Fours chauffés au <jaz naturel

L’époque n’est pas éloignée où dans certains pays le chauffage au charbon, au gaz, sera remplacé par les huiles ou essences de pétrole, par les gaz naturels même, ce qui a lieu actuellement à Pittsburg; à 150 kilomètres environ de New-York, où toutes les industries implantées en ce pays, et elles sont fort nombreuses, sont chauffées par ce moyen.

Le gaz naturel de Pittsburg a réduit de moitié la consommation du charbon dans cette ville, et il est probable qu’il le remplacera tout à fait dans l’avenir. On s’en sert aujourd’hui dans les fabriques principales, dans les hôtels, dans les établissements publics, et son emploi se généralise même dans les résidences particulières. Comme il ne résulte de ce gaz ni poussière ni noir de fumée, la proportion de suie dans l’atmosphère est déjà réduite de 50 0/0, et elle diminue de mois en mois. Mais il n’y a pas seulement progrès sous le rapport du bienêtre et de la propreté, il y en a aussi sous le rapport de l’économie.

Un des directeurs de verreries de Pittsburg déclare que, par l’emploi du gaz comme combustible, au lieu du charbon, il obtient une économie considérable. Une partie de cette économie résulte de la nature du combustible;

une autre consiste dans le fait que le gaz ne laisse pas d’escarbilles, et que l’enlèvement des cendres ou escarbilles, ainsi que leur transport, coûte, avec le chauffage au charbon, de 3000 à 4 000 dollars par an. 11 y a encore une autre économie dans le travail : le four dans lequel on brûle du charbon exige deux hommes occupés au charbon, à 17 dollars par semaine chacun; le four à gaz n’en demande pas un ; il n’y a pas besoin d’entretenir le feu, ni de remuer le combustible. Enfin, l’économie la plus grande, et la plus importante, réside dans la durée des fours. Le four à glaces, demandant une chaleur de 1 600 à 1 800°, s’use assez rapidement en brûlant du charbon, tandis qu’avec le gaz pour combustible sa durée est notablement augmentée.

Sans exagérer les avantages à tirer de l’emploi du gaz naturel, en réalité il ne peut y avoir de doute sur les

faits. Le seul point incertain, c’est la durée d’écoulement ou de production du gaz.

Quelques personnes prétendent que ce ne sera qu’une affaire temporaire, mais ce sont les mêmes personnes probablement qui prétendaient que le pétrole ne durerait pas ; si le gaz naturel tient les promesses faites en son nom, il sera la cause d’une révolution sérieuse dans les manufactures, et surtout dans les contrées où on le trouve à l’état naturel. Le gaz est beaucoup plus répandu, plus universel qu’on ne le pensait. Au point de

vue géologique, son écoulement au jour peut être comparé au fonctionnement d’une soupape de sûreté, et cet écoulement est alimenté par un réceptacle peut-être inépuisable.

La figure 43 montre un four à verre chauffé par le gaz naturel (ce gaz contient des hydrocarbures, de la paraffine). Le gaz entre par un tuyau de 0m,025, a ; ce tuyau est perforé à l’extrémité placée à l’intérieur du four. L’air entre en b par un espace ouvert au bout du tuyau, dont on régularise le débit en augmentant ou diminuant la section. Les gaz en excès ou brûlés sortent par les ouvertures c et se rendent ensuite à la cheminée d’appel en passant par la porte d.

La grille des anciens fours est ici remplacée par un bâti de briques. On peut, dans les fours transformés, laisser la grille, maison la couvre d’une série de briques, et le gaz pénètre par les ouvertures ménagées de telle façon entre elles, que l’air soit appelé en même temps par des ouvertures parallèles, afin de permettre la combustion.

Voici le four (fig. 44) employé dans certaines verreries de Pittsburg, et qui est un perfectionnement de celui décrit ci-dessus. Le gaz arrive dans le tube a , de 0m,055 à 0m,060 de diamètre, qui s’étend le long des deux parois du four; de ce tube s’en détachent d’autres d’un diamètre plus faible (environ 0m,01), par lesquels le gaz entre dans le four par les fentes b pratiquées dans le siège du four. L’air entre en c, monte par les canaux d et pénètre dans le four au-dessus des arrivées de gaz en e ; c’est le point de combustion d’où la flamme pénètre dans le four. Les produits de la combustion s’échappent par les ouvertures dans les cheminées d’appel. Une quantité déterminée d’air est introduite par la porte gy

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pendant l’opération de l’affinage, afin d’aider à l’obtention d’une haute température; cet air est donc introduit dans le four d’une manière facultative.

