Procédé de fabrication de coke moulé dans un four à cuve et four à cuve correspondant

Abstract

 L'invention a pour objet un procédé de fabrication de coke moulé dans un four à cuve à axe vertical (1) aliménté à sa partie supérieure (3) par une charge de charbon à cokéfier sous forme de boulets, formant un lit mobile descendant dans la cuve (1) à contre-courant de gaz remontant de bas en haut, un apport de chaleur étant effectué par passage de courants électrique dans le lit de matière solide.
Selon l'invention, on réalise le chauffage électrique de façon contrôlée sur une hauteur déterminée dans la zone médiane (C) du four (1) en faisant passer dans plusieurs plans horizontaux échelonnées de la charge des courants électriques dont on peut régler individuellement les intensités et que, par réglage des échanges thermiques entre la charge solide et les gaz et de l'apport de chaleur dans la zone (C) de chauffage électrique, on contrôle l'échauffement de la charge suivant une loi de chauffe choisie en fonction de la nature du charbon, de telle sorte que la température du lit de matière solide soit comprise entre 600° et 850°C à l'entrée de la zone (C) de chauffage électrique et atteigne dans cette zone (C) une valeur restant comprise entre 950° et 1.150°C.
L'invention couvre également le four à cuve perfectionné pour la mise en oeuvre du procédé.

Description

[0001] L'invention concerne un procédé de fabrication de coke moulé dans un four à cuve et le four à cuve correspondant.

[0002] On connaît un procédé de fabrication de coke moulé dans un four à cuve où des boulets de charbon sont introduits dans le four à cuve, à sa partie supérieure, pour constituer un lit circulant de haut en bas à travers le four sur toute sa hauteur.

[0003] Pendant leur circulation à l'intérieur du four, ces boulets de charbon sont en contact avec des gaz chauds traversant le four de bas en haut.

[0004] La partie supérieure du four constitue un échangeur équilibré dans lequel le lit de matières solides est séché et chauffé jusqu'à une certaine température et les gaz en circulation refroidis avant leur sortie à la partie supérieure du four.

[0005] La partie médiane du four constitue la zone de cokéfaction dans laquelle on apporte de la chaleur au lit de matières solides en circulation, par exemple grâce à des brûleurs.

[0006] Cet apport de chaleur peut être effectué par combustion d'une partie des gaz en circulation dans le four à cuve, grâce à de l'air comburant introduit au niveau de la zone médiane.

[0007] Dans ce cas, on recycle après dégoudronnage et dépoussiérage une partie au moins des gaz s'échappant au gueulard du four à cuve,en réinjec- tant ces gaz à l'extrémité inférieure de sortie des produits solides, à la base du four à cuve.

[0008] La partie inférieure du four à cuve, en dessous de la zone médiane, constitue un second échangeur thermique équilibré où les matières solides cokéfiées dans la zone médiane sont refroidies par les gaz injectés à la partie inférieure du four à cuve. Les gaz sont donc à haute température lorsqu'ils parviennent dans la zone médiane de chauffage et de cokéfaction.

[0009] Les boulets de charbon libèrent en particulier au moment de leur cokéfaction des gaz combustibles provenant des matières volatiles du charbon.

[0010] Ces gaz ont une grande valeur industrielle, puisqu'ils peuvent être récupérés, traités et réutilisés soit dans le four à cuve lui-même, soit pour d'autres usages.

[0011] Cependant, l'injection d'air comburant pour provoquer la combustion d'une partie des gaz en circulation dans le four à cuve est la cause de la présence dans les gaz récupérés au gueulard du four d'une proportion importante d'azote qui diminue le pouvoir calorifique du gaz. Il faut également traiter de plus grandes quantités de gaz, ce qui entraine un coût plus important de ce gaz récupéré. C'est ainsi que, pour chaque tonne de coke produite, on se trouve en présence d'un excédent de gaz dû aux matières volatiles du charbon et à l'air injecté, d'environ 680 m³ à 800 m³ suivant la nature des charbons traités.

[0012] D'autre part, la maîtrise du procédé, en ce qui concerne le réglage thermique, est relativement difficile à obtenir.

[0013] Il faut en effet régler la température dans la zone de cokéfaction de façon relativement précise et éviter que l'air introduit pour la combustion du gaz et l'apport thermique dans la zone médiane du four n'oxyde une partie du carbone des boulets, ce qui se ferait au détriment du rendement et de l'efficacité de l'opération de cokéfaction.

