Fours à courants opposés. — M. Klat

tenhoff, directeur de verreries, àJumet (Belgique), a pris, en 1882, un brevet pour un nouveau mode de répartition des flammes dans les fours à gaz, et M. de Boischevalier adonné une description de ce procédé.

La figure 21 indique Je principe de l’invention. Le gaz

entre dans la chambre de chauffage F à la fois de deux côtés en aa, l’air également de deux côtés en bb, tandis que les gaz brûlés s’échappent par les deux mêmes côtés dans le voisinage des entrées, parles ouvertures cc.

11 en résulte à l’intérieur de la chambre de chauffe des courants qui prennent approximativement la direction des flèches, et l’impulsion à l’introduction s’oppose à ce qu’une évacuation immédiate de gaz non brûlé venant de a s’opère par l’ouverture voisine c.

On peut, pour les besoins de la régénération, organiser un renversement périodique entre la direction de l’air et

-celle des gaz brûlés, de façon à faire entrer l’air en ce et sortir les gaz brûlés par bb ; mais il faut, dans tous les cas, disposer les ouvertures d’introduction et d’évacuation en groupes se faisant vis-à-vis, et de plus, les rapprocher suffisamment entre elles dans chaque groupe pour qu il en résulte une opposition de courants de flammes, et qu’au cas de renversement indiqué il ne se produise aucune modification sensible dans la direction de ces flammes. Cette possibilité du renversement, tout en conservant la même direction de flammes dans l’intérieur du four, constitue, comme nous le verrons plus loin, un avantage essentiel du système.

Il résulte du principe ainsi posé qu’il n’est pas nécessaire de se limiter à une seule ouverture à chaque tête ou de chaque côté de la chambre de chauffe ; on peut les multiplier, si l’on augmente en conséquence le nombre et la dimension des ouvertures pour l’air et les gaz brûlés, toujours dans le but d’obtenir une opposition de courants dans les conditions indiquées.

On peut donc également, au lieu de placer les ouvertures les unes au-dessus des autres, les disposer horizontalement ou au sommet d’un triangle, et l’on peut, s’il n’y a pas de renversements, réunir le gaz et l’air dans un (brûleur avant l’entrée du four. Si même,àla rigueur on supposait une régénération pour le gaz avec renversement du courant du gaz, on pourrait disposer deux ouvertures a tout près l’une de l’autre ; nous ne signalons cette possibilité que pour mémoire, puisque nous avons fait remarquer au début qu’il n’y avait aucun avantage à chercher de ce côté.

Il faut, pour que les flammes viennent à la rencontre l’une de l’autre, au lieu de s’échapper chacune directement en a après s’être formées enôc, que le gaz en venant

du générateur et l’air en s’échauffant acquièrent une certaine impulsion ; il faut, de plus, que le tirage de la chaudière soit réglé de façon à équilibrer cette impulsion au point qu’il reste un peu de pression moyenne dans le four. Si ces conditions sont remplies dans la mesure où elles sont indispensables à la bonne conduite de tout autre système de four à gaz, l'expérience acquise dans des installations transformées d’après le système des courants opposés a prouvé qu'on peut faire converger les deux flammes de deux points très éloignés entre euxT sans qu’il s’échappe de produits non brûlés, c’est-à-dire sans que chaque flamme forme un crochet entre son point d’introduction et l’ouverture voisine d’évacuation. Par contre, les deux flammes qui vont à la rencontre l’une de l’autre acquièrent déjà, à peu de distance de leur point deformation, une tendance à se développer en éventail, à tournoyer ensemble et à remplir la chambre de chauffe plus régulièrement et plus complètement qu’une flamme qui, passant dans un seul sens, se compose de zones parallèles inégalement échauffées, subsistant souvent dans toute la distance du parcours du point d’introduction à celui d’évacuation, ce qui fait que la plus grande partie de la chaleur se porte à la partie supérieure du four, où elle est nuisible, tandis que son effet serait utile à la partie inférieure.

Si le gaz et l’air entrent dans le four par deux ouvertures distinctes, leur combinaison chimique ne se fera qu’à une certaine distance et progressivement, de sorte que la flamme ne sera pas piquante ; le mélange intime n’en sera pas moins garanti par la rencontre des courants.

Les figures 22, 23, 24 montrent F application des courants opposés à différents cas de la pratique. Elles repré-

sentent une coupe perpendiculaire au grand axe d’un four à bassin et une vue des brûleurs.