Il nous est impossible de terminer ce qui a trait au chauffage des fours en fusion par le gaz naturel sans parler de deux autres appareils employés avec succès dans les verreries et cristalleries d’Amérique. Cette description complète ce que nous avons dit au sujetdes fours à fusion, et place cette question au niveau des progrès le plus récemment réalisés en verrerie pour le chauffage des fours.

Fig. 45.

La figure 45 représente le four Atterburg, employé en cristallerie, et qui peut être aussi bien employé en verrerie.

Ce brûleur perfectionné consiste en un capuchon a construit en briques réfractaires. Il est déformé conique et d’environ 10 pouces de diamètre ; il est fixé dans sa

position par un barreau b en fer, d’environ un quart de pouce de diamètre, qui passe le long du tube c. Ce capuchon peut varier dans le sens de la position verticale.

Le but d e ce capuchon, c’est la dispersion du gaz tandis qu’il s’échappe du tube c. Ainsi, il s’étend et se mélange plus intimement avec l’air, et par là augmente la combustion. Le tube c à gaz a 3 pouces de diamètre; il s’ouvre à la partie supérieure dans toute sa dimension, le barreau-tige b qui supporte le capuchon passant à travers.

Le capuchon protège aussi la couronne d qui, sans lui, serait vite détériorée, si on permettait au gaz de la frapper directement en s’échappant du tube c.

L’air entre par un certain nombre d’ouvertures étroites g dans le mur, au niveau du sol ; on en régularise l’arrivée et le débit en les fermant avec des briques. Les gaz perdus s’échappent par les ouvertures jusqu’aux conduits f et vont de là à la cheminée; il suffît d’environ 10 onces de pression pour ce four.

Le four représenté par la figure 46 est dû à M. Joseph Anderson ; il est employé à la glacerie américaine de O’Hara.

Il y a plusieurs innovations dans ce four : la première est la méthode de chauffer l’air pour la combustion ; la seconde est la disposition qui permet d’employer la benzine, ou tout autre combustible liquide, par lequel on

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peut conserver le four chaud dans le cas où le gaz viendrait à manquer. Le gaz est réglé par la valve a ; le brûleur b est un tube d’un demi-pouce, de forme circulaire, percé de nombreux petits trous d’environ 1 millimètre à 1 millimètre 1/2 de diamètre, et placé sous le siège du four, comme on peut le voir. Il est placé de manière que le verre (légèrement ramené en arrière), qui coule des pots cassés pour aller dans la cuve, ne le rencontre pas et n’empêche pas l’échappement régulier des gaz.

Le brûleur est en deux sections, dont l’une peut, en tout temps, être enlevée pour les réparations, ou pour toute autre cause, tandis qu’on peut, avec l’autre, conserver sa température, car il y a un tube fournisseur séparé pour chaque section.

L’air nécessaire à la combustion entre dans le tube régénérateur en <i, passe par ce tube en descendant, en sort, remonte, comme l’indiquent les flèches sur le dessin, et vient en contact avec le gaz sous le siège du four, en c. Ce tube régénérateur est fait d’une forte feuille de fer; il a environ 16 pouces de diamètre; il est de forme circulaire, aussi grande que possible. On le place dans la souche de la cheminée, juste au-dessus de la voûte ou chapeau du four, de manière que la chaleur perdue, qui s’échappe par les tuyaux /*, frappe directement sur lui, élevant la température de l’air, et aidant ainsi grandement à l’obtention d’un haut degré de chaleur pour cet air, au moment où il vient en contact avec les gaz. La possibilité de maintenir la chaleur dans ce four, dans le cas où le gaz viendrait à manquer pour une cause quelconque, est d’une grande importance.

