Four Quennec

M. Quennec, maître de

verrerie à Semsalles (Suisse), a adopté une disposition analogue.

Dans le four Qucnnec, qui est h fusion et à travail continus (/ îg . 18), les grilles A lancent directement le gaz qu’elles produisent, dans le four B, après toutefois mélange de ce gaz avec de l’air chauffé au préalable dans des carneaux disposés le long des parois du foyer et du four.

Fig. 18.

Ce four n’a pas de cheminée d’évacuation des produits brûlés. Ces derniers s’échappent librement dans la halle. A l’extrémité de leur parcours ils servent à chauffer, à fritter les matières vitrifiables.

Fours à gaz. — Les premiers essais de chauffage par le gaz des fours de verrerie ont été tentés par Fickentsclier, de Swickau (Saxe). On faisait usage de lignites. Ce combustible produisant beaucoup de goudrons, il en résultait de fréquentes obstructions dans les conduits amenant le gaz au four. On ne put parer à cet inconvénient qu’en soumettant le gaz à un lavage à l’eau, ce qui eut pour conséquence malheureuse de refroidir le gaz et de nécessiter l’emploi d’un ventilateur pour l’amener au four.

Pour ces diverses raisons, l’essai fut rapidement abandonné.

Il convient cependant de rappeler que l’idée du lavage du gaz des gazogènes a été reprise depuis, et que dans certaines circonstances elle a donné des résultats avantageux.

Si l’on remarque, en effet, que le gaz provenant de la distillation de la houille contient, à l’état d’ammoniaque,, la majeure partie de l’azote que ces houilles renferment, on se rend compte de l’intérêt qu’il peut y avoir dans certains cas spéciaux — emploi de houilles particulièrement azotées, situation dans une région où les débouchés de sels ammoniacaux pour l’agriculture sont assurés — à recourir au lavage du gaz.

Sans entrer dans le détail de la question, nous dirons que pratiquement, et à peu de frais, on peut recueillir, par tonne de houille brûlée dans un gazogène, 2 à 3 kilogrammes d’ammoniaque, soit près de 8 kilogrammes de sulfate d’ammoniaque.

27. — Four Siemens. — En 1856, MM. Siemens frères eurent l’idée d’utiliser la chaleur que possèdent les gaz de la combustion au chauffage du gaz combustible et de l’air comburant.

Avant que cette idée fût mise à exécution, les fours à gaz, ou plutôt les fours mixtes dont nous venons de parler, ne pouvaient procurer d’économie sérieuse sur le chauffage direct. Les seuls avantages qu’ils présentaient — et dont l’importance est d’ailleurs loin d’être négligeable — résultaient d’une réduction de la main-d’œuvre et d’une meilleure qualité des produits.

Il en fut tout autrement quand le principe de la récu-

péralion fut appliqué par M. Siemens 1 ; aussi le nouveau mode de chauffage fut-il, en très peu de temps, adopté dans toutes les industries du feu, fonderies, verreries, etc.

On a apporté, depuis, quelques modifications plus ou moins heureuses à la disposition première adoptée par les frères Siemens; nous en indiquerons quelques-unes parmi celles qui nous paraissent présenter un réel intérêt; mais auparavant nous donnerons la description détaillée du four primitif.

Le four Siemens à chaleur régénérée se compose de trois parties :

1° Le gazogène, où le combustible est transformé en gaz ;

2° Les régénérateurs ou récupérateurs qui constituent la partie essentielle ;

3° Le four lui-même, dont la forme est variable suivant sa destination.

Gazogène. — Cet appareil (fig. 19) est constitué par une cuve en maçonnerie limitée au fond par une paroi légèrement inclinée, sur les deux côtés, par des murs verticaux distants F un de l’autre de lm,50 à 2 mètres, et à la partie antérieure par un plan incliné faisant avec la verticale un angle de 45° à 60°.

Cette paroi antérieure est munie de regards par lesquels, au moyen de pinces, l’ouvrier brasse le combustible.

