distillation, la chaleur perdue d'autres fours.

M. Lencaucheza propose un gazogène distillateur où Topération se fait en deux phases. Il se compose d*un gazogène ordinaire, sous la voûte duquel sont placés, du côté de la sortie des gaz, trois moufles plats : les gaz chauds traversent ces ipoufles et circulent autour. La houille est d'abord chargée dans les moufles, puis, quand elle est distillée, on fait tomber le résidu sur la grille du gazogène, qui se trouve alimenté avec du coke. Dans cet appareil, tous les gaz produits sont mélanges, et, en théorie, il ne donne pas de gaz plus riches qu'un gazogène ordinaire : mais, en pratique, il permet de conduire la gazéification plus régulièrement. La houille se distille bien àl'abride Tair, et il n'y a plus de crainte de brûler les hydrocarbures : la combustion du coke sur la grille est plus facile à régler. Le procédé peut donc rendre des services pour des houilles riches en matières volatiles.

En modifiant un peu cet appareil, en fermant les moufles et ne les chauflant qu*à l'extérieur, on pourrait recueillir à part les gaz riches de la distillation de la houille et les réserver pour Jes opérations ^ui demandent le plus de chaleur.

/t56* Fabrleation de l'oxyde de earbone. — £a faisant passer de Tacide carbonique sur du charbon rouge, on peut préparer de l'oxyde de carbone pur. La difficulté est de produire Tacide carbonique pur économiquement. Dans le procédé Archereau, on cherchait à régénérer ce gaz par la combustion d'une partie de l'oxyde de carbone. Ce dernier traversait d'abord une cuve contenant unmélange de charbon et de peroxyde de fer, qu'il réduisait en donnant de l'acide carbonique, puis une cuve pleine de charbons rouges^ où chaque équivalent d'acide carbonique donnait deux équivalents d'oxyde de carbone. Les gaz, aspirés par un ventilateur, étaient divisés en deux moitiés : Tune était utilisée dans des fours,' l'autre, après avoir traversé un récbauJBTeur, était renvoyée dans la cuve à oxyde de fer, où elle pouvait reproduire une nouvelle quantité d'acide carbouique égale à celle primitivement mise en jeu. Ce* cycle de transformations est représenté par les deux équations :

CO' -h C == 2 CO CO -^ Y Fe^O^ = CO* + -j F^. '.

Ce procédé, que nous avons décrit à cause de son principe ingénieux, n'a pas donné de résultats pratiques. La réduction du fer est difficile à réaliser avec production complète d'acide carbonique : les deux réactions en jeu se font du reste avec absorption de chaleur et nécessiteraient, en conséquence, l'emploi onéreux de deux appareils chauffés extérieurement.

;9ft9. Gmx k Teaa. — Nous avons vu que la décomposition de la vapeur d'eau pouvait donner des éléments combustibles ; parfois on injecte exprès de la vapeur pour utiliser ce phénomène et surtout pour enrichir le gaz donné par les anthracites ou par le coke, qui ne contiennent pas du tout d'hydrocarbure. On cherche à faire marcher le foyer de manière à composer le plus de vapeur d'eau possible et à obtenir un gaz riche en hydrogène. Dans les gazogènes à cuve, où l'on souffle de la vapeur, la proportion estTorcément limitée, sans quoi on refroidirait trop. Pour augmenter cette proportion et obtenir ce que Ton appelle spécialement le gaz à Teau, on a construit des gazogènes à marche alternative, que l'on échauffe d'abord en marchant à Tair, puis que l'on refroidit en injectant de la vapeur d^eau

' jusqu^à ce qu'ils soient près de s'éteindre. On les réchauffe de nouveau par la marche à Tair et ainsi de suite. Plusieurs gazogènes de ce genre, dont on fera alterner la marche, pourront fournir d'une manière continue du gaz à 1 eau.

Ces appareils peuvent être organisés de deux manières, suivant que Ton veut utiliser seulement le gaz à Teau ou recueillir aussi le gaz à Tair.