La méthode d’emploi d’un combustible fluide au lieu d’un gaz est facile avec ce four. Le petit tube g est en com-

munication avec la cuve ou tout autre réservoir qui contient le liquide dcsliné à la combustion, et cette cuve est élevée de manière que l’huile coule tout naturellement jusqu’au brûleur b. Quand on emploie le combustible liquide, la valve à gaz a est fermée, et une autre valve sur le tube g, qui communique à la cuve, est suffisamment ouverte pour permettre au liquide de ruisseler goutte à goutte dans le brûleur 6, où la chaleur le vaporise immédiatement, et d’où il s’échappe exactement comme le gaz ; il vient au contact de l’air chaud et la combustion s’opère. Ce four a fait ses preuves, on y a travaillé constamment depuis le jour où, pour la première fois, on a employé le gaz naturel, c’est-à-dire depuis plus de huit ans, sans avoir eu besoin de réparations notables, et il ne paraît pas devoir en nécessiter d’ici longtemps.

41. — Combustible utilisé dans Les gazogènes. — Quel que soit le type de gazogènes qu’on emploie, il y a toujours intérêt à ne faire usage que de charbons secs et nouvellement extraits. En effet, dans la zone supérieure ou zone de distillation, l’eau qu’apporte avec lui un combustible mouillé se volatilise, et vient prendre dans les conduites la place du gaz combustible. Il en résulte un refroidissement inutile du gazogène et une diminution de l’activité d’allure.

Quant au combustible fraîchement extrait, il est naturel de ne pas le laisser perdre dans l’atmosphère des matières volatiles qui seront utilisées dans le four; aussi y a-t-il intérêt à consommer du charbon qui n’a pas séjourné longtemps à l’air et en grands tas.

Ceci explique comment les usines qui reçoivent leur combustible au jour le jour consomment moins que celles qui, par leur situation, sont contraintes de recourir aux

transports par eau et d’avoir toujours un grand stock de combustible.

Le plus généralement, les gazogènes sont alimentés non par une seule espèce de houille, mais par un mélange en proportions déterminées de deux ou plusieurs charbons, les uns très gras, collants, les autres gras à longue flamme, d’autres plus maigres ; assez souvent même, quand la base du mélange est une houille collante, on lui adjoint une certaine quantité de coke en menus fragments.

Ces mélanges de houille sont fréquemment préparés à la pelle et, dans ces conditions, ne laissent pas que d’être très onéreux. D’autre part, le dosage présente forcément des irrégularités résultant soit d’erreur, soit de négligence des ouvriers qui, n’étant pas surveillés constamment, n’apportent pas dans l’exécution de ce travail tous les soins que son importance comporte.

Pour obvier à ces inconvénients, M. Frère, directeur de l’usine à gaz de Saint-Quentin (Aisne), a imaginé et construit un appareil mélangeur automatique, fort bien conçu, et dont nous ne saurions trop recommander l’emploi.

42. — Appareil à mélanger les combustibles. — Nous donnons la description sommaire d’un appareil, construit pour mélanger deux natures de houille.

Cet appareil (fig . 47) se compose de deux hélices H ou vis sans fin, d’égales dimensions, dont l’extrémité inférieure plonge dans une trémie T. Les charbons, jetés à la pelle dans les trémies, sont élevés à la partie supérieure, où ils viennent tomber dans une auge en fonte, d’où ils sont entraînés par une vis sans fin qui complète le

mélange et le transporte au-dessus d’orifices d’où il tombe sur le sol.

On comprend qu’on puisse obtenir tel ou tel dosage déterminé qu’on désirera, en donnant aux deux vis élévatrices une vitesse différente et correspondant à ce dosage.

D’autre part, il est facile de disposer l’appareil de façon a lui faire exécuter un mélange plus complexe, de trois ou quatre sortes de houilles.

^3. — Analyse et essais des combustibles. — Sans entrer dans le détail des opérations, analyses chimiques ou essais directs, qu’il convient d'exécuter si l’on désire être renseigné exactement sur la valeur réelle des houilles qu’on utilise, et sur le mode d’emploi qui convient le mieux à chacune d’elles prise en particulier, nous indiquerons sommairement comment on peut rapidement avoir, à ce sujet, des renseignements suffisamment exacts pour la pratique.

On procède tout d’abord au dosage des cendres, des principes volatils à la température du rouge vif, et du

carbone fixe (ou coke, duquel on défalque le poids des cendres).

Ces résultats ne suffisent pas pour classer une houille, car ils ne donnent aucun renseignement sur la nature grasse collante des houilles ; l’aspect du coke peut, il est vrai, donner quelques indications, mais nous les jugeons encore bien insuffisantes.

