FOURS A TEMPÉRATURE MODÉRÉE

Quand on veut réaliser une température modérée, comme dans le chauffage des chaudières ou des appareils à tuyaux métalliques où l'on chauffe l'air des hauts -fourneaux, on peut employer le gaz eti'air froid.

>«S. Brûleurs à Jet««r«ifté«. — Le système le plus simple consiste (fig. 110} à amener le gaz par un tuyau vertical, a, qui se

Pig. HO et m. — Brûleurs à jels croists.

termine en bec de canard : le gaz s'étale alors en lame mince. En

face de l'extrémité du tuyau est une porte percée de petits trous/, par lesquels, l'air }iénètre, appelé par le tirage de la cheminée : les deux ^az se croisent donc à angle droit, les petits jets d'air traversent la lame de gaz sans qu'il puisse y avoir refoulement parce que cette lame est mince et animée d'une grande vitesse. Une glissière permet de régler l'arrivée d'air : une grille placée devant la porte assure l'allumage ; on y entretient un feu d'escarbilles ou de petit coke.

La flg. tll représente un autre brûleur du môme genre où le gaz arrive de chaque cdté de la grille par les tuyères a : l'air entrç par les fentes de la porte f.

>ss. BrAleuFB à lame* pnrallële». — On emploie souvent pour le chauffage des chaudières des appareils métalliques qui amènent l'air et le gaz sous forme d'une série de lames parallèles : ils ne valent pas le précédent ; le mélange y est imparfait. La fig, 1 13 représente uo brûleur de ce type, où les gaz arrivent par une ouverture annulaire a et l'air par l'orifice central A, sous forme de veine cylindrique. La fig. 115 en représente une au-

Fig. tti à 115. — Brûleurs à lames parallèles.

tre où la grille d'allumage est entourée par deux caisses en fonte : le gaz s'échappe de ces caisses par les fentes b, l'air arrive sous forme de lames parallèles par les fentes a.

•70. ChnmbFH de eombuatlon. — On obtient une combustion plus vivo et presque complète en amenant les gaz et l'air dans une chambre en briques d'où ils ne peuvent sortir sans se

I 8. — FOUBS A TRMPÉRATUKE MODÉRÉE îas

brasser : les briques sont rapidement portées au roug-e vif, et cette masse incandescente sufflt à assurer l'allumage.

La chambre à combustion de M. Millier (fig. tl6-!t7)se compose de trois compartiments séparés pardes cloisons verticales :1e gaz arrive par celui du milieu, a, l'air par les doux autres, d. Le

Fig. 4J6 et m. — Chambre à combustion système Miiller.

compartiment du gaz, a, est interrompu par une voûte percée de fentes, A, qui le font communiquer avec la chambre de combustion : l'air arrive dans celle-ci par une autre série de fentes, ft, ménagées dans les cloisons verticales. Les produits de la combustion sortent par des fentes, fj. qui traversent la voûte supérieure. Les fentes des cloisons et des deux voûtes ne sont pas placées en face les unes des autres, de manière que les gaz sont forces de s'infléchir et de se mélanger.

Lorsqu'on enlève la voûte supérieure, on reconnaît immédiatement que la pnoportion de gaz non brûlés qui s'échappe par la cheminée devient plus forte, parce que le brassage est moins complet.

Dans cet appareil, la température locale sera élevée, mais la chaleur emmagasinée dans une masse de gaz très chauds n'en est que plus facile à bien utiliser, même pour le chauffage des fours à basse température.

L'emploi des chatnbres de combustion parait être ce qu'il y a de mieux pour le chauffage des grandes enceintes à température modérée.

Les gaz qui en sortent peuvent être envoyés dans un laboratoire de forme quelconque, absolument comme ceux qui sortent d'un foyer ordinaire. On pourrait, par exemple, les envoyer dans la cuve d'un fourde caicination.

*3I. Fuurs de caleinatio». — Il existe dans plusieurs usi-

nés des fours de calcination marchant au gaz. En général, les gaz sont amenés par un tuyau circulaire faisant le tour de la cuve, à une certaine hauteur, et débouchent dans cette cuve par une série de busillons. Une autre série d'orifices rangés en couronne au-dessus des premiers peut donner accès à Tair : il en arrive aussi du bas par les ouvreaux de déchargement. Les carneaux d'entrée d'air peuvent être plus ou moins obstrués par des tampons. On s'en sert pour surveiller et régler la combustion. Du reste, la marche de l'appareil est absolument la même que celle d'un four à cuve à foyers latéraux.

