Calculs sur la houille

La composition de la houille, dans laquelle on fait abstraction des cendres, a été déduite de celle du gaz par le calcul.

Produits de la combustion. Cal. spée. Cap**^ ealor.

CO2 . . 309,398 0,2164 66,982 IhO . . 47,205 0,4780 22,420 N . . . 999,827 0,2440 243,888

Composition de la houille.

Oxygène nécessaire.

H 6,168 . 8 = 49,344 0 6,898 A déduire .

A reporter.

bustion, les gaz se dilatent et, par suite, leur température s'abaisse. Mais, en brûlant les gaz chauffés préalablement avec de l'air également chaufîé, comme le fait Siemens, on doit approcher des températures trouvées par Bunsen. Je dis approcher de ces températures, et non les atteindre. En effet, la dissociation est plus grande à l'air libre que sous les fortes pressions réalisées dans les expériences de Bunsen.

Quant à la température de combustion à l'air libre, on peut la déduire de ces expériences, en déterminant, comme je me propose de le faire, le travail dépensé lors de la dilatation des produits de la combustion et retranchant, de la chaleur dégagée, celle qui correspond à ce travail. H. V.

(1) Indépendamment de 3,789 d'eau, qui se condense dans les tuyaux de conduite avec le goudron, la suie, etc.

Report. . . 1556,130 333,287

N, etc. 2,8S4 Reste. . . . 267,486

0 en excès. S3,i90 0,2182 H,671

20p. 100 en sus. 33,490

Oxygène net. . 320,946

D'où l'on déduit pour le calorique spécifique des produits de la combustion 3M,928 : U09,620 = 0,248.

137. Chaleur perdue dans les générateurs. — Il s'est dégagé par la transformation de :

66,803 de carbone en CO, calories 168671 ) 2„nn7fi 11,860 » CO2 » 93408 j

l'atome du carbone pesant 75 et celui de l'oxygène \ 00. Pouvoir calorifique total de 100 k. de houille :

84,380 C en CO^, calories . . . 681790 1 g^ggg^ 8,1306 H en vapeur d'eau, calories 183874 )

Il y a réellement 6,168 d'hydrogène, mais comme on suppose tout l'oxygène, 6,898, combiné à 0,862 d'hydrogène, à l'état d'eau, qui se vaporise sans produire de chaleur, on devra retrancher 0,862 de 6,168, ce qui donnera 8,1306. Comme, d'un autre côté, on admet que la vapeur d'eau ne se condense pas, 1 k. d'hydrogène ne dégagera que 29000 calories au lieu de 34462.

Le rapport 259076 : 835664 = 0,31 donne la chaleur seulement employée à transformer la houille en gaz, soit 31 "jo.

II convient cependant de remarquer que, dans l'état actuel de nos connaissances, c'est par l'expérience seule, et non par le calcul, qu'on doit déterminer le pouvoir calorifique de la houille.

138. Perte de chaleur par la cheminée — Considérons un four à réchauffer dans lequel on consomme pendant 24 heures 1800 k. de houille supposée pure et où l'on enfourne pendant ce temps 9000 k. de fer. Par demi-heure on brûle 37'", 50, qui donnent 520 k. de gaz brûlés, ayant une capacité calorifique de 129. Si les gaz s'échappent à 100° C. (on peut arriver à beaucoup moins), les gaz emportent 12900 calories. Nous admettrons en moyenne 25000 calories entre deux inversions des valves.

139. Chaleur absorbée par le fer. — Si nous évaluons la chaleur suante du fer à 1600° C. et que nous prenions le calorique spécifique du fer égal à 0,114 et constant, ce qui n'est pas exact, puisque ce calorique spécifique augmente avec la température, le fer absorbera par demi-heure

0,114 • 1600 . 9000 : 48 = 34200 calories.

