LA HOUILLE ET SON ADAPTATION À LA PRODUCTION DE LA VAPEUR
La classification habituelle des houilles en anthracite, semi-anthracite, semi-bitumineuse et bitumineuse ne donne aucune idée de l'adaptation de la houille à la production de la vapeur, car les houilles de toutes les catégories sont employées avec satisfaction dans les générateurs de vapeur; de même l'analyse chimique ne peut pas nous permettre de décider des qualités d'une houïlle comme productive de vapeur. Cela ne peut être déterminé que par la combustion, au cours d'un essai pratique d'une houille dans un modèle étalon de générateur-fournaise, d’un rendement connu avec une houille étalon, et en mesurant ainsi le pouvoir d'évaporation.
Négligeant le coût de l'eau, le coût de la vapeur pour le pouvoir employé dépend: (1) de la quantité de chaleur employée dans le générateur, non pas de chaque livre de houille, mais de chaque unité de dollar délivrée “aus la chambre du générateur; (2) du coût de transport et de livraison de la houille dans la chambre du générateur et (3) de la dépense provenant du traitement que l'on fait subir aux cendres. Tous ces frais sont plus ou moins affectés par les différentes qualités physiques de la houille et de ses cendres ainsi que par sa composition chimique. Les notes suivantes donneront une idée des quantités employées dans les Calculs des essais au générateur et des facteurs qui influent sur le plus ou moins de production de vapeur par la houille.
! Classification de Kent (Mech. Engrs. Pocket Book, 1904, p. 624) des houilles américaines est:
Proportion de Carbone Hydrocarbone carbone Fixe Volatile
= € € Anthracite dur sec : ee 100 à 12 4100-00 à 92:31 O0-00à 7-69 Semi-anthracite À Are 12à 7 92:31à 87:50 7-69à 12-50 Semi-bitumineux ; Ta S 87:50 à 75-00 12-50 25-00 Bitumineux ...... AA: + 32. 0 75:00 à 0:00 25:00 à 100-00 Carbone Fixe
La “Proportion de Carbone” est le quotient —————
Hydrocarbone volatile
Les lignites :,.artiennent naturellement à une classe séparée et sont essentiellement différents de celles ci-dessus.
Valeur caloritique. L'unité de chaleur employée dans toute cette section du rapport est celle qui est communément employée par les ingénieurs de la “British Thermal Unit (UT. BB) qui est définie comme la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d'une livre d'eau à un degré supplémentaire Fahrenheit.: Exprimée de cette manière, la valeur calorifique d'une houille est mesurée par le nombre de U. T. B. qui seraient produites par fa combustion complète d'une livre de houille, et représente ur chiffre qui va d'environ 7,500 U. T. B. pour les houilles de qualité inférieure à un maximum d'environ 13,000 UT. B. pour les houilles de qualité supérieure. Sa valeur dépend de la composition de la portion combustible de la houille aussi bien que de la proportion de matière non combustible qu'elle contient. La proportion de la valeur calorifique qui peut être employée dans le générateur dépendra évidemment de l'efficacité de l'install. ‘on des générateurs de même que de la nature de la houille et du traitement qu'elle subit dans le feu.
Pouvoir théorique d'évaporation.— Puisque 966 U.T.B. sont requis pour produire une livre de vapeur d'eau à une température de 212° F. et à la pression atmosphérique (14:7 livres par pouce carré) et que ces conditions sont considérées comme étalon dans la comparaison des chiffres relatifs à la production de la vapeur, on trouvera le nombre de livres d'eau qui peuvent être évaporées avec une fournaise idéale et parfaite et un générateur de et à 212° F. en divisant par 966 la valeur calorique. Le résultat obtenu variera naturellement d'environ 8 à 15 livres d'eau par livre de houille.
Composition chimique. Dans une partie ultérieure de ce rapport sont discutés les effets des différentes matières qui composent une houille sur sa valeur calorifique. Généralement, au point de vue de l'emploi du générareur, on peut dire que les houilles contenant une grande quantité d'hydrocarbones volatiles sont plus difficiles à brûler efficacement que celles qui contiennent le carbone sous une forme fixe. Cette différence est principalement due à la combustion imparfaite de l'hydrocarbone qui produit des gaz non consumés et de la fumée.
On objecte moins aux houïilles riches en soufre pour la production de la
vapeur que dans un but métallurgique. quoique le sulfite de fer sous la forme de pyrite tend occasionnellemen "causer des ennuis dûs à la formation de mâchefer et à la destruction de grilles à feu.
Le chlore probablement présent dans la houille comme se! ordinaire se trouve en très petites quantités et produit La certaine quantité d'acide chlorhydrique au morient de la combustion. Ilest possible que la corrosion des tubes du générateur soit en partie causée par cela.
Dans le travail chin ‘6 à cé rapport, te gramme calorique est pris comme l'unité de chaleur. Voir uë.