Dans le premier cas^ s'il s'agit uniquement de fabriquer le gaz à Teau, les gazogènes seront entourés de régénérateurs, c'est-àdire de chambres pleines de briques incandescentes qui servent à chauffer Fair. -

L'une des cuves est soufflée avec de l'air ; les gaz qui en sortent sont très chauds. On les dirige dans une partie des régénérateurs, où ils viennent brûler de manière à chaufier les chambres de briques ; pendant ce temps, l'autre partie des régénérateurs sert à chauffer Tair que l'on envoie dans les gazogènes. On arrive à développer ainsi dans la cuve une température très élevée, et, lorsqu'elle est pleine de charbon au blanc, on arrête ; l'autre moitié des régénérateurs sert à surchauffer la vapeur que l'on injecte dans la seconde cuve. Au bout d'un certain temps, cette seconde cuve sera refroidie ainsi que le§ régénérateurs où circulait la vapeur. On renversera alors les rôles. La vapeur sera envoyée dans les régénérateurs qui viennent d'être portés à haute température et dans la première cuve qui, ayant marché quelque temps à l'air, est pleine de charbon chauffé à blanc. La seconde cuve sera à son tour soufflée à l'air, de manière à la réchauffer, et les gaz employés à réchauffer la seconde partie des régénérateurs. On continuera ainsi par périodes alternatives, et il y aura toujours une des cuves fournissant du gaz produit uniquement par l'eau. Ce gaz est beaucoup plus riche que celui qu'on obtiendrait avec l'air, parce qu'il ne contient pour ainsi dire pas d'azote. Théoriquement, il devrait se composer uniquement d'oxyde de carbone et d'hydrogène, mais il contient toujours un peu d'acide carbonique, qui n'a pas été décomposé et dont la proportion augmente à mesure que l'air est surchauffé : on diminue cette proportion par l'emploi de la vapeur surchauflee.

Au lieu de marcher ainsi, on peut se contenter de souffler les cuves alternativement à l'air et à la vapeur, en recueillant à part les deux gaz et en les employant tous deux au chauflage du four

comme gaz combustible, le gaz à l'eaa étant réservé pour les opérations qui demandent la plus haute température. Dans ces conditions de marche, il faut employer trois cuves polir ne pas refroidir les gazogènes ; la marche à la vapeur doit en efiet durer deux fois moins longtemps que la marche à Tair. Si Ton mé- * lange les deux gaz obtenus dans toutes les cuvejs, oa aura alors un résultat qui sera à peu près le même qu'en soufflant dans oa seul gazogène des quantités de vapeurs d'eau limitées ; seulement la marche sera peut-être un peu plus facile à régler.

;9&S. €riME à Talr et à Fean. — On peut produire une certaine quantité d'hydrogène en soufflant dans un ^zogène à cuve ordinaire un mélange d air et de vapeur. Mais^ comme nous lavons déjà montré, la quantité d'eau qu'on peut ainsi décomposer est forcément limitée, et, si Ton s approche trop de là limite, l'appareil se refroidit, sa marche devient irrégulière, il s'y produit trop d'acide carbonique. On. facilîle Topératioa en employant Fair et la vapeur surchauffés. Dans ces conditions, on a pu produire des gaz contenant près de 2 0/0 d'hydrogène (en poids) et 35 0/0 d'oxyde de carbone, ce qui corresponde un pouvoir calorifique de 1400. Ce procédé a été imaginé par Teissié du Motay en 1871 ; il a été perfectioliné en 1879-1880 en Amérique, où il est connu sous le nom de système Strong.

9511. Pr»eédié i^irMis. — Si Ton mélange les gaz produits pendant les deux périodes, leur moyenne n'est pas piusTiche que celui qu on pourrait obtenir dans im gazogène où Ton soufflerait Taîr et la vapeur ensemble. Mais la marche de l'appareil est plus sûre ; on peut toujours la régler en renversant à propos le courant. Du reste, on est libre de recueillir chaque gaz à part et de réserver le plus riche pour les opérations difficiles. L'inconvénient de ce procédé est d'exiger des installations complexes et coûteuses.

Le soufflage à la vapeur ne fonctionne bien qu'avec des combustibles maigres : pour l'appliquer aux houilles grasses, il faudrait sans doute le combiner avec une distillation préalable.

Aucun de ces procédés perfectionnés ne s'est répandu jiisqu'à présent dans la pratique. 11 faut remarquer, du reste, qu'en dehors de la fusion du platine, toutes les opérations métallurgiques peuvent se faire avec les gaz ordinaires. Un gaz très riche

n'aurait que l'avantage d'être plus facile à bien utiliser par suite de sa haute température de combustion. Il en résulterait sans doute une économie ; mais, pour qu'elle fût réelle et assurée, il faudrait que la production même du gaz pût se faire facilement et à bon compte. .

Le gaz à l'eau a une température de combustion plus forte, parce que son pouvoir calorifique est plus grand sous le même volume : 1"»^ de gaza l'eau vaut 2,5 à 3*^ de gaz à l'air. Aussi on l'utilise mieux dans les fours, et il y a économie sur la quantité de calories reçue par le four ; mais le gaz à Teau coûte bien plus cher, et son emploi n'est pas économique comme résultat final.