118 SECTION I. NOTIONS CONCERNANT PLUSIEURS DIVISIONS DE l'uSINE.

140. Chaleur que V enveloppe des régénérateurs transmet par rayonnement et par contact avec l'air pendant une demi-heure. — On peut calculer cette perte au moyen des formules classiques de Dulong et Petit. L'application de ces formules à un four à réchauffer de Sougland (Dép' de l'Aisne), donne, pour la chaleur cherchée, 277S0 calories au maximum.

lii. Chaleur logée dans le four afin d'y maintenir la température nécessaire et de compenser les pertes par les parois. — On la trouve par différence en observant que la chaleur totale due à 37sS0 de houille est 37,30. 8630 == 323625 calories. Elle est égale à 134066 calories.

142. Emploi de la chaleur. — Des 323610 calories, chaleur totale que peuvent donner 37''-,50 de houille pure, il y a : 2S000 (évacuation par la cheminée) -\- 277S0 (transmission des régénérateurs) -f- 102S94 (perte aux générateurs) = 15S344 calories perdues et 134066 (logées dans le four et transmission par les parois de celui-ci) -]- 34200 (absorption par le fer) = 168266 calories utilisées, soit 48 pour 100 perdues et b2 pour 100 utilisées.

143. Comparaison des consommations au four à réchauffer ordinaire et au four à réchauffer de Siemens. — Pour réchauffer 9000 k. de fer ébauché sur une grille ordinaire, on brûle par 24 heures 3400 k. des meilleures houilles de Mons, soit en déduisant 10 p. 100 de cendres, 3060 k., et par demi-heure 63", 75, donnant 63,75 X 8630 = 550160 calories.

On utilise les flammes perdues à la production de la vapeur. Si nous admettons une production de 2"-, 50 de vapeur par kilogr. de houille (y compris les cendres), on pourra produire en 24 heures 8,500 k. de vapeur et en une demi-heure 177 k., ayant une chaleur totale de 115050 calories.

Calories. Pour 100.

Le fer prend 34200 6,22 j

La transmission du four . . . . 134066 24,37 | 51,49

La vaporisation de l'eau . . . . 115050 20,90] Perte par refroidissement des maçonneries entourant la chaudière et par la

cheminée (par différence) .... 266844 48,51

144. Four à réchauffer de PonsardQ). Dans ce système, qui n'est qu'une modification de celui de Siemens, la chaleur des produits de la

(') V. une notice sur les procédés Ponsard, publiée, en 1872, chez Viéville et Capiomont, à Paris.

combustion est utilisée uniquement à chauffer l'air destiné à brûler les gaz combustibles du gazogène, au moment de leur entrée dans le four. L'appareil qui sert au chauffage de l'air, s'appelle le récupérateur. Il se compose d'une grande chambre dans laquelle sont disposées des briques de façon à former une première série d'intervalles pour le passage des produits de la combustion, et une seconde série pour l'air froid, de telle sorte que chaque conduit vertical d'air soit toujours compris entre deux conduits semblables de gaz chaud, et réciproquement ; de plus chacun des conduits est muni de chicanes, destinées à ralentir le mouvement des gaz qui doivent y circuler ; ces chicanes, construites en briques creusées de deux canaux et disposées en quinconces, établissent entre les divers conduits des communications qui augmentent encore la surface de chauffe.

La marche de l'appareil est très-simple et n'exige aucune surveillance.

Les gaz chauds (la fumée) arrivent par le haut du récupérateur, descendent dans les compartiments qui leur sont destinés et s'échappent ensuite dans la cheminée. L'air froid pénètre par là partie inférieure et s'élève dans les compartiments intermédiaires, pour se rendre, par deux canaux parallèles à l'axe du four, dans la chambre de combustion, disposée en avant du grand autel. Les gaz combustibles du gazogène arrivent dans la même chambre, directement et sans refroidissement préalable.

Les /t^. 1, 2 et o, pl. 8, représentent, à l'échelle de 1/40, un four Ponsard qui fonctionne à Seraing et qui sert à réchauffer les anneaux d'acier pour la fabrication des Isandages. Fig. i, coupes verticales du gazogène, du four et du récupérateur, respectivement, suivant EF, fig. 2, et suivant MN, fig. 3. Fig. 2, coupe en plan suivant CD, fig. 1. Fig. 3, coupe transversale suivant IJBA, fig 1.