Les gaz n'y sont pas complètement utilisés, parce qu'en présence d'une masse de matières à température modérée ils ne brûlent pas bien : il vaudrait mieux, comme nous venons de le dire, opérer leur combustion dans une chambre spéciale.

.979 Fours annulaires. — On peut encore chauffer au gaz des fours annulaires. Les gazogènes envoient alors leur produit dans une galerie faisant tout le tour de l'appareil : au-dessous de chaque compartiment se trouvent un ou plusieurs carneaux disposés suivant des rayons ; chacun d'eux communique avec la conduite de gaz par une ouverture munie d'un registre, et avec le four par une rangée de petits orifices percés dans la sole. Les autres parties du four n'ontpas besoin d'être modifiées.

Pendant lé chargement, on dispose les matières avec soin, en laissant des vides au dessus des orifices d'entrée du gaz. Quand on veut chauffer un compartiment, on ouvre le registre qui lui correspond et on admet le gaz par la sole ; on jette en même temps par les trous de la voûte des branches de bois enflammées, qui déterminent l'allumage. En marche normale, lorsqu'on met le gaz dans un compartiment, la charge y est déjà portée au rouge par les flammes perdues des compartiments voisins ; du reste l'air qui y arrive est chaud : dans ces conditions, les gaz une fois allumés ne s'éteignent plus. Pendant la période de mise en train, on assure leur combustion en laissant au-dessus des orifices des fagots allumés en permanence.

Parfois on recouvre les orifices d'entrée du gaz par des chandelles : ce sont des colonnes en briques creuses, qui distribuent le gaz sur toute la hauteur du four par une série de petits trous. Cette complication est inutile, car, ainsi que nousTavons dit, les flammes tendent toujours à gagner la voûte.

i 9. - FOURS A HAUTS TEMPÉRATURE 227

§ 9. — FOURS A IIÂUTE TEMPÉRATURE

Qaand on veut une température forte, on active la combustion en employant Tair soufflé ou l'air chaud.

9VS. Foarsà airsoafllé. — Le premier procédé est celui qu'on a employé tout d'abord pour les fours de puddlage ou de réchauffage au gaz(v. fig. 93-94). Le gaz arrive par un conduit rectangulaire ayant la largeur du pont et occupant la place du foyer, Fair par une série de buses placées au-dessus : on a ainsi des courants croisés et un mélange assez satisfaisant, mais il peut y avoir refoulement du gaz par Tair. Pour remédier à cet inconvénient, on a placé les buses sous le pont, ce qui offre l'avantage d'échauffer Tair et de rafraîchir l^autel, qui est la partie la plus exposée des fours à réverbère : mais les buses se dégradent rapidement et les réparations sont difficiles.

Dans ce genre de fours, les gaz arrivent en général assez chauds parce que le gazogène est placé à côté du laboratoire. Quant à Tair, on l'emploie à froid, ou bien on le chaufie en le faisant circuler dans un serpentin placé au bas de la cheminée, dans un compartiment où passent les flammes perdues au sortir du four: ce procédé est employé notamment en Suède dans les fours d^ réchauffage (fours Ëckmann). L'air n'y est porté qu'à une température modérée,2 à 300® : si on voulait chauffer davantage, le serpentin se dégraderait rapidement.

994. Fours à air ehaud. — Pour avoir de Tairtrès chaud, il faut le chauffer dans des appareils en briques. C'est ce que Ton fait actuellement dans un grand nombre de fours à gaz de systèmes variés. Ces fours donnent en général une utilisation assez bonne du combustible : l'air y est appelé par le tirage naturel, de sorte que les refouleinents sont moins à craindre ; ils paraissent préférables aux fours à air soufflé.

995. Four Ponftard. — On peut chauffer Tair avec la chaleur qu'emportent les produits de la combustion au sortir du foUr ; c'est ce que Ton fait dans le système Ponsard. Les gaz brû-

lés passent dans une série de briques creuses ; ces briques remplissent une grande chambre qui se trouve divisée par elles en une série de petits conduits entre-croisés : Tair nécessaire à la combustion passe par la moitié de ces conduits, les gaz chauds par l'autre. La construction est compliquée ; les briques se dégradent et cessent bientôt de joindre exactement : il faut des réparations fréquentes.