Le côté gauche de la figure et la projection A de gauche indiquent la disposition qui est généralement adoptée dans les fours Siemens, où le gaz et l’air sont réchauffés dans les régénérateurs.

Le côté droit et la projection B de droite représentent la disposition qui pourrait être adoptée pour donner au four une marche à courants opposés ; nous ajouterons que, dans ce cas, il n’y a pas de récupération pour le gaz; la marche du four est la suivante :

Le gaz entre à la fois des deux côtés en a ; c’est également des deux côtés qu’arrive l’air et que s’échappent les produits de la combustion, le premier entrant en b ou en c, les autres sortant par c ou 6.

Les chambres G, qui, dans le dispositif Siemens, constituaient des régénérateurs à gaz, deviennent des régénérateurs à air, ces derniers étant ainsi au nombre de quatre.

Si, comme c’est souvent le cas, ils ont un cube restreint, ils offriront néanmoins, à eux deux, assez de surface pour échauffer l’air seul ; autrement il faudrait.

en modifiant l’embranchement des carneaux, faire agir pour l’entrée le régénérateur L à gauche avec G1 à droite et inversement.

Il faut éviter que le gaz arrive trop froid au four. On cherchera à l’échauffer, s’il est possible, sous la sole de ce dernier.

Dans la disposition que nous venons d’indiquer, le gaz entre dans le four au-dessus de la nappe d’air. Cette position relative des ouvertures n’a pas d’importance au point de vue du mélange intime des gaz, puisque l’opposition des courants complète ce mélange, mais elle lui est plus favorable que nuisible, en ce sens que le gaz reste plus lourd que l’air qui arrive chauffé au four. Cela peut aussi avoir l’avantage d’empêcher que des veines de gaz non encore complètement brûlées n’arrivent au contact de la surface du verre fondu.

30. — Distribution du gaz et de l’air au moyen de cloches simples ou doubles remplaçant les valves. — Les fours Siemens ont tous été construits en admettant deux chambres de régénération pour le gaz et deux chambres à réchauffer l’air, fonctionnant alternativement.

Dans les cas où le tirage des gazogènes est assuré soit par une différence de niveau suffisante entre la grille des gazogènes et la sole du four, soit par l’admission d’air soufflé à la grille des gazogènes, l’emploi du siphon ou cooling-tube devient inutile et serait d’ailleurs irrationnel. Le gaz est conduit alors directement aux régénérateurs, et dans certains cas même directement au four.

On remarquera qu’au moment où — dans les fours à inversion des courants de flammes — la valve exécute son mouvement de rotation, le gaz est en communication

directe avec la cheminée. De plus, la chambre par laquelle arrivait le gaz au moment où on a commencé l’inversion est pleine de gaz qui va aussi être attiré à la cheminée. On perd donc, à chaque inversion, le contenu d’une chambre et, en outre, ce qui peut s’échapper de gaz pendant le mouvement de la valve. Ce gaz, rencontrant l’air qui par la même raison se rend à la cheminée, peut occasionner des détonations, si on n’a pas la précaution de conduire le gaz et l’air par deux canaux séparés se rejoignant le plus près possible du pied de la cheminée, et construits de telle sorte que les deux courants de gaz et d’air soient parallèles.

On éprouve souvent des difficultés résultant de l’encrassement de la valve à gaz par des dépôts de goudron mélangé de suie. Ces dépôts forment des saillies qui rendent l’obturation incomplète, d’où des fuites auxquelles il est parfois très difficile de remédier. Le gaz s’enflamme à l’endroit de la fuite, et la valve rougit; les fontes se gondolent, mettant ainsi rapidement l’appareil hors d’usage.

En prévision de ces accidents, certaines verreries installent sur la même conduite à gaz deux valves de renversement, dont l’une est toujours prête à fonctionner si l’autre vient à faire défaut.

11 est entendu que la valve à air, constamment rafraîchie par l’air froid sur une de ses faces, ne présente aucun de ces inconvénients.

Dans quelques verreries, on remplace la valve à gaz par une cloche (fig. 25).

Dans cet appareil, la distribution se fait au moyen d’une cloison diamétrale de la cloche. Les fuites sont rendues impossibles à la condition, toujours facile à remplir, que la cloison du milieu soit bien étanche et que

l’eau coule continuellement dans les rigoles de fonte établies à cet effet.

Le seul et grave défaut de cet appareil est de se prêter difficilement aux nettoyages. On peut aussi lui reprocher d’occasionner au courant de gaz une perte de charge beaucoup plus grande que ne le fait la valve. Un simple examen de la figure indiquant les mouvements des gaz donnera la raison de cette perte de charge accentuée.