[0014] On a donc proposé pour la production simultanée de coke et de gaz combustible d'effectuer l'apport de chaleur dans le four à cuve grâce à des électrodes traversant les parois du four et venant en contact avec le lit de matières solides en circulation. Un courant électrique de forte intensité peut ainsi traverser le lit de matières solides et produire un dégagement de chaleur par effet Joule.

[0015] Un tel procédé est décrit par exemple dans le brevet français 917.058 où une zone de chauffage électrique est ménagée dans le four, en dessous de la zone de cokéfaction. Le coke produit est ainsi porté à très haute température par chauffage électrique et les gaz venant de la base du four qui traversent cette zone s'échauffent fortement au contact du coke à très haute température et sont capables de provoquer la cokéfaction du charbon dans la zone du four située au-dessus de la zone de chauffage électrique.

[0016] Ce procédé a l'inconvénient de nécessiter une surchauffe du coke jusqu'à une température voisine de 1.400°.

[0017] A titre de comparaison, la température du coke dans les fours à coke classiques ne dépasse pas 1.200°.

[0018] On a également proposé d'utiliser des fours à chauffage électrique, avec circulation de gaz à contre-courant des matières solides, pour la calcination du charbon ou d'autres matières carbonées et en particulier pour la fabrication d'électrodes ou d'autres pièces en graphite.

[0019] De tels procédés demandent cependant des températures très supérieures aux températures nécessaires pour la cokéfaction.

[0020] On connaît également des procédés de traitement du coke, par exemple pour sa désulfuration, qui utilisent à la fois un chauffage électrique et le passage de gaz dans la masse de coke portée à haute température.

[0021] Cependant, de tels procédés sont conduits de façon très différente d'un procédé de cokéfaction et ne visent qu'au traitement du coke lui-même, or, il n'y a pas intérêt à porter le coke à des températures pouvant dépasser 1.400° car la qualité métallurgique du coke s'en ressent et sa réactivité entre autre diminue.

[0022] Le but de l'invention est de proposer un procédé de fabrication de coke moulé dans lequel l'échauffement de la charge est réalisé en observant une loi de chauffe déterminée en fonction de la nature du charbon de façon à éviter la formation de grappes et à conserver la forme des boulets jusqu'à la fin du traitement, notamment en évitant leur éclatement et leur surchauffe.

[0023] A cet effet, on utilise, de façon connue, un four à cuve à la partie supérieure duquel on introduit des boulets de charbon à cokéfier qui constituent un lit mobile descendant dans le four à contre-courant de gaz traversant le four de bas en haut, dont une partie est constituée par des gaz récupérés à la partie supérieure du four et recyclés à sa partie inférieure et dont une autre partie est constituée par les gaz libérés par le charbon au cours de son chauffage et de sa cokéfaction, un apport de chaleur étant effectué par passage de courants électriques dans le lit de matières solictes.

[0024] Conformément à l'invention, on réalise le chauffage électrique de façon contrôlée, dans la zone médiane du four sur une hauteur déterminée, en faisant passer dans plusieurs plans horizontaux échelonnés de la charge, des courants électriques dont on peut régler individuellement les intensités et, par réglage des échanges thermiques entre la charge solide et les gaz et de l'apport de chaleur dans la zone de chauffage électrique, on contrôle l'échauffement de la charge suivant une loi de chauffe choisie en fonction de la nature du charbon, de telle sorte que la température du lit de matière solide soit comprise entre 600° et 850° à l'entrée de la zone de chauffage électrique et atteigne dans cette zone une valeur restant comprise entre 950° et 1.150°, la réaction de cokéfaction étant réalisée complètement dans la zone médiane de chauffage électrique et le coke formé étant ensuite refroidi dans la partie inférieure du four.

[0025] Selon une autre caractéristique importante, dans la zone supérieure de préchauffage du four, on dérive un débit réglable du courant ascendant de gaz chauds, de manière à contrôler une élévation de température progressive des matières à une vitesse choisie en fonction de la nature du charbon pour éviter la fusion ou le collage des boulets.

[0026] De préférence, on augmente la résistance électrique de la charge après la sortie de la zone médiane de cokéfaction en réalisant une décompression de la charge dans la zone de refroidissement, susceptible d'augmenter les résistances de contact entre les boulets.