Dans le bas, cette même paroi est prolongée par une

1 Les diverses industries du feu, métallurgie, verrerie, etc., sont redevables aux frères Siemens, originaires de Dresde, des progrès étonnants qu’elles ont accomplis dans la seconde moitié de ce siècle.

Ces savants et hardis novateurs ont, avec succès, porté leurs efforts sur l’amélioration des procédés de chauffage.

Williams Siemens et son frère Frédéric s’associèrent et fondèrent à Londres et à Dresde des maisons qui se sont fait dans le [monde entier une réputation justement méritée.

A la mort de Williams (qui s’était fait naturaliser Anglais et qui est enterré à Westminster), son frère Frédéric a repris la maison de Londres.

grille présentant la même inclinaison. Cette grille est généralement constituée par cinq barrettes en fer supportées à leurs extrémités par des arrêts encastrés dans les parois verticales.

L’écartement des parois latérales est maintenu par une voûte dans laquelle sont pratiqués plusieurs orifices.

Deux d’entre eux, munis de trémies à bascule, sont destinés aux chargements ; deux autres sont des regards destinés à suivre la marche de l’appareil et au besoin po ur tasser la masse de combustible. Un autre orifice à section rectangulaire est destiné à laisser passage au gaz, qui se rend au four directement si ce dernier ne comporte qu’un seul gazogène, ou dans un canal collecteur dans lequel se réunit le gaz produit par un groupe ou batterie de gazogènes, si le four nécessite plusieurs de ces appareils.

Le gaz recueilli dans le canal collecteur est conduit dans une cheminée verticale en tôle de 4 à 5 mètres de hauteur, qui se continue par un tuyau horizontal suspendu, d’une longueur de 10 à 12 mètres. A son autre extrémité, ce tuyau se recourbe à angle droit et se termine par une cheminée verticale descendante dont la partie inférieure est reliée au four par un canal établi à niveau du sol.

Dans son trajet à l’intérieur de ce tuyau réfrigérant ( cooling-tub ) le gaz perd par rayonnement une grande partie de sa chaleur. Il en résulte que, dans le tuyau descendant, le gaz notablement refroidi, et par suite plus dense, acquiert une certaine vitesse. L’ensemble des deux

cheminées et du conduit horizontal constitue en somme un immense siphon dans lequel le mouvement du fluide est assuré par une différence de densité.

L’application de ce principe a permis à M. Siemens d’éviter l’emploi du ventilateur pour le transport du gaz des gazogènes au four.

11 faut bien remarquer que ce transport n’est possible que grâce à une perte de chaleur assez notable (en moyenne la température du gaz est abaissée de 300* pendant le trajet) ; aussi, afin d’éviter cet inconvénient, on préfère maintenant établir les gazogènes à un niveau beaucoup plus bas que la sole du four. Une différence de niveau de 4 à 5 mètres suffit largement pour assurer le tirage des gazogènes.

Régénérateurs. — Les régénérateurs sont des chambres en maçonnerie dans lesquelles on dispose, par rangs superposés, des briques réfractaires aménagées de manière à laisser des vides entre elles. On fait en sorte qu’à un vide d’un rang quelconque corresponde, pourle rangsupérieur, une partie pleine, ce qui oblige les gaz qui circulent dans la chambre à suivre un parcours en ligne brisée.

Comme on a pour but en effet de soutirer aux gaz brûlés, produits de la combustion, la plus grande partie de leur calorique, il faut faire en sorte qu’aucune nappe de gaz ne puisse traverser la chambre sans rencontrer d’obstacle. Plus les filets de gaz seront divisés, c’est-à-dire plus on favorisera le contact de toutes les molécules avec les briques à échauffer, et meilleur sera le rendement.

On est donc amené à placer les briques en rangs très serrés et très chicanés, de façon à obtenir une surface de contact la plus grande possible, en même temps qu’une division extrême des filets gazeux.

