COMPOSITION MOYENNE DES GAZ DE FOURS A COKE
Moyenne
Hydrogène H de 35 0/0 à 50 0/0 42~Ô/0
Méthane CH 1 de 19 — à 27 — 22 —
Oxyde de carbone CO de 5 — à 12 — 8 —
Carbures lourds OH n dei — à 4 — 3 —
Anhydride carbonique CO 2 de 3 — à 6 — 4 —
Oxygène + Azote O + Az de 17 — à 32 — 21 —
Ces données montrent que Ton se trouve en présence d'un gaz riche en hydrogène, en méthane et en carbures lourds. Son pouvoir calorifique est donc beaucoup plus élevé que celui du gaz de hauts fourneaux ; il sera voisin de celui du gaz d'éclairage. De plus, la proportion considérable des goudrons nécessite, comme nous le verrons, des appareils spéciaux d'épuration, si on veut employer ce gaz à l'alimentation des moteurs.
6. Pouvoir calorifique du gaz de fours à coke. — Le pouvoir calorifique inférieur de ce gaz varie de 3.000 à 4.000 grandes calories par mètre cube. Nous le prendrons égal en moyenne à 4.000 calories par mètre cube. Comme 1 mètre cube de ce gaz pèse en moyenne kg ,450, on peut compter que 1 kilogramme de gaz de four à coke dégage en brûlant 8.900 calories (vapeur d'eau non condensée).
7. Variation du pouvoir calorifique pendant la préparation du coke. —
Le pouvoir calorifique varie d'ailleurs beaucoup pendant la durée de la préparation du coke. A ce point de vue, des expériences intéressantes ont été faites en 1899 à la mine Mathias
( l ) D'après Hoffmann [Kraflgewinnung und Kraftverwertung in Berg und Hûttenwerken (Zeilsehrift des Vereines deutscher Ingénieur e, t. L, n» 35)], on peut compter, avec les fours à récupérateurs de chaleur, sur un excédent de 100 à 110 mètres cubes environ par tonne de charbon employé.
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GAZ PÀUVftES
Slinnes ( 1 ). La durée de la production du coke était de trente-deux heures. On pouvait la diviser en deux périodes.
La première période allait de la troisième à là vingt-troisième heure environ ; il se produisait un gaz riche dont la composition variait peu, la teneur en méthane passant de 40 0/0 à 35 0/0, celle en hydrogène passant de 35 0/0 à 45 0/0 ; le pouvoir calorifique variait de 15 0/0 environ.
La deuxième période allait de la vingt-troisième à la trente-deuxième heure ; elle était caractérisée par la production d'un gaz plus pauvre dont la composition variait très rapidement. La teneur en méthane diminuait très vite de 35 à 10 0/0; la teneur en hydrogène
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croissait rapidement de 45 à 65 0/0; la teneur en carbures lourds ^C m H n ) qui, durant la première période, était voisine de 5 0/0, diminuait de 5 0/0 à 1 0/0 ; enfin la teneur en azote s'accroissait de 7 0/0 à 15 0/0. Quant au pouvoir calorifique, il diminuait dans cette période de 50 0/0 environ.
Aussi, aux usines à coke Mathias Stinnes, a-t-on soin d'employer le gaz produit durant la première période à V éclairage et à V alimentation des moteurs à gaz ; quant au gaz produit durant la deuxième période, on V utilise pour le chauffage des fours; il est en effet inutilisable pour l'éclairage à moins de le carburer.
On diminue les fortes variations du pouvoir calorifique en mélangeant dans une même conduite de décharge les gaz produits par différents fours à des périodes variables de la transformation du charbon en coke. Mais on n'arrive jamais à rendre petites les variations du pouvoir calorifique, comme le montre la figure 124, sur laquelle sont représentées les déterminations faites toutes les demi-heures pendant vingt-quatre heures sur le gaz résultant du mélange des produits de 60 fours Pœtter, chargés avec du charbon anglais de Dumpfield. Ces variations sont naturellement d'autant plus petites que le nombre des fours est plus grand. L'emploi d'un gazomètre a d'ailleurs pour effet d'atténuer ces variations du pouvoir calorifique et de la composition.
8. Utilisation à l'éclairage de l'excédent de gaz produit. — Nous venons de dire qu'à la mine Mathias Stinnes on employait une partie du gaz des fours à coke comme gaz d'éclairage. C'est la première application qui a été tentée dans les fours à coke pour l'utilisation de l'excédent de gaz produit. .
Quelques usines ont tenté avec succès la carburation de cet excédent de gaz au moyen de vapeurs de benzol et l'emploi pour l'éclairage du gaz ainsi obtenu. C'est ainsi que les
(!) Journal fur Gasbeleuchiung und Wasserversorgung, 1899, p. 241.
UTILISATION DES GAZ DE HAUTS FOURNEAUX ET DE FOURS A COKE 2\i
mines Erin et Prosper fournissent du gaz d'éclairage aux bourgs de Castrop et de Bottrop ; que la mine Glûckhilf-Friedenshoffnung en Basse-Silésie éclaire Hermsdorf, À Boston (États- Unis), une usine à gaz d'éclairage fonctionne avec 400 fours à coke, chargés avec du charbon de la Dominion Coal C° de «Cap-Breton.