2 La valeur exacte de ce antité dép. de température de l'eau à laquelle on
Î 2 hi u (30.17)
fait le mesurage. On prend généralement la température de Îa . Voir pp. 12 et 13 (Evaporation équivalente à et à partir de 212°).
4 Pour informations récentes sur la prévention de la fumée, voir Randa!l et Weeks Bull. 373, US. Geol. Survey, 1909.
La cendre où matière non ce nbustible Ge la houille est d'une grande importance pour celui qui se sert du générateur, parce que, en général, les cendres doivent être enlevées ou être sujettes à un traitement coûteux et aussi parce que des cendres fusibles forment des mâchefers qui se collent ensemble dans le feu où qui adhèrent aux grilles ou aux briques de la fournaise et qui dans de nombreux cas causent beaucoup d'ennuis lorsqu'on veut nettoyer le feu.
Il est à peine nécessaire de montrer que le nettoyage fréquent des feux a un effet considérable sur l'économie de l'installation. Lorsque l'on procède au nettoyage, les portes à feu sont nécessairement ouvertes et le générateur est refroidi par l'arrivée de l'air froid; une grande quantité de matière combustible est rejetée dans les débris que l'on enlève du feu! et la quantité de chaleur perdue dans les cendres chaudes n'est nullement négligeable. La proportion de cendre dans la houille est parconséquent l'une des plus importantes indications de sa qualité. La cendre dans la houille consiste principalement d'une matière argileuse et est parconséquent riche en silice et en alumine. Une houille dont la cendre est ‘++ ovvde de fer est de nature à donner des ennuis par son mâchefer; n «mation du mâchefer dépend également du degré de combustion. Avec :.a degré de combustion élevé et une température de fournaise très élevée correspondante une cendre non fusible ou difficilement fusible peut fondre et provoquer des ennuis qui ne se produiraient pas à un degré de travail plus modéré. Certaines houilles forment un tel mâchefer qu'il est difficile de les employer dans certains types d'appareils mécaniques.
L'humidité est toujours présente dans la houille et diminue son pouvoir d'évaporation, L'humidité dans une houille fraîchement sortie de la mine se perd graduellement par son exposition à l'air, jusqu'à ce que la houille n'en contienne plus que de 2 à 6 pour cent dans les conditions normales du séchage à l'air. Les lignites et les houilles lignitiques contiennent de bien plus grandes quantités d'humidité.
Autres propriétés physiques.—La valeur d'une houille destinée à la production de la vapeur est affectée par d'autres qualités. On dit qu'une houille se colle quand elle s'amollit, devient pateuse, enfle à la chaleur ce qui fait que le résidu de coke, une fois les gaz partis, montre peu ou pas de traces des parties originelles ou des molécules de la houille. L'anthracite et certaines autres hovilles ne révèlent aucune de ces propriétés et on peut trouver des houilles qui revèlent chaque degré depuis la houille qui ne colle pas jusqu'à la houille qui s'amollit en chauffant de façon à produire une seule masse cohérente. Les méthodes de chauffage a loptées avec les houilles qui ne collent pas et celles qui collent doivent être différentes. Les houilles qui ne collent pas doivent être chautfées également et légèrement et ne devraient être dérangées qu'au:si peu que possible après avoir été placées sur la couche de combustible. Un bon chauffeur
! Voir déterminations de cendres dans le Rapport Sommaire des Essais,
dirigera exactement chaque pelletée là où elle st nécessaire de façon à boucher chaque trou qui se produira dans son feu et évitera le râtissage autant que possible afin de diminuer la perte du combustible qui tombe à travers les barreaux. Avec une houille qui colle on ne doit pas conseiller cette méthode de chauffage, et ilest d'usage de placer un tel combustible juste à l'intérieur de la porte à feu sur une plaque de façon à ce qu'il puisse subir une distillation partielle afin que les hydrocarbones qui en résultent puissent passer sur le feu et être brûlés aussi complètement que possible. La houille est ensuite repoussée sur le feu et on en ajoute une nouvelle quantité pour carboniser. C'est pourquoi il est difficile de chauffer d'une façon efficace les houilles qui ce lent, surtout parceque leurs longues flammes empèchent le chauffeur de s'apercevoir des trous qui se produisent dans le feu. L'origine de cette propriété de la houille de coller n'est pas encore complètement connue.'
La force mécanique et la dureté de la houille affectent sa valeur industrielle. Dans le cas de nombreuses houilles, la perte due au bris causé par le transport et la manipulation dans la chambre des générateurs est très sérieuse. On doit prendre note que les très petites dimensions de houille ainsi que la poussière fine ne peuvent pas être brûlées efficacement sur des grilles ordinaires, et on peut obtenir souvent une économie considérable en se servant de grosseurs criblées et en utilisant les petites grosseurs par elles-mêmes au moyen de méthodes de chauffage spéciales. La plupart des appareils de chauffage mécaniques requièrent une houille d'une dimension plus ou moins uniforme et l'uniformité de grosseur est également d'un grand avantage dans le chauffage à la main.