On a constaté que, toutes circonstances égales d’ailleurs, un four muni de cloche a une allure moins chaude que le même four muni d’une valve.

lit

Dans le même ordre d’idées, on a imaginé une cloche double, qui, par un simple mouvement de 180° autour de son axe, distribue en même temps le gaz et l'air. Cet appareil (fig. 26) a reçu quelques applications qui subsistent, malgré l’inconvénient qu’on éprouve pour les nettoyages, et la perte de charge à laquelle il donne lieu.

31. — Des diverses formes de régénérateurs. — Afin d’éviter les inconvénients dont nous avons parlé plus haut : perte de gaz à chaque renversement, fonctionnement plus ou moins régulier des valves, un certain nombre de constructeurs ont supprimé la régénération du gaz.

Dans ce cas, on construit les gazogènes dans le voisinage immédiat des fours, ce qui permet d’utiliser la presque totalité de la chaleur que possèdent les gaz à leur sortie des gazogènes, et de tirer parti des goudrons qu’ils entraînent et dont la présence, au lieu d’être une gêne, donne au gaz un accroissement notable de puissance calorifique.

Il n’y a de récupération que pour l’air, qui s’échauffe en montant à l’entour de carneaux en poterie, dans l’intérieur desquels circulent les produits de la combustion avant de s’échapper à la cheminée.

C’est généralement le mode de construction qui a été adopté pour les régénérateurs à air. Le problème à résoudre pour assurer une bonne régénération consiste à éviter les deux écueils ci-dessous :

1° Faire que les parois séparant l’air à chauffer des gaz chauds sortant du four soient de forte épaisseur et par suite bien étanches et de longue durée. Dans ce cas, le régénérateur dure longtemps, mais l’air se chauffe

GH AP. II

mal, le four ne va pas, la combustion se fait d’une façon défectueuse ;

2° Faire une paroi mince, ce qui assure une bonne régénération de l’air, au détriment de la bonne conservation du régénérateur; les parois se trouent, fondent même quelquefois, ce qui oblige à de fréquentes réparations.

Tous les inventeurs, MM. Radot, Lencauchez, Pernot,. Ponsard, Chameau, etc., se sont ingéniés à faire tenir la plus grande surface de chauffe possible dans le plus petit volume. Il fut même construit à Anzin un récupérateur (Mantrant) consistant en tubes de fonte que devaient entourer les gaz sortant du four et qui étaient traversés par Pair à chauffer. Il est inutile d’insister sur les causes qui mirent en quelques heures ce récupérateur absolument hors d’usage.

Nous donnerons la description de ceux de ces appareils qui ont donné de bons résultats.

La figure 27 représente le four Radot et Lencauchez, dans lequel le gaz arrive par un tuyau G au-dessus du four, se répartit vers les deux têtes de la chambre de chauffe, et y rencontre dans deux brûleurs l’air qui, de son côté, est entré en F et s’est échauffé en montant dans le récupérateur avant de se répartir dans les deux brûleurs.

Les produits de combustion s’échappent verticalement par le pied des piliers du four, et de là dans le récupérateur qu’ils parcourent horizontalement en réchauffant avant de s’échapper par F dans la cheminée. Ce genre de distribution de flammes n’exclut pas le parallélisme des zones de chaleur qui entourent les pots. L’opposition des courants s’arrête à son début, et cette disposition en outre ne permet pas le renversement du courant de l’air.

Elle donne néanmoins de bons résultats dans des fours dont les dimensions ne sont pas exagérées; il y a toutefois à y blâmer la position du canal à gaz au-dessus du four, d’où résulte un refroidissement, au lieu d’un chauffement du gaz combustible au contact des parois du four, qui demandent à être refroidies.

Ces récupérateurs occupent peu de place sous les fours, et cela à cause de la suppression du renversement des courants gazeux, ce qui présente certains avantages au point de vue de l’économie de construction et au point de vue du travail plus régulier du verre à l’intérieur des fours chauffés de cette manière.

Cette continuité ou plutôt cette uniformité dans l’arrivée du courant gazeux présente l’avantage de chauffer toujours régulièrement tous les creusets par une flamme également répartie, elle supprime les chances d’inégalités de température entre les deux extrémités d’un même

four, irrégularités résultant quelquefois d’un changement de direction des gaz, en des temps inégaux, par suite d’une négligence d’ouvrier. Elle présente encore d’autres avantages au point de vue du travail du verre aux ouvreaux, pour le soufflage.