976. Four lienenitebes. — Les fig. 118 à 122 représentent un autre genre de récupérateurs, de construction plus simple, qui a été employé sous divers noms (Lencauchez, Gaillard et Hallot). L'air chaud monte dans des conduits verticaux, tandis que les fumées serpentent dans des conduits horizontaux superposés. Les deux courants inverses forment une série de lames minces parallèles. On arrive à chauiTer Tair à une température qui dépasse 600°.

Ces fours sont toujours d'un entretien délicat : aussi on leur préfère souvent l'un des systèmes suivants, qui chauffent Tair par la chaleur perdue par les parois des fours. Ils ne demandent que des constructions simples et ils laissent libres les flammes perdues, dont on peut se servir pour chauffer des chaudières: en revanche, ils ne chauffent pas Tair à une température aussi élevée que les précédents.

27^. Four Boëtiaii. — Dans le système Boétius^ on chauffe Tair avec la chaleur perdue par les parois du gazogène. La combustion incomplète d'un kilogramme de charbon dégage dans le gazogène 2500 calories : or, en admettant que les 5 ou 6 kilogrammes de gaz produits soient à 800°, ce qui est certainement un maximum, ils n'emportent guère que 1000 calories ; il en reste donc 1500 qui se perdent par le rayonnement du foyer, ou se dissipent à travers les parois. En faisant passer Tair par des carneaux ménagés dans l'épaisseur de ces parois, on pourra réchauffer et restituer au four une partie de cette chaleur.

Le gazogène Boetius (fig. 123 à 125) a ses parois doubles : l'air circule tout autour dans l'espace compris entre les deux parois, puis il va rencontrer les gaz immédiatement au-dessus de leur point de sortie ; le gazogène est placé à côté du four qu'il doit chauffer. Cet appareil adonné dans certains cas une économie de 20 ou 30 Oyo sur le combustible dépensé avec des gazogènes or-

s 9. — FOURS A HAUTE TEMPERATURE 138

Dctsik du ltécup^at«ur

Fig. i 18 à 122. — Récupérateur système Lencauchez.

m CHAl'lïBE II. - KMPLOI fiËS COMDUSTIDLICS

diDaires. Nous ne pensons pas que dans la pratique ii faille compter sur plus de 10 0/0. En effet, l'air n'est guère cbaufté qu'à 400 ou 500": chaque kilogramme d'air apporte donc environ 100 calories. Or le poids de l'air nécessaire à la combustion est inférieur à celui du gaz, et un gaz ordinaire a un pouvoir calorifique de 1000 calories : l'économie théorique serait donc

Pig. 133 à 125. — Pour BoËtius.

de 10 0/0. Il est probable que dans les essais qui ont donné les résultats éDoncés ci-dessus, il y avait eu d'autres changements apportés aux appareils, et d'autres causes de supériorité en faveur du gazogène Boëtius,

«3ti. Pour BicKerouK. — Dans les fours Bicheroux (fig. 126- 127).on chauffe l'air en le faisant circuler sous la sole. Nous avons vu que, dans les fours ft réverbère ordinaires, la chaleurperdue par les parois pouvait atteindre et môme dépasser50 O/0de!acbaleur totale produite par le combustible. Comme le rayonuemenl

I tt— FOURS A «ACTE TEMPÉRATUBE m

est proportionnel à la surface libre, le tiers au moins doit se perdre par la sole ; on peut donc en retrouver environ 13 à 20 0/0 en chauffant l'air par ce procédé. Le mode de construction est

Fig. i26 et 127. — Four Biclierouï.

très simple ; l'air passe par une série de carneaux placés sous la sole et vient sortir par le pont.

Ce système donne une économie aussi forte que celui de Bofitius et est peut-être plus simple : on pourrait les combiner ensemble, mais le bénéfice serait sans doute insignifiant ; on n'arriverait pas k augmenter beaucoup la température de l'air.

Comme nous l'avons déjà fait remarquer, les flammes perdues des fours Boetîns ou Bichcroux peuvent être utilisées comme celles d'un four ordinaire. Mais ces appareils ne chaînent pas l'air à plus de 400 ou 500°, tandis qu'on porte sa température à 7 ou 800*, et même plus, avec les fours Ponsard et les systèmes analogues : ceux-ci seront donc plus efficaces lorsqu'il s'agira de réaliser de hautes températures.