Des raisons d’ordre pratique empêchent d’aller dans cette voie aussi loin qu’on le désirerait ; il faut remarquer en effet que les produits de la combustion entraînent généralement avec eux des particules de matières solides qui viennent s’attacher aux parois des briques et obstrueraient rapidement les vides ménagés à dessein, si ces derniers avaient une section trop faible.

Cet inconvénient a une importance notable, surtout en verrerie, où les produits entraînés sont constitués par les matières vitrifiables elles-mêmes, matières qui ont, à haute température, une action corrosive très marquée sur l’argile dont sont formées les briques d’empilage. (On donne le nom d’empilage à l’ensemble du massif des briques disposées par rangs superposés dans l’intérieur des régénérateurs.)

Les briques des rangs supérieurs sont attaquées, rongées par ces matières et transformées en un verre très dur, peu fusible, qui coule en s’étirant et vient obstruer les rangs inférieurs.

On est obligé, pour parera cet inconvénient, de laisser entre les briques d’une même rangée horizontale un vide de section beaucoup plus grande qu’il ne serait strictement nécessaire.

Si, dans la construction d’un empilage, on doit chercher à avoir une grande surface de contact, il faut se préoccuper également du cube des briques. Chacune d’elles doit présenter une masse assez considérable qui, lorsqu’elle est bien échauffée, constitue une réserve de chaleur, le centre de la brique cédant une partie de son calorique à la surface à mesure que celle-ci se refroidit pendant la montée du gaz et de l’air froids.

D’une manière générale, la meilleure disposition est celle qui permet d’emmagasiner, dans un espace donné,

le plus grand nombre possible de briques, tout en fournissant des passages suffisants aux gaz et en offrant à ceux-ci le maximum de surface de contact.

D’après Siemens, il faut compter pour chaque chambre 25 à 30 mètres carrés de surface par tonne de bouille brûlée en vingt-quatre heures, et la capacité totale des quatre chambres doit être de 3 à 4 mètres cubes, dont la moitié sera occupée par la masse des briques. Etant donné que les briques ont une densité de 1,80, c’est donc, pour les quatre chambres, un poids de 3 150 kilogrammes, soit par chambre 788 kilogrammes.

Quoi qu’il en soit de la disposition adoptée pour les briques empilées, les chambres de régénérateurs sont généralement groupées deux par deux. Les deux chambres de chaque groupe, dénommées l’une chambre à gaz, l’autre chambre à air (cette dernière de plus grande capacité que la chambre à gaz), communiquent constamment par le haut avec les orifices ménagés dans la sole ou les parois verticales du four. Leur partie inférieure peut se trouver en relation, soit pour toutes les deux à la fois avec la cheminée d’appel, soit séparément pour l’une avec le gazogène, et pour l’autre avec l’atmosphère.

L’appareil avec lequel on peut, à un instant donné, établir la communication d’un groupe de chambres avec la cheminée, ou l’intercepter pour les mettre en relation avec les gazogènes ou l’atmosphère, se nomme appareil d’inversion ou valve de renversement.

Le schéma ( fig . 20) donne la disposition des quatre chambres et de la valve de renversement.

Les gaz sortant des gazogènes passent par la valve de renversement G, qui les dirige à la partie inférieure du régénérateur GjG, ; l’air est admis par la valve A dans le

CHAP. II

régénérateur A^. L’air et le gaz arrivent en Bj dans la chambre de combustion.

Les flammes, après avoir traversé le four, passent par B, à travers les deux chambres G2G2, A2A2, et y abandonnent une partie de leur calorique avant de se rendre à la cheminée G.

Lorsque la circulation s’est ainsi faite pendant un certain temps (une demi-heure à une heure), on change la direction des courants en renversant les valves ; l’air et le gaz rentrent alors dans la seconde paire de chambres régénératrices A2G2, l’air en A2, le gaz en G2, où ils s’échauffent aux dépens de la chaleur emmagasinée dans les briques par les gaz descendants.

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