Les figures 28, 29, donnent la disposition adoptée par M. Chameau. On voit que le régénérateur se compose d’une série de petits conduits aa , parallèles, construits avec des briques de dimensions courantes, dans lesquels passent les flammes perdues du four, qui circulent, tout en descendant, dans la masse de briques pour aller rejoindre la cheminée d’appel par le carneau c.

L’air à chauffer entre par le conduit B placé sur une des faces de la chambre de briques, pour pénétrer dans l’appareil par une série de petits conduits parallèles, horizontaux, dcld , construits perpendiculairement sur ceux du passage des flammes. Il monte, en s’échauffant, pour gagner la chambre d’air chaud M et de là se rendre aux brûleurs, par un ou plusieurs conduits, suivant les nécessités.

On voit, par l’examen des figures, que chaque tranche d’air est enveloppée par deux tranches de flammes, et réciproquement.

La séparation des flammes et de l’air à chauffer est faite par un carrelage établi au moyen de petits carreaux K à recouvrement, ou avec des briques ordinaires. En raison de la disposition des petits conduits, qui sont construits perpendiculairement les uns sur les autres, les joints sont complètement étanches, puisqu’ils sont couverts dans tous les sens par une épaisseur de briques pleines ; il est donc matériellement impossible qu’il y ait communication entre les tranches de flammes et les tranches d’air à chauffer.

Nous pouvons dire que c’est un des rares appareils qui, malgré sa simplicité, offre cet avantage.

Le poids de la masse de briques est suffisant pour assurer une stabilité parfaite. De plus, tous les conduits sont prolongés jusqu’à la rencontre des murs de la chambre, formant ainsi une série de murettes verticales, qui viennent buter sur les quatre pans du massif de briques et empêcher toute espèce de dislocation.

Des regards ooo sont ménagés dans les murs de fermeture de l’accumulateur, de façon à pouvoir vérifier son état et nettoyer les poussières ou dépôts qui auraient pu s’arrêter dans les conduits de fumée. Le nettoyage peut se faire sans inconvénient pendant la marche du four.

M. Nehse a également construit un four dans lequel les gazogènes sont directement reliés au four sans l’intermédiaire du siphon. Les gaz sont produits dans les gazogènes à une température très élevée, ce qui prévient en quelque sorte la formation des hydrocarbures lourds.

Il n’y a pas de renversement pour l’air; les courants gazeux ont une direction constante et arrivent au four par un grand nombre d’orifices. Cette disposition présente l’avantage d’une construction simple, mais il ne paraît

pas qu’elle ait donné de meilleurs résultats que le four Siemens.

32. — Four rond à colonne centrale, système de Boismontbrun, chauffé au gaz avec récupérateur Radot et Lencauchez. — Dans ce système de four ( fg . 30) appliqué chez M. de Boismontbrun,

Z, galerie de travail longeant la batterie de gazogènes.

PP', regards pour nettoyages.

EE, carneaux d’introduction au four de l’air qui s’est échaudé dans le récupérateur.

FF, carneaux de sortie des gaz brûlés d’où ils s’introduisent dans le récupérateur.

C, bâche à eau recevant le verre qui s’écoule par débordement des creusets H. 0, sortie des gaz brûlés qui s’échappent au pied des récupérateurs.

0’, prise d’air qui, après s’être échauffé dans le récupérateur, passe par E pour entrer au four autour de la colonne centrale.

maître de verrerie à Coudrecieux, et appliqué pour les pot& découverts à la Pierre (Sartlie) , et à Grande-Vallée (Seine- Inférieure), les gaz arrivent sur la sole du four par une section annulaire ménagée autour d’une colonne établie au centre du four et remplissant le vide laissé en ce point

par les creusets. Avant leur arrivée à la sole du four, les gaz rencontrent l’air chaud venant du récupérateur. Les produits de la combustion s’élèvent donc, entourant les creusets et sortent par chacun des piédroits, d’où ils se réunissent dans un collecteur qui les amène au récupérateur à air.

La colonne centrale est creuse et constamment rafraîchie par un courant d’air, qu’on peut toujours utiliser pour le chauffage de certaines parties de l’usine.