[0027] Pour favoriser le passage du courant électrique dans la zone médiane de cokéfaction, rendre homogène le chauffage électrique et faciliter le réglage électrique de la puissance consommée, les boulets de charbon introduits à la partie supérieure du four sont mélangés avec des particules de petit coke ou de tout autre produit conducteur de l'électricité, inaltérable aux températures atteintes dans le four et se trouvant sous forme de grains de dimensions inférieures à celles des boulets de charbon, lesdits grains étant répartis de façon homogène dans les interstices entre les boulets.

[0028] Le four à cuve pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend au moins deux paires d'électrodes superposées, placées dans des plans horizontaux écartés l'un de l'autre et dont les tensions d'alimentation électrique sont réglables individuellement par paire.

[0029] Dans un mode de réalisation préférentiel, les électrodes placées dans au moins l'un des plans horizontaux sont montées mobiles horizontalement et reliées chacune à des moyens d'avancement et de recul alternés, chaque électrode exerçant une pression constante sur la charge par avancement progressif vers l'intérieur du four jusqu'à une position déterminée à partir de laquelle est commandé un recul rapide accompagné d'une descente de la charge et suivi d'un nouvel avancement.

[0030] Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux figures jointes en annexe, un exemple de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention dans le cas d'un four à cuve muni d'un double jeu d'électrodes.

[0031] 

La figure 1 représente schématiquement un four à cuve suivant l'invention dans une vue en coupe par un plan vertical.

La figure 2 représente une section du four suivant II II de la figure 1.

La figure 3 représente la partie inférieure des électrodes du premier ensemble représenté à la figure 1, dans une vue à plus grande échelle.

La figure 4 représente un mode de réalisation plus perfectionné d'un four à cuve selon l'invention.

La figure 5 est un diagramme représentant la loi de chauffe de la charge.

[0032] Sur la figure 1, on voit le four à cuve 1 comportant une double paroi isolante 2 et dont la partie supérieure constitue un gueulard 3 d'enfournement des boulets de charbon à cokéfier.

[0033] Ce gueulard est d'un typé voisin de celui des gueulardsde haut fourneau et permet grâce à un dispositif 4 la récupération des gaz à la partie supérieure du four à cuve. Le gueulard est totalement étanche et permet d'éviter les rentrées d'air atmosphérique.

[0034] A la partie inférieure du four à cuve des dispositifs à trémies et évacuateurs rotatifs 5 permettent une sortie régulière du coke parvenant en bas du four.

[0035] Un lit mobile 6 de matières solides se déplace en continu dans le four. La surface supérieure 60 de ce lit de matières solides se maintient à un niveau sensiblement constant par introduction de boulets de charbon grâce au gueulard 3 à un débit identique au débit de sortie du coke.

[0036] Dans l'exemple représenté sur la figure 1, un premier jeu d'électrodes 7 est introduit dans le four par sa partie supérieure. Ces électrodes peuvent être réglées en hauteur, si bien que le niveau du plan AA dans lequel circulent des courants électriques de direction horizontale entre les électrodes peut être réglé par déplacement vertical de l'ensemble des électrodes supérieures.

[0037] Ainsi qu'il est visible sur les figures 2 et 3, ces électrodes comportent une partie conductrice 10 constituée par une plaque de graphite sertie dans une pièce en acier réfractaire 11. Les pièces 11 en acier réfractaire sont reliées à des tubes supports 12 également en acier réfractaire constituant des conducteurs servant à l'amenée du courant à l'extrémité des électrodes 7. De l'air de refroidissement circule éventuellement à l'intérieur de ces tubes et vient refroidir, à leur partie inférieure, la pièce 11 de fixation de la partie conductrice 10.

[0038] Des blocs de matière réfractaire 14 permettent d'isoler les tubes de suspension et d'amenée du courant 12 du lit de matières solides et des gaz à haute température circulant dans le four.

[0039] Les électrodes 7 plongent dans le lit de matières solides à une profondeur d'à peu près 1 mètre 50 sous la surface du niveau 6. Cette profondeur d'introduction des électrodes peut être réglable.

[0040] Sur la figure 2, on voit la section rectangulaire du four dans laquelle sont disposées six électrodes 7 permettant une circulation du courant entre les électrodes dans des directions horizontales. Le courant électrique passe d'une électrode à une autre suivant un trajet horizontal en traversant le lit de matières solides présentant au niveau de la zone de chauffage électrique une certaine conductibilité.