L'utilisation du gaz des fours à coke pour l'éclairage était encore, il y a quelques années, limitée par ce fait qu il n'y avait pas toujours, autour des fours à coke, d'agglomérations importantes à éclairer. Mais cette difficulté a disparu aujourd'hui où l'on transporte à distance du gaz comprimé. Les progrès dans la construction des becs à incandescence et des fourneaux à gaz ont aussi contribué à l'extension de l'emploi des gaz de fours à coke. On n'a plus en effet besoin de carburer le gaz au moyen de vapeurs de benzol jusqu'à lui donner un pouvoir calorifique de 5.000 calories. Il résulte de là une économie notable, le benzol étant d'un prix assez élevé.
9. Utilisation de l'excédent de gaz sous des chaudières. — On a songé à brûler F excèdent de gaz sous des chaudières afin de produire de la vapeur destinée à alimenter des machines. On peut facilement calculer, comme nous l'avons fait plus haut, le nombre de mètres cubes de gaz qu'il faut brûler pour produire un cheval-heure effectif. Comme le gaz produit par les fours ne contient pas de poussières, on peut prendre égal à 50 0/0 le rendement en vapeur de la chaudière. Le poids de la vapeur à 4 ou 5 kilogrammes de pression que peut produire la combustion de 1 mètre cube de gaz est alors donné par
la relation
\ Il faut donc brûler au foyer -r-7-r = m3 ,675 de gaz à 4.000 calories pour produire 1 kilogramme de vapeur à 4 ou 5 kilogrammes de pression. Si on compte qu'il faut dépenser 10 kilogrammes de vapeur pour produire un cheval-heure effectif, on voit que, pour produire un cheval-heure effectif, il faut brûler sous la chaudière
0,675 X 10 = 6 m3 ,75 de gaz de four à coke.
Le rendement thermique total de la chaudière, des conduites et de la machine est
En prenant comme rendement en vapeur de la chaudière le nombre 60 0/0 que M. Witz admet pour les meilleurs combustibles et pour les installations bien surveillées, on trouverait que 1 mètre cube de gaz de four à coke produit 1^,78 de vapeur ou qu'il faut brûler m3 ,56 de gaz pour produire 1 kilogramme de vapeur. Cette dépense de gaz correspond à une comsommation de 5 m3 ,6 de gaz par cheval-heure effectif et à un rendement thermique total de 2,76 0/0.
Dans l'exemple choisi plus haut d'une usine à coke ayant 80 fours de 7 tonnes, l'excédent de gaz, 1.155 mètres cubes, permet de produire au moyen de machines à vapeur
— ^- = 171 chevaux-heures effectifs o,75
si Ton admet 50 0/0 pour ie rendement en vapeur de la chaudière, et
— — = 206 chevaux-heures effectifs,
si l'on admet 60 0/0 pour le rendement en vapeur de la chaudière.
10. Utilisation de l'excédent de gaz dans les moteurs A gaz. — Supposons qu'au lieu de brûler d'abord le gaz sous les chaudières on s'en serve pour alimenter des moteurs à gaz.
Il faut compter une dépense de 700 à 900 litres de gaz, ou en moyenne une dépense de 800 litres pour produire un cheval-heure effectif avec du gaz de four à coke. Le rendement thermique total de ^installation est alors
En alimentant directement les moteurs à gaz avec du gaz de four à coke, l'installation des 80 fours dont nous avons parlé plus haut donne une puissance disponible de
rr-x- = 1.443 chevaux-heures effectifs.
On voit tout l'avantage que l'on peut retirer de l'utilisation des gaz de fours à coke dans les moteurs à gaz.
11. Développement en Allemagne de l'utilisation du gaz de coke dans les moteurs à gaz. — Aussi, en Allemagne, où la fabrication du coke métallurgique est très développée, utilise-t-on dans des moteurs l'excédent des gaz produits.
Les plus anciens moteurs à gaz alimentés avec du gaz de four à coke semblent être ceux des usines Altenwald, dans le district de la Saar (12 chevaux), et ceux des usines Skalley, en Haute-Silésie (60 chevaux) ; ces moteurs sont en fonctionnement depuis une dizaine d'années environ. Daos la région de la Ruhr, aux mines Dannenbaum, Mansfeld, Lothringen, fonctionnent depuis quelques années toute une série de petits moteurs qui servent dans la fabrication des sous-produits.
Les installations d'une certaine importance ont toutes été faites dans ces dernières années. Dans le district de la Saar fonctionne depuis 1901 un moteur de 200 chevaux installé par la Société d' Augsbourg -Nuremberg aux usines à coke de Neunkirchen. En Westphalie, c'est à la mine Mathias Stinnes que l'on a essayé pour la première fois d'utiliser les gaz de fours à coke dans les grands moteurs à gaz. La firme F. Krupp (usines de Gruson) y installa, en 1901, 3 machines de 300 chevaux chacune; mais, jusqu'en 1904, ces machines n'ont pu fonctionner régulièrement à cause de l'insuffisance de l'excédent de gaz produit. En 1901, la Compagnie des mines de Gelsenkirchen (Gelsenkirchener-Bergwerks-Aktiengesellschaft) a fait pendant un an des expériences à la mine Ministre-Stein sur un moteur de Deutz de 125 chevaux. Récemment la mine Lothringen a remplacé ses petits moteurs (8 à 50 chevaux) par un moteur de 350 chevaux.
En 1903, de nombreux moteurs à gaz alimentés par du gaz de fours à coke ont été installés dans le district de la Ruhr. Voici, d'après Baum, des indications sur quelques-unes de ces installations.
TABLEAU XXI MOTEURS A GAZ ALIMENTÉS AVEC DU GAZ DE 'FOURS A COKE (DISTRICT DE LÀ RUHR)