Si un pot vient à se briser, soit par suite d’un accident, soit par suite d’usure, le verre qui se répand sur le siège n’y séjourne pas. Il s’écoule, liquide, dans la section annulaire par où débouchent les flammes; ne pouvant s’attacher aux parois dans lesquelles ont été ménagées des retraites à cet effet, il tombe verticalement dans le vide ménagé autour de la colonne, pour être reçu, généralement, dans une bâche à eau fermée par un joint hydraulique, d’où on peut aisément le retirer sans donner accès à l’air. Le verre, s’écoulant ainsi, n’a pas eu le temps de se souiller au contact des matériaux constituant la sole du four; il constitue un excellent groisil qu’on peut utiliser presque sans nettoyage.

33. — Four rond à brûleur central. — L’inconvénient de ces fours à colonne centrale, c’est la grande profondeur à laquelle ils obligent de placer les gazogènes, ainsi que l’usure rapide des brûleurs.

A cause de ces inconvénients, nous préférons de beaucoup le four à brûleur central placé à la voûte [fig. 31). L’expérience acquise dans les fours de verre à vitres de M. Renard a démontré qu’il n’y avait aucune inquiétude à avoir au sujet de la construction du brûleur, non plus que sur la qualité des produits fabriqués. On avait craint,

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en effet, que le gaz venant frapper la surface des creusets n’exerçât une pression suffisante pour paralyser l’ébullition, l’affinage du verre. Il n’en est rien, car cette pression n’est surtout prononcée qu’à l’endroit même où arrivent les gaz, c’est-à-dire dans l’espace vide, non occupé par les creusets.

Fig. 31.

tt, orifice d'introduction de l'air chaud comburant. O, orifice d’introduction du gaz combustible.

Dans ce four, on voit que la combustion des gaz s’opère à la voûte où est amené l’air chaud.

Cet air chaud, produit dans un ou deux récupérateurs, se rend au brûleur en montant dans un des piédroits et en passant entre les deux voûtes superposées qui recouvrent le four. Il pénètre ensuite dans le conduit amenant le gaz combustible, par une série d’orifices convenablement disposés qui assurent un mélange parfait du gaz et de l’air.

La flamme pénètre dans le four proprement dit, sans frapper les creusets, et s’étale sur la sole en les enveloppant. Les produits de la combustion s’échappent derrière les creusets et regagnent les galeries du récupérateur par les piédroits non employés au passage de l’air chaud.

31. — Four Siemens modifié. Itéçjénér;ition du carbone. — MM. Biedermann et Harvez, appartenant au personnel technique de la maison Siemens, ont pensé que les fours à chaleur régénérée étaient susceptibles de perfectionnements et pourraient encore procurer une économie considérable de combustible en modifiant légèrement le mode de récupération, et en faisant intervenir directement une partie des produits de la combustion à leur sortie du laboratoire, dans la gazéification du combustible solide.

On sait que dans le gazo- .

gène ordinaire la production de l’oxyde de carbone est le résultat de la décomposition de l’acide carbonique formé en premier lieu sur la grille par l’oxygène en excès.

Dans la couche inférieure du combustible incandescent ' (fig. 32) il se produit de l’acide carbonique surchauffé qui se transforme en oxyde de carbone en traversant la couche supérieure rouge, tandis que les hydrocarbures distillent à la surface et quittent le gazogène mélangés à l’oxyde de carbone.

La formation de l’acide carbonique donne lieu à une

forte production de chaleur, mais sa transformation en oxyde de carbone est, au contraire, accompagnée d’une absorption de calorique.

Dans le four Siemens adapté à la réalisation de ce principe nouveau, les produits de la combustion tels qu’ils sont à la sortie du laboratoire, c’est-à-dire très chauds, sont introduits directement sous la grille du gazogène. Il en résulte qu’on peut se dispenser de produire de l’acide carbonique dans la partie inférieure du nouveau gazogène.

Il suffit que la chaleur qui eut été engendrée par cette production d’acide carbonique et qui est nécessaire à sa décomposition, soit compensée par le calorique apporté par les produits de la combustion jouant ici le rôle de comburant.

S’il en est ainsi, le gazogène deviendra le convertisseur dans lequel s’opérera la reconstitution des gaz brûlés en gaz combustibles, sans que la température du combustible solide diminue. Ce fait, qui à première vue peut paraître paradoxal, s’explique par la présence dans le gaz brûlé d’une quantité considérable d’azote, qui est le véhicule de la chaleur nécessaire à la réaction.

On peut, par un raisonnement très simple, montrer en quelque sorte la raison première de l’économie réalisée. Supposons en effet le gazogène de la figure 32 rempli de coke incandescent ; si on admet de l’oxygène sous la grille, il se formera dans la zone inférieure de l’acide carbonique produisant une certaine quantité de chaleur. Cet acide carbonique se décomposera dans la zone supérieure, en absorbant une partie de cette chaleur.