Le gaz de gazogène obtenu avec les combustibles maigres, comme le coke, ne produit que 1140 à 1200 calories au mètre cube ; on arrive à 1600 calories avec le gaz à l'eau et à Tair ; quant au gaz à l'eau, seul, il possède 2400 calories. Le gaz Riche, de bois, dont nous parlerons tout à l'heure, a un pouvoir calorifique de 3000 calories.

L'avantage du gaz à l'eau est de permettre surtout d'utiliser les combustibles maigres ; les procédés de fabrication de ce gaz remontent au delà de 1858. Il n'est guère employé en métallurgie que dans cinq ou six établissements, en Angleterre, en Allemagne et en Amérique, pour le soudage des tôles, opération pour laquelle il présente de réels avantages ; mais depuis quelques années on Tutilise aussi sous le nom de gaz pauvre pour la 'production de force motrice. Divers gazogènes : Fichet et Heurley, Pierson, Charon, Taylor, Letombe, etc., ont été imaginés pour la production de ce gaz.

Le gazogène Fichet et Heurtey est représenté fig. 107 ; la légende qui accompagne cette figure permet de suivre la marche de l'opération.

Un mélange d'air et de vapeur surchauflTée est projeté par le souffleur I autour du faisceau tubulaire T parcouru par les gaz chauds, puis redescend par le conduit d ménagé dans la garniture du gazogène ; il est finalement envoyé par une tuyère à travers là couche épaisse de charbon incandescent qui se trouve à la partie inférieure de l'appareil producteur de gaz.

Ce mélange d'air et de vapeur arrive donc dans le gazogène à une température aussi élevée que possible, et son passage à travers le charbon incandescent détermine la production d'un

i si |~

gaz composé de 50 à 55 0/Q seulement de gaz inerte et d'une proportion de gaz à l'eau relativement élevée. La température du foyer permet en effet d'envoyer dans le gazogène une forte proportion de vapeur d*eau, de sorte que le gaz ainsi produit est un gaz mixte; sa composition, d'après M. Aimé Witz, est d'environ :

50 0/0 d'azote provenant de l'air;

20 0/0 d'hydrogène provenant de la décomposition de la vapeur d'eau au contact du charbon incandescent ;

20 0/0 d'oxyde de carbone, formé par la combinaison du charbon avec l'oxygène de l'air et la vapeur d'eau ;

5 à 7 0/0 d'acide carbonique provenant de la même cause;

2 à 3 0/0 de carbures d'hydrogène, etc.

En marche normale, son pouvoir varie entre 1250 et 1350 calories par mètre cube(l).

Le combustible qu'on brûle dans cet appareil est de l'anthracite. Le gaz produit est utilisé pour actionner des moteurs à gaz commandant des dynamos génératrices, dans des installations de traction électrique : le cheval-heure y est obtenu au moyen d'une dépense de 600 à 700 grammes de combustible.

Le gazogène Gardie (fig. 108) peut s'employer pour les opérations métallurgiques ou céramiques, ainsi que pour la production de force motrice : il fonctionne au moyen d'air sous pression, ce qui lui permet, sous des dimensions restreintes, de fournir, d'une façon régulière, un grand débit de gaz, lequel est à la pression de l'air employé pour la soufflerie.

La production est ainsi subordonnée à la distribution du comburant et, par suite, Tinstallationne nécessite pas de gazomètre ; l'emploi des hautes pressions favorisant les réductions, on obtient une gazéification complète, et le gaz obtenu est en même temps dépourvu des impuretés habituelles aux gaz pauvres : goudrons et eaux ammoniacales, ce qui entraine la suppression des appareils de lavage et de condensation.

Le gazogène est constitué par une chemise len acier a, garnie intérieurement d'un revêtement en terre réfractaire e ; le combustible (charbon maigre ne collant pas et ne renfermant pas plus de 8 0/0 de matières volatiles, mais pouvant contenir jusqu'à 20 0/0 de cendres et être employé sous forme de menus

(i) Bulletin technologique de décembre 1899.

de la grosseur de petits pois) est introduit dans le réservoir cylindrique h, ea enlevant l'obturateur B : un robinet ff permet de le verser au fur et à mesure des besoins dans Téntonnoir t, lequel a pour but de maintenir la hauteur du combustible constante dans le gazogène.

Ftg. iOS. — Gazogène Gardie.