Ui CHAPITRE II. — EMPLOI DES COMBUSTIBLES

199. Foon à cfataliuneiui. — ^ Un des meilleurs appareils pour réaliser la combustion complète des gaz est le chalumeau. Il se compose de deux tuyaux concentriques : le gaz arrive par Fespace annulaire qu^ils laissent entre eux et Tair comprimé par le tuyau central. Ils se réunissent à Téxtrémîté, {^arfoisle tuyau d'arrivée d'air est plus court, et il se fait ds^ns l'extrémité de la conduite u^ mélange détonant qui s'allume à la sortie ; la flamme ne peut pas remonter parce que le tuyau est étroit et la vitesse des gaz assez forte : du reste, le volume occupé par le mélange détonant est assez faible pour qu'une explosion soit inoffensive..

On règle la proportion des deux gaz d'après l'aspect de la flamme, de manière à obtenir une combustion complète sans excès d'air: En faisant pénétrer l'extrémité du chalumeau dans un espace clos, muni d'ouvertures pour la sortie des flammes, on obtient une température très élevée. Le chalumeau doit être dirigé de manière que le jet de gaz aille frapper directement la matière à chaiifier.

On ne peut chauffer ainsi que de très petits appareils. Ce procédé, très employé dans les laboratoires, a peu d'application dans l'industrie. On s'en est servi seulement pour chauffer certains fours à puddler rotatifs. , .

Le chalumeau alimenté avec de l'oxygène et de l'hydrogène donne les températures les plus élevées qu'on sache produire. On l'emploie pour la fusion du platine.

!i90. Cfatalomeao en briqaes. — Les fîg. 128-129 représentent un chalumeau en terre réfractaire, disposé par M. Lencauchez pour brûler du gaz de gazogènes avec de l'air chaud et adapté à un four de fusion.

L'axe du chalumeau est vertical.

Le gaz arrive par une conduite circulaire et débouche par une série de petites ouvertures sur tout le pourtour du chalumeau. Une partie de l'air arrive au-dessus et chemine parallèlement à l'axe après s'être divisée en plusieurs veines cylindriques : le reste débouche au-dessous du gaz par une seconde conduite annulaire percée de petits trous. On opère ainsi un mélange très intime qui va brûler dans le four, en frappant la sole. Diaprés les essais décrits par M. Lencauchez, l'appareil résiste bien, même avec du gaz et de Fair très chauds, pourvu que la vitesse du

s 9. — FOURS A HAUTE TEMPÉRATURE 143

courant soit forte et empêche la flamme de remonter. La vitesse

Fig. 128-129. — Four à chalumeau.

de sortie dn mélange combustible doit excéder 10 à 15 mètres par seconde, et être d'autant plus forte que le gaz est plus rifihe.

tsi. ATnntagCH du chMlnmcan. — Le chalumeau produit une conibusIioD vive et rapide, parce que le mélange des éléments est fait d'avance. La combustion est localisée, aussi la température est forte et ta flamme courte, quoique la vitesse des gaz soit considérable. On peut à volonté augmenter cette vitesse sans rendre la combustion incomplète, ce qui permet d'élever beaucoup ia température.

Au contraire, dans les fours Ordinaires, les gaz et l'air arrivent isolément par masses considérables et ne peuvent se mélanger que peu k peu. Aussi la combustion se prolonge sur un grand espace, et la flamme est longue quoique la vitesse des gaz soit faible et n'excède pas en général 2 mètres par seconde. La combustion n'est complète que si les gaz effectuent dans le four un trajet assez long avec une vitesse modérée. Dès que cette vitesse augmente par suite d'un tirage trop actif, la flamme s'allonge et la combustion uc s'opère plus entièrement dans le four. Il en ré' suite que la température locale est limitée.

à44 CHAPITRE II. — ÈMPLOÎ DES COMBUSTIBLES

On voit que les fours ordinaires se prêtent mieux au chauffage des grandes enceintes, tandis que le chalumeau donne une température plus élevée. Il est probable que cet appareil, appliqué ô des fours de dimension modérée, permettrait de réaliser la fusion des métaux réfractmres, sans recourir aux dispositions compliquées du système Siemens ou à Temploi de gaz spéciaux. Toutefois, les essais en grand n*ont pas été assez nombreux ni assez prolongés pour qu'on soit absolument fixé sur la façon dont il se comporterait dans la pratique.