[0041] Un second jeu d'électrodes 8 disposés à un niveau B inférieur au niveau du plan A, traversent horizontalement la double paroi 1, 2 du four. Ces électrodes sont constituées par des blocs de graphite logés dans le réfractaire situé entre les deux parois 1 et 2 du four et légèrement saillants dans l'espace intérieur du four.

[0042] De préférence, ces électrodes sont mobiles horizontalement de façon à exercer une poussée constante sur la charge.

[0043] A cet effet, comme on l'a représenté schématiquement sur la figure 1, chaque électrode 8 peut être montée'sur un chariot 81 déplaçable horizontalement par exemple au moyen d'un vérin 82 à pression constante. Le mouvement d'avancée vers l'intérieur du four est limité dans sa course de telle sorte que les électrodes 8 dépassent de quelques centimètres la face interne de la paroi 2 du four. Le vérin 82 commande alors un recul rapide de l'électrode qui s'accompagne d'une descente des matières se trouvant au-dessus et le mouvement d'avancée peut reprendre. Un système facile à concevoir permet de compenser l'usure de l'électrode 8.

[0044] A l'extérieur du four un circuit 15 de récupération et de traitement du gaz est raccordé d'une part au récupérateur de gaz 4 à la partie supérieure du four et d'autre part à la partie inférieure du four par une conduite d'injection 18.

[0045] Sur ce circuit de gaz sont disposées une unité de lavage du gaz 16 où le gaz est dépoussiéré et dégoudronné ainsi qu'une pompe de circulation et d'injection 17. En outre, le circuit peut comprendre avantageusement un équipement 19 limitant la teneur en vapeur d'eau du gaz recyclé et constitué par exemple par un échangeur abaissant le point de rosée du gaz par refroidissement.

[0046] Une vanne 20 permet de régler l'injection de gaz à la base du four et de diriger une partie de ce gaz vers un réservoir de stockage ou un circuit d'utilisation.

[0047] Dans un mode de réalisation plus perfectionné représenté sur la figure 4, le four comprend plusieurs niveaux d'électrodes 8 placées dans des plans horizontaux échelonnés le long de la zone médiane C et dont l'alimentation électrique, non représentée sur la figure, peut être réglée individuellement dans chaque plan, en fonction de la puissance électrique souhaitable pour la réalisation de la loi de chauffe.

[0048] La surface nécessaire d'électrodes est déterminée par l'intensité du courant électrique à faire circuler dans la masse de manière à éviter une surchauffe.

[0049] La surface totale d'électrodes est donc importante. Mais il est nécessaire qu'un boulet ne reste pas trop longtemps sous une intensité forte. On aura donc un nombre d'électrodes constituant des plans horizontaux et de faible épaisseur. La tension du courant peut être réglée par groupe d'électrodes en fonction de la loi de chauffe.

[0050] Par ailleurs, le four 1 a une section rectangulaire permettant la réalisation modulaire d'une installation constituée de cellules accolées.

[0051] Dans la zone supérieure de préchauffage P le four est muni de moyens permettant de dériver une partie du courant ascendant de gaz chauds et qui peuvent par exemple être constitués par une double paroi latérale 21 ménageant un espace pour la circulation des gaz qui s'effectue par la différence de perte de charge entre les deux circuits respectivement interne et périphérique ainsi constitués.

[0052] Un système de volet permet de régler la perte de charge et par conséquent le débit du gaz dans le circuit principal.

[0053] Dans la partie inférieure R de refroidissement, le four a une largeur plus grande et est en outre traversé par des barres horizontales 22 garnies de réfractaire et éventuellement refroidis intérieurement et qui s'étendent d'une paroi à l'autre. L'extraction des produits à la base 5 du four assure donc une décompression de la charge à la sortie de la zone de cokéfaction C. Il en résulte une augmentation des résistances de contact qui diminue le passage de courant électrique dès le début de la zone de refroidissement. On limite ainsi vers le bas la zone C de chauffage électrique.

[0054] Nous allons maintenant décrire le fonctionnement du four pour la production de coke moulé et de gaz à pouvoir calorifique élevé.