L'air sous pression, produit par un ventilateur ou par uncojnpresseur, est refoulé dans le réservoir S, et de là dans le gazogène, par la tubulure / et la tuyère en acier A ; un injceteur p, réglable au moyen de la manette à aiguille l, sert à injecter dans l'air une certaine quantité d'eau finement pulvérisée venant du . réservoir R; cette eau augmente le pouvoir calorifique du gaa produit et empêche les mâchefers d'adhérer au fourneau loraqu'on veut opérer le décrassage.

Le gaz obtenu est donc un gaz mixte ; il s'élève dans la cuve et se rend par l'espace annulaire entourant l'entonnoir i, et par le tuyau r, dans un épurateurà coke I, où il se débarrasse des poussières entraînées, et d'où un tuyau x le conduit au liea d'emploi.

Le débit et la composition du gaz sont réglables à volonté dans de grandes limites et peuvent rester ainsi constants, ou varier beaucoup, au contraire, suivant la pression de l'air et la

s *.- COMBUSTIBLES GAZEUX 227

quantité d*eau injectée ; le pouvoir calorifique peut varier luimême entre 1100 calories au mètre cube — soit le pouvoir calorifique du gaz à Tair — et 1500 calories — pouvoir calorifique du gaz mixte. La teneur en acide carbonique n'excède en aucun cas 2 0/0. Dans les applications métallurgiques, la température obtenue dans les fours peut s'élever jusqu'à 1800 degrés C.

Le combustible '^employé dans le gazogène Pierson, alimentant la station centrale des tramways électriques de Cassel^ près de Dunkerque, est de la braisette d'Ânzin ; le pouvoir calorifique du gaz obtenu, mesuré à la bombe eudiométrique A. Witz, est de 1243 calories par m\ La consommation de combustible par cheval-heure est de 0,800 kg.

9^0. Bombe eudiométrique de M. Aimé lB¥Hm. — Pour déterminer le pouvoir calorifique des divers gaz, M. A. Witz emploie un procédé qu'il a décrit dans son Traité théorique etpratigue des moteurs à gaz^^ei qui consiste à faire détoner, dans une bombe d'une contenance de255c°'^ environ, un mélange tonnant formé du gaz à analyser et d'un poids d'air en proportion voulue, et à mesurer au calorimètre la chaleur dégagée dans la réaction explosive.

A la place de l'air, on peut aussi employer comme comburant de l'oxygène ; dans le cas d'un gaz pauvre, par exemple, on prend 1 volume d'O pour 4 de gaz. La combustion est alors plus complète et l'expérience plus exacte ; mais la Lombe demande à être construite plus solidement et d'une façon plus complètement étanche.

Cette bombe est formée (fig. 109) d'un cylindre en acier de 60 mm. de diamètre intérieur et de 90 mm. de hauteur, fermé par deux couvercles vissés. Le couvercle supérieur porte un excitateur d'étincelle, destiné à allumer le mélange tonnant, et le couvercle inférieur est muni d'une soupape autoclave D débouchant dans un ajutage cylindrique de 27 mm. de diamètre.

Ce couvercle inférieur a, intérieurement, une forme conique, comme le montre le dessin ; toutes les surfaces de l'appareil sont nickelées, et le poids d'acier et de nickel est soigneusement relevé et taré par le constructeur.

M. Witz indique comme suit le moyen de se servir de cet appareil.

ÛÎB

La bombe étant entièrement remplie de mercure est renversée sur ce liquide à la façon d'une éprouvette ; le mélange ton-

Ampoule de la bombe A. Wilz.

AW

sS?^

Fig. 409. ^ Bombe eudiométrique à Witz.

nant y est introduit en le transvasant d'une cloche, dans laquelle il a été préparé à Tavance, par l'intermédiaire d'un tuyau en caoutchouc ; le gaz passe à Une pression déterminée dans la cloche.

La forme conique du fond permet à la bombe de se vider complètement du mercure et de se remplir entièrement de gaz tonnant à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique ; on rétablit Tégalité en desserrant un peu la soupape D pendant un instant très court, de manière à livrer issue à l'excès de gaz : il faut que cette opération se fasse en tenant la bombe verticalement dans la position delatîgure. On lit au ba-

romètre la pression atmosphérique au — de mm. et Ton prend

pour température du gaz celle de la cuve à mercure.

Le mélange tonnant est préparé sur la cuve à eau en se servant de Tampoule de verre indiquée %. 109. Cette ampoule, fermée par un robinet R à sa partie supérieure, se termine à la partie inférieure par un bonteffilc ; legaz ou Tair arrive par le haut

i 1.— COMBUSTIBLES GAZEUX 229

à travers uq tuyau de caoutchouc, et il se substitue lentement à Teauqui s'écoule parle bout : l'ampoule jauge 200 ^™^, et Terreur commise à chaquereraplissagepeutêtreinférieureà lo^^^^.On vide ensuite le contenu dans une cloche, en glissant Tampoule en dessous, dans Teau, et en ouvrant le robinet R. Si Ton mélange 6 ampoules d'air et une ampoule de gaz, on a un mélange tonnant

au -- .