Il résulte de la réaction que le poids du carbone gazéifié dans la zone inférieure sera égal à celui du carbone gazéifié dans la zone supérieure. Mais, si nous supprimons

la production d’acide carbonique et que nous le remplacions par de l’acide carbonique surchauffé, emprunté à une source étrangère, nous aurons bien réalisé l’économie de la moitié du combustible.

Dans le nouveau four, les gaz sortant du laboratoire sont en partie dirigés sous la grille du gazogène convertisseur, et leur chaleur est intégralement utilisée soit pour opérer la distillation des matières volatiles de la houille, soit pour les maintenir à une certaine température à leur arrivée dans le four. L’autre partie des gaz bridés descend dans le régénérateur de l’air comme dans le four Siemens ordinaire.

Fig. 34.

Fig. 33.

Pour la propulsion des gaz à travers le convertisseur, on emploie un injecteur de vapeur. Cette vapeur est surchauffée par les gaz venant du four, elle est décomposée en traversant le convertisseur et sert à enrichir les gaz.

Les figures 33 et 34 permettent de saisir les analogies qui existent entre le nouveau et l’ancien four Siemens. Le four ancien [fig. 33) possède deux régénérateurs : un pour le gaz, un pour l’air; le nouveau (fig. 34) ne possède qu’un régénérateur d’air et un convertisseur pour le gaz. Dans les deux cas, on refroidit également les gaz brûlés avant leur départ par la cheminée en ne laissant que la chaleur nécessaire au tirage ; mais comme, dans le nouveau four, une partie seulement des gaz brûlés est

GHAP. II.

à évacuer, la chaleur nécessaire au tirage de la cheminée se trouve diminuée d’autant. Dans les deux fours, il v a inversement des courants d’air et de gaz pour assurer la répartition uniforme de la température dans le four.

La forme adoptée pour le nouveau four peut varier selon les circonstances. Celle qui est représentée par les figures 35 et 36 est adaptée à la fabrication du verre dans un four à bassin dans lequel la flamme circule en décrivant un demi-cercle. A est un des régénérateurs à renversement pour l’air; B le gazogène établi sur lesdits régénérateurs; FF', trémies de chargement du combustible; NN' grilles du gazogène ; E, laboratoire du four, est à côté du gazogène et repose sur une fosse L; C est un des conduits amenant le gaz combustible au laboratoire E; DD' valves à champignons, conjuguées entre elles par un balancier, de manière à ouvrir ou à fermer alternativement l’une ou l’autre conduite à gaz; kg, h'g', brûleurs à flamme libre débouchant dans le laboratoire ; HH', bouches d’air chaud communiquant avec le laboratoire ; KIv', conduite reliant les régénérateurs aux brûleurs; I, un des injecteurs à vapeur placés dans les carneaux et produisant l’appel d’une partie des gaz brûlés sous les grilles du gazogène convertisseur ; J, valve pour produire l’inversion du courant d’air allant au four, et des gaz brûlés passant par les régénérateurs pour se rendre à la cheminée ; O, un des couvercles montés sur charnières pour admettre ou intercepter alternativement les gaz brûlés dans leur communication avec le gazogène. Ces couvercles sont manœuvrés automatiquement par des tringles reliées au balancier des champignons DD', le mouvement qui ferme D' ouvrant O et vice versa.

Des portes QQ donnent accès aux grilles du convertisseur pour le nettoyage.

A, régénérateur à renversement pour l’air.

B, gazogène.

FF', trémies de chargement.

NN', grilles du gazogène.

E, laboratoire du four.

C, un des conduits amenant le gaz combustible au laboratoire E.

DD , valves à champignons conjuguées entre elles par un balancier de manière à ouvrir ou à fermer alternativement l’une ou l’autre conduite à gaz.

ty* h 9 i brûleurs à flamme libre débouchant dans le laboratoire.

HH' bouches d’air chaud communiquant avec le laboratoire.

K.K' conduite reliant les régénérateurs aux brûleurs.

I, un des injecteurs à vapeur placé dans les carneaux et produisant l’appel

d une partie des gaz brûlés sous les grilles du gazogène convertisseur.