[0055] La figure 5 donne un exemple d'une loi de chauffe et des températures respectives des matières (indiquées en abscisse) suivant la hauteur du four (indiquée en ordonnées). La courbe en trait plein donne la température des matières solides et la courbe en pointillé, la température des gaz.

[0056] On introduit dans le four, par l'intermédiaire du gueulard 3 une charge de charbon constituée par des briquettes ou boulets de dimensions habituelles (par exemple : 40 x 25 x 20 mm) mélangés à du petit coke de granulométrie allant de 5 à 15 mm. Ce petit coke est préalablement réparti de façon homogène dans les boulets, dans une proportion convenable, par exemple : 10 % en poids ou 19 % en volume. (Le petit coke pourrait être remplacé par tout produit équivalent, de même dimension, c'est à dire conducteur de l'électricité et inaltérable aux températures pratiquées dans le milieu gazeux considéré).

[0057] Ce petit coke se loge partiellement entre les boulets de charbon en occupant les interstices de la charge.

[0058] Les boulets de charbon sont constitués par un mélange de charbon maigre ou flambant sec associé à des charbons gras ou flambant gras mélangé à un liant constitué par du brai (mélangé éventuellement à du goudron).

[0059] Le mélange homogénéisé descend dans le four à contre-courant de la circulation des gaz et parvient à la partie inférieure de l'échangeur supérieur du four à une température voisine de 850°. Les boulets de charbon sont donc séchés puis chauffés de façon que leur température soit voisine de 800° à la sortie de l'échangeur supérieur du four à cuve.

[0060] Le débit de gaz et le chauffage du four sont réglés en fonction du débit de matières solides pour obtenir les échanges de chaleur adéquats.

[0061] Comme on le voit sur la figure 5, en dérivant une partie réglable des gaz chauds entre les niveaux E et F de la zone supérieure de préchauffage, on peut contrôler la loi de chauffe de la charge notamment entre 400 et 700° de façon à éviter la fusion des boulets.

[0062] Dans les conditions d'exploitation, la température des boulets à la sortie de l'échangeur supérieur P doit, en pratique, être supérieure à 700°C pour que le passage du courant se produise de façon convenable et ne pas dépasser 850°C pour que le rendement thermique de l'opération soit bon.

[0063] Lorsque le lit de matières solides comportant les boulets de charbon agglomérés et le coke parvient dans le plan A du premier ensemble d'électrodes, un courant traverse ce lit de matières et produit une élévation de température à l'intérieur des boulets par effet Joule.

[0064] Les particules de petit coke insérées entre les boulets de charbon favorisent le passage du courant dans le lit de matières solides circulant dans le four en multipliant les points de contact.

[0065] Les boulets crus tels qu'introduits dans le four à cuve sont peu conducteurs de l'électricité. Cependant, à partir d'un certain degré de dé- volatilisation, la résistivité interne de ces boulets diminue rapidement. Par exemple à 800°, les mesures ont montré que ces boulets ont une résistivité interne qui ne dépasse pas 1 500 ùJ /cm. Ainsi, en contrôlant l'élévation de température des boulets dans la zone de préchauffage P, on limite vers le haut la zone C de chauffage électrique.

[0066] Il faut éviter également des élévations de température locale trop importantes qui provoqueraient un cracking exagéré des hydrocarbures gazeux circulant dans le four et un dépôt de carbone-black entre les électrodes, ce qui créerait des courts-circuits, ce carbone-black étant conducteur.

[0067] Mais le procédé selon l'invention permet de diminuer le risque de surchauffe car il est plus facile de régler la température du chauffage électrique en répartissant celui-ci dans plusieurs sections horizontales successives du four.

[0068] Le petit coke mélangé aux boulets de charbon cru avant son introduction dans le four est récupéré à la base du four par criblage des boulets de coke produits. Ce petit coke n'a subi aucune transformation dans toute sa traversée du four. Son rôle se limite à diminuer les résistances de contact entre les boulets de charbon et à obtenir un chauffage plus homogène de la charge.

[0069] A l'entrée dans la zone médiane de chauffage électrique du four comprise essentiellement entre les deux plans A et B des électrodes, le lit de matières solides a une température très homogène, d'une part à cause du mouvement de la charge de matières solides traversant la zone des électrodes et soumise au chauffage par effet Joule des courants qui la traversent, résultant des multiples contacts établis par les grains de petit coke répartis dans les boulets et qui changent constamment de position, et d'autre part à cause de la circulation des gaz dans cette zone.