La bombe étant chargée, on l'introduit dans un calorimètre

renfermant près d'un litre d'eau, de manière à Ty noyer, et on

fait passer l'élincelle : l'explosion a lieu sans aucun bruit. La

température de Teau s'élève d'une quantité S, et il est aisé d'en

déduire la chaleur dégagée : chaque division du thermomètre

équivaut à 0®,15102 : on observe au viseur à distance, et en di-

visant chaque intervalle au —, on apprécie le millième et demi

de degré.

Voici un exemple des relevés ou calculs à faire.

Mélange del de gaz et de 6 d'air.

Poids d'eau 999 «', 865

Poids en eau du calorimètre de la bombe et du thermomètre

Poids d'eau total . . .

Elévation de température.

Température initiale du gaz.

Pression atmosphérique .

Chaleur dégagée . . .

Ce dernier chiffre représente la chaleur dégagée par la com-

bustion d'un volume de gaz égal au — du volume de la bombe,

lequel est exactement de 0"',2o68 ; pour 1 mèlre cube de gaz à Oo et 760 millimètres de pression, la chaleur dégagée serait dans ces conditions :

Ce procédé est le plus facile à employer et le plus exact, dit M. A. Witz, car il n'exige aucune analyse.

!961.Gazà l'eau, de boiA. — Le gazogène Riche a été étudié pour distiller les déchets de bois, de manière à obtenir du gaz riche en vue surtout d'actionner des moteurs à gaz.

La distillation se fait dans des cornues en fonte entièrement fermées : les gaz sortent parle bas, et, en traversant le charbon rouge, les hydrocarbures se transforment en produits stables. Le gaz n'a pas besoin d'épuration.

Les cornues sont chauffées par des foyers latéraux dont les flammes se diffusent d'abord dans une grande chambre placée entre deux rangées de cornues. Pour la mise en feu, on remplit la cornue de charbon de bois jusqu'à ce qu'il soit au rouge, puis on y charge régulièrement le bois.

Une cornue peut donner 8 à 10 "^^ à Theure. Le gaz contient (en volume) :

CO 23 à 25

Il a un pouvoir calorifique de 3.000 calories au mètre cube.

100 kilog. de bois donnent 60 à 80™^ de gaz : avec 20 kilog. de charbon de bois, on consomme 40 à 50 kilog. de houille pour le chauffage. On pourrait aussi chauffer les cornues avec du bois : on obtiendrait environ t^^de gaz (soit 1 cheval-heure dans le cas d\ipplication k la force motrice) avec 2,5 à 3 kilog. de bois.

L'inventeur a aussi essayé d'employer ce gaz pour la fusion de l'acier : l'avantage du gaz riche serait de permettre de chauffer à haute température des fours de petit volume, il pourrait rendre ainsi des services pour l'installation d'usines dans les pays de forêts. '

Les cornues pourraient dans certains cas être chauffées avec les flammes perdues des fours, par exemple dans les usines où Ton brûle de la houille, lorsqu'en môme temps on peut s'y procurer des déchets végétaux quelconques à bon marché.

969. Air earburét — Vers 1890, une société s'est constituée à New- York pour la construction d'appareils destinés à chauffer les métaux au moyen d'air carburé.

Ce combustible gazeux est obtenu dans un générateur système Reic)ihelm et Machlet, au moyen d'un courant d'air forcé

i 7. — FOURS A GAZ 231

qui pulvérise très finement de Tessence de pétrole et provoque par sa détente la condensation des vapeurs aqueuses de Tair. Le mélange d'air sec et d'atomes de pétrole est rendu, de la sorte, homogène et fixe dans une certaine mesure.

On peut produire ainsi un mélange renfermant jusqu^à 1 litre de pétrole par 3*"^ d*air, et 2™^ de ce mélange auraient la même puissance calorifique que 1™^ de gaz de houille.

La société ci-dessus a consti^uit des appareils à air carburé pour certaines opérations métallurgiques, comme la fonte au creuset, le recuit, le forgeage, etc. ; mais l'emploi de ce combustible est surtout indiqué pour la production de force motrice pour automobiles, moteurs d'embarcations, etc.

La soufflerie, pour les opérations métallurgiques, consiste en un ventilateur à ailettes du type des machines rotatives, donnant une pression au refoulement de 0,035 kg. à 0,105 kg.