J, , valve pour produire l’inversion du courant d’air allant au four et des

gaz brûlés passant par les régénérateurs pour se rendre à la cheminée. O, un des couvercles montés sur charnière pour admettre ou intercepter alternativement les gaz brûlés dans leur communication avec le gazogène. Ces couvercles sont manœuvrés automatiquement par des tringles reliées au balancier des champignons DD', le mouvement qui ferme D’ ouvrant O et vice versa.

Q, Q, portes d’accès aux grilles du gazogène.

CHAP. II

Voici maintenant quel est le fonctionnement du four:

Le gaz du convertisseur B passe par un des carneaux C et le champignon D' au brûleur lig' . Il rencontre l’air amené par la bouche H' et s’enflamme.

Les produits de la combustion s’échappent par le second brûleur %, pour se diriger partie vers la cheminée en passant par le régénérateur A, partie sous les grilles NN du gazogène par l’injecteur I pour y être reconstitués en gaz combustible. De temps en temps on renverse la direction des courants en manœuvrant les champignons DD' et la valve J, comme on le fait habituellement dans les fours Siemens.

Les gaz fournis par le convertisseur ont la composition moyenne ci-dessous, que nous comparons à celle des gaz produits par l’ancien gazogène:

Ancien gazogène Gazogène convertisseur

Acide carbonique

Oxygène

Oxyde de carbone

Hydrogène.

Hydrogène carboné. . . .

Azote

Ces gaz, quoique de composition bien différente, différence due en partie à la nature de la houille employée dans les deux cas, ont sensiblement la même puissance calorifique ; mais il était intéressant de constater que la proportion d’acide carbonique n’est pas beaucoup plus considérable dans le cas du gazogène convertisseur que dans les gaz obtenus directement par l’air dans les gazogènes de l’ancien four Siemens.

Outre l’avantage que présente le nouveau four, en rai-

son de l’économie de combustible qu’il permet de réaliser, il convient d’attirer l’attention sur l’extrême simplicité de construction de cet appareil. Le prix de revient, d’après les inventeurs, n’est environ que les deux cinquièmes de celui d’un ancien four Siemens de même capacité productive. L’emplacement occupé par le nouveau four est extrêmement restreint, la main-d’œuvre se trouve aussi simplifiée et diminuée, le service du gazogène étant réduit dans la même proportion que la consommation du combustible.

Dans une note de M. G. Despret, relative aux perfectionnements apportés aux gazogènes et fours Siemens, nous trouvons que le fonctionnement d’un four, avec régénération d’une partie des gaz brûlés, est assuré en utilisant 56,5 0/0 des gaz brûlés à réchauffement du régénérateur à air; le reste, 43,5 0/0 étant largement suffisant pour fournir par son passage dans les gazogènes convertisseurs un gaz combustible de richesse constante.

L’économie chiffrable serait évaluée à 50 0/0. Ce perfectionnement, qui fait du gazogène Siemens un véritable convertisseur, présente pour les industries métallurgiques et verrières un intérêt capital ; aussi nombre de personnes fort compétentes en la matière ont-elles cherché à se rendre compte si réellement ce mode d’opérer est susceptible d’application et s’il peut donner les résultats annoncés.

Nous citerons quelques passages d’une étude très consciencieuse qui a été faite à ce sujet par M. Émile Fourcault, ingénieur des mines à Lodelinsart et à laquelle nous engageons vivement le lecteur à se reporter.

4 Étude sur les gazogènes à injection de produits de combustion. Voir Revue universelle des Mines, 3e série, t. X.

(( La modification faite par MM. Biedermann et Harvez revient à transformer les générateurs de gaz en véritables convertisseurs dans lesquels les produits brûlés, riches en acide carbonique et en vapeur d’eau, se transforment de nouveau en oxyde de carbone et hydrogène, reproduction fidèle de la classique expérience de laboratoire ayant pour objet la production de l’oxyde de carbone en faisant passer un courant d’acide carbonique dans un tube rempli de charbon de bois et porté au rouge.

« A première vue, le processus indiqué paraît fort simple et si rationnel qu’il serait étrange que tant d’intelligences au service des questions de chauffage ne l’aient fait surgir plus tôt de l’immense trésor que les sciences mettent à la disposition de tous les chercheurs.

« Dix ans auparavant, à Paris, le 20 avril 1879, et à Charleroi le 9 mai de la même année, deux demandes de brevet ont été déposées par M. Emile Gobbe, ingénieur de l’École centrale de Paris.