Si à ces renseignements on peut joindre ceux qui sont donnés par une analyse élémentaire : dosage du carbone, de l’hydrogène, de l’oxygène et de l’azote, il devient alors facile de rapporter une houille quelconque à un type déterminé et de prévoir dans quelles conditions l’emploi de cette houille sera le plus rationnel.

Nous ne ferons que rappeler sur quel principe repose la détermination du pouvoir calorifique des houilles par le procédé Berthier, qui est celui qu’on emploie généralement.

Dans cette méthode on admet que les quantités de chaleur émises par les différents combustibles sont entre elles dans le rapport des quantités d’oxygène que ces combustibles absorbent en brûlant.

On opère l'oxydation du combustible au moyen d’un oxyde métallique, la litharge, facilement réductible, et du poids de métal réduit il est facile de calculer, sinon la puissance calorifique, du moins l’équivalent en carbone du combustible essayé.

Cette méthode donne des résultats sensiblement exacts dans les essais de coke ; mais pour les houilles il est nécessaire de les compléter par une analyse élémentaire, afin de tenir compte de l’action réductrice propre à l'hydrogène libre.

Bombe calorimétrique de M. Berthelot , modifiée par

M. Malher. — En raison de l’incertitude des résultats donnés par la méthode h l’oxyde de plomb, nous préférons de beaucoup faire usage de la bombe Bcrthelot.

Cet appareil [fig. 48), construit par M. Berthelot pour des recherches scientifiques, a été modifié parM. Malher, ingénieur des mines, qui l’a appliqué à la détermination du pouvoir calorifique des combustibles solides, liquides ou gazeux.

Il est constitué par une enceinte métallique, sorte d’obus en acier, émaillé à l’intérieur, d’une capacité de 650 centimètres cubes, dans lequel on effectue la combustion à l aide d’oxygène sous pression.

L’inflammation est produite à l’aide d’un courant électrique qui porte au rouge un fil de fer très fin et de poids connu.

La chaleur développée est communiquée à l’eau d’un calorimètre dans lequel est plongée la bombe. L’élévation de température de l’eau est constatée à l’aide d’un thermomètre gradué en centièmes de degré.

Cet appareil nous paraît devoir donner des résultats absolument exacts ; cependant, dans le cas de combustible gazeux, il nous semble que les résultats ont besoin d’être complétés par l’analyse chimique.

En effet, des gaz possédant le même pouvoir calorifique peuvent, en pratique, se comporter de façon bien différente; ils peuvent par leur combustion ne pas exiger le même volume d’air et par suite ne pas donner la même température.

Il peut y avoir entre les températures de combustion de deux gaz, identiques comme puissance calorifique, un écart très considérable pouvant atteindre 150°, comme on peut le voir dans le tableau ci-après, où nous comparons entre eux cinq gaz possédant le même pouvoir calorifique.

CO

Az

Pouvoir calorifique par M3 .

Val. des produits brûlés..

Température théorique de

lm3,860

combustion

Il est logique d’admettre que ces écarts de température ne sont pas sans influence au point de vue pratique.

Ainsi, dans certains cas, il est des réactions qui, exigeant une température voisine de 1800°, ne pourront pas. être réalisées avec les gaz III et IY, tandis qu’elles s’ef-

fectueront très facilement avec le gaz V; et cependant l’emploi de la bombe calorimétrique aurait indiqué pour ces divers gaz une valeur identique, puisqu’ils ont tous pour pouvoir calorifique 1114 calories par mètre cube.

En outre, il est encore un élément dont la bombe ne permettrait peut-être pas facilement de tenir compte, nous voulons parler de la vapeur d’eau qui existe dans le gaz en proportion variable.

Dans des essais faits sur du gaz de gazogène Siemens à tirage naturel, nous avons trouvé jusqu’à 5 et même 6 0/0 d’eau en volume, soit environ 50 litres par mètre cube ou 40 grammes.

Or, un gaz renfermant 40 grammes de vapeur d’eau par mètre cube serait saturé pour une température de 30° à 35°.

Pour que la bombe puisse tenir compte de l’eau dans l’essai d’un semblable gaz, il faudrait que la combustion fût effectuée dans un laboratoire dont la température serait au moins égale à 35°. L’eau du calorimètre ainsi que la bombe devraient naturellement aussi posséder une température de 35°.

Peut-être M. Mallier tourne-t-il la difticulté par un moyen qu’il est assez facile de concevoir, mais il n’en est pas fait mention dans les descriptions de son appareil.