Ce four, qui coûte 12000 fr., donne autant de déchet que les fours ordinaires, mais, pour un produit de 1000 k. d'acier laminé, il n'exige que 280 k. de houille médiocre, tandis que ces derniers consomment 400 k. de houille d'un prix beaucoup plus élevé.

Nous devons ajouter, cependant, que son tirage s'affaiblit assez promptement, ce qui provient des poussières qui se déposent sur les briques du i-écupérateur, dont le nettoyage n'est pas exempt de difficultés. H. V.

14S. Four BicherouxQ). — Ce four est construit pour produire de la vapeur. Il est à gazogène et à air chaud, pour brûler les gaz combustibles qui proviennent de ce dernier. L'air est chauffé, non par les

(') V. Taskin, Notice sur le four à gaz du système Bicheroux (R. Univ. Juillet et Août 187i).

120 SECTION I. NOTIONS CONCERNANT PLUSIEURS DIVISIONS DE l'uSINE.

produits de la combustion, comme dans le four Ponsard, mais par son contact avec les parois latérales du fourneau et avec la surface inférieure de la sole. A cet effet, on ménage, au-dessous de celle-ci un espace vide ou caveau. L'air extérieur pénètre dans cet espace, par une large ouverture pratiquée à l'extrémité du four, dans la paroi pleine opposée à la porte de travail; puis, il se partage entre deux carneaux latéraux qui le conduisent dans la chambre de combustion, placée en avant de l'autel et disposée comme celle du four Ponsard. Au sortir du four, les produits de la combustion passent dans un canal descendant qui les conduit dans une cheminée à chaudière verticale comme celle représentée pl. 4., fig. 6. A sa partie supérieure, ce canal est fermé au milieu par des briques réfractaires qui bouchent le tiers de sa section. De cette manière, les produits de la combustion, pour se rendre dans la cheminée, sont obligés de longer les parois latérales du four, ce qui est favorable à la répartition uniforme de la chaleur sur la sole. S'il s'agit de chaudières horizontales, la disposition adoptée pour le chauffage est la même que dans les autres fours à flammes perdues.

Les fig. 1, 2 et 3, pl. 42, représentent un four Bicheroux à réchauffer établi aux aciéries John Cockerill, à Seraing. Fig. \ , coupe verticale par LL, fig. 2. Fig. 2, coupe horizontale suivant ABCDEF, fuj. \. Fig. 3, coupes traversales suivant VV et V'V, fig. 1. Échelle de i/so.

L'air extérieur pénètre dans l'espace vide au-dessous de la sole par l'ouverture 0, passe à travers l'autel par les deux carneauîC M, M, et delà dans une espèce de chambre placée en avant du conduit qui amène les gaz combustibles fournis par le gazogène. De cette chambre, l'air pénètre dans le canal à gaz, à travers les ouvertures que présente, à cet effet, la partie supérieure du mur P.

T, T, registres pour régler l'admission de l'air. T, T , registres pour l'admission des gaz.

Le four Bicheroux est établi à la Fabrique de fer d'Ougrée, à Seraing, ainsi que dans plusieurs usines allemandes et anglaises. Il est moins coûteux que le four Ponsard, plus facile à conserver en bon état et il donne à peu près la même économie de combustible. En outre, il a sur le four, Ponsard l'avantage de produire de la vapeur. H. V.

146. Avantages du four Bicheroux comparativement aux fours ordinaires. — Voici, d'après les expériences faites à la Fabrique de fer d'Ougrée, les avantages du four Bicheroux sur les fours ordinaires : \° il permet l'emploi de houilles de qualité inférieure à celle qu'exigent ces derniers ; 2» pour une même consommation de charbon (de qualité moindre), il donne un quart de production en plus; 3° la chauffe est

CHAP. III. DES MACHINES

beaucoup plus régulière et meilleure ; 4° enfin, la production de vapeur obtenue aux chaudières chauffées par les flammes perdues de ces fours, est sensiblement plus considérable, au moins de 50°/o. H. V.