« Ces documents avaient pour objet identiquement le même principe de la régénération du combustible. On y lit : « Le principe de cette invention repose sur la pro- « priété qu’ont les produits de combustion de pouvoir « être régénérés, c’est-à-dire redevenir gaz combustibles « en passant sur une couche de coke maintenue à une « température suffisamment élevée.

« Or, dans les fours à haute température, les gaz brûlés, <c après avoir produit leur effet utile dans le laboratoire du « four s’échappent à une température relativement très « élevée et la chaleur, qui se trouve pour ainsi dire dis- « soute dans ces produits de combustion, est suffisante pour « porter au rouge une masse de combustible qui se trou- « verait à proximité du laboratoire et, par suite, régéné- « rer le gaz brûlé qui aura traversé cette couche. »

« Si donc nous plaçons près du laboratoire d’un four « à haute température un gazogène étudié de telle façon « que les produits de combustion venant du laboratoire « puissent facilement traverser la couche de charbon qui « y serait renfermée, nous aurions ainsi un appareil qui « pourra régénérer le gaz ; c’est pourquoi je l’appelle « gazogène régénérateur.

« Le gaz ainsi régénéré pourra servir à tel usage que « l’on jugera convenable, et même on pourra de nouveau « l’employer dans le laboratoire du four d’où il vient de « sortir et le régénérer indéfiniment.

« Mais, comme son volume irait toujours en augmen- « tant, il serait alors nécessaire d’en laisser échapper « une partie sans la faire passer au travers du gazogène « régénérateur. On pourrait, par exemple, employer cette « partie des produits de combustion au chauffage de « l’air de combustion, et cela à l’aide des chambres de « chaleur Siemens, Ponsard, etc. »

« Suit alors la description d’un four de verrerie dans lequel le passage des gaz brûlés au travers du combustible est réalisé par l’action d’une grande cheminéesiphon.

« Un tel four a été construit chez MM. Lemaire frères, maîtres de verrerie, à Aniche (Nord). L’installation a marché pendant trois semaines en donnant une sérieuse économie de combustible.

« L’obstruction continuelle du siphon a conduit les expérimentateurs à abandonner leurs essais ; une modification de la canalisation eût pu facilement porter remède à cet état de choses.

« L’inventeur conclut en ces termes :

« En résumé, je revendique dans cette invention le « droit exclusif de régénérer les produits de combustion

« des fours à haute température en les faisant passer au « travers d’un foyer de forme quelconque placé à proxi- « mité du laboratoire du four à haute température. »

« Cette idée peut-elle être féconde en résultats ? Et dans l’affirmative quel en serait le mode d’application le plus rationnel ?

« Telles sont les questions que nous nous sommes posées et que nous avons tâché de résoudre par le calcul, en nous appuyant sur les lois de la thermo-chimie, les données expérimentales sérieuses faisant encore totalement défaut.

« Siemens, dans ses brochures, annonce une économie de 66 0/0 dans la consommation de combustible.

« L’on peut affirmer a priori que ce chiffre est singulièrement exagéré. En effet, que peut-on gagner sur le système ancien ?

« 1° En admettant qu’il soit possible d'introduire dans le gazogène la totalité des produits affectés, dans le système ordinaire, au chauffage des empilages à gaz, nous sommes en état de regagner toute la perte due à l’excès de température à la sortie de ces chambres, soit 13,89 0/0.

« 2° Une seconde économie réalisable est due à Vutïlisation de la chaleur latente de vaporisation du carbone ,

dépense qui serait faite une fois pour toutes pour la quantité régénérée.

« Déterminons quel est le maximum de la quantité de carbone régénérable.

« Un kilogramme de carbone pur donne théoriquement le gaz suivant :

2,333 kg CO + 4,437 kg Azote.

<( Ce gaz brûlant avec la quantité d’air théorique four-

FOURS dp: verrerie

nit les produits de combustion suivants :

3 kg 067 CO2 -j- 8,874 kg Azote.

« Les gaz brûlés obtenus dans ces conditions contiendront exactement la quantité d’oxygène nécessaire pour reformer le gaz primitif.

« Si donc nous pouvons faire passer la totalité de ces produits dans le gazogène, la quantité de carbone régénérée sera de 100 0/0, c’est-à-dire de 1 kilogramme, et le gaz formé aura identiquement la même composition bue le gaz initial.

« En pratique, il faut un excès d’air minimum de 20 0/0 pour obtenir une combustion complète.

« Les produits de combustion de gaz au coke théorique seront donc dans ces conditions :

Produits de combustion , avec 20 0/0 d'excès d'air , du gaz au coke théorique

Az