[0070] Dans le cas d'un four à cuve ayant une section carrée dont le côté mesure 3 mètres 50, et dont la production de coke est d'environ 350 tonnes par jour, on utilise des électrodes disposées comme représenté sur la figure 4 c'est à dire distantes d'à peu près 3,5 m.

[0071] Ces électrodes sont alimentées sous une tension de préférence continue et régulée pour une puissance maintenue constante et dégagent une puissance totale de 1 500 kw par exemple. Cette puissance est répartie entre les divers niveaux d'électrodes de manière à obtenir la loi de chauffe désirée.

[0072] Cette puissance thermique d'origine électrique permet de faire asser la température des matières solides de 800 à 1 050° environ dans la zone C de chauffage électrique.

[0073] La cokéfaction complète du charbon se produit dans cette zone, le :oke à 1 000° pénétrant dans l'échangeur inférieur par la partie supérieure le celui-ci. Les gaz en circulation dans le four s'échauffent au contact du :oke et du charbon en cours de cokéfaction dans la zone de chauffage élec- :rique et leur débit s'accroît par volatilisation d'une partie des produits contenus dans les boulets de charbon.

[0074] Les gaz injectés à la base du four par la conduite 18 permettent Le refroidir le coke produit depuis la température de sortie de la zone mé- liane, c'est à dire une température voisine de 1 000° jusqu'à une température voisine de 150°.

[0075] Pour le four mentionné ci-desssus, on injecte à la base du four environ 1 000 m³ de gaz par tonne de matières solides circulant dans le Eour, ce qui assure des échanges équilibrés à la partie inférieure et à la partie supérieure du four.

[0076] Le gaz produit dans le four est récupéré à la partie supérieure, lépoussiéré et dégoudronné avant d'être introduit dans le four par la con- luite 18.

[0077] On produit de plus une quantité excédentaire de gaz combustible lépendant de la nature des charbones utilisés par exemple 500 m³ par tonne ie coke produite. Le pouvoir calorifique de ce gaz est d'environ 4 500 calories par _m3_.

[0078] La consommation d'énergie électrique est voisine de 150 kWh par tonne de coke produite.

[0079] La cokéfaction se produit donc à une température relativement modérée et généralement un peu inférieure à la température de cokéfaction dans les fours à coke classiques.

[0080] Le réglage du chauffage électrique en fonction des débits de matières solides et des gaz pourra varier quelque peu mais pour obtenir un bon rendement thermique et des conditions de cokéfaction optimales, la température maximum du lit de matières solides dans la zone de chauffage électrique ne devra pas dépasser une valeur comprise entre 950 et 1 150°C.

[0081] En répartissant la puissance électrique sur plusieurs niveaux, on obtient un chauffage progressif et adapté à toutes les natures de charbon, ce qui ne serait pas le cas si l'on utilisait un seul ensemble d'électrodes permettant un passage du courant dans un seul plan horizontal.

[0082] Le bilan concernant la consommation d'énergie dans le procédé suivant l'invention est tout à fait favorable si on le compare à ce qu'il en est pour les fours à coke classiques.

[0083] En effet, de tels fours à coke consomment approximativement 800 thermies par tonne de coke produite alors que la consommation d'énergie électrique dans le four à cuve suivant l'invention correspondrait approximativement à une consommation de 150 kWh par tonne de coke produite.

[0084] On voit donc que les principaux avantages du procédé suivant l'invention sont de permettre une diminution de la consommation d'énergie pour la production de coke et une récupération d'un gaz à haut pouvoir calorifique qui peut être produit en continu.

[0085] De plus, le réglage thermique du procédé peut être effectué de façon simple, de façon que les échanges entre les gaz et les matières solides soient équilibrées et que l'apport calorifique par énergie électrique soit utilisé pratiquement uniquement pour compenser les déperditions thermiques du four et la chaleur des réactions endothermiques pouvant se produire dans le four. La souplesse de ce type de four permet de moduler la consommation de courant électrique avec un délestage aux heures de pointe.

[0086] Enfin, l'étanchéité complète du four permet d'éviter toutes fuites de gaz, ce qui évite toute pollution de l'environnement.

[0087] Il est bien évident que l'invention ne se limite pas au procédé et au dispositif décrits de façon non limitative mais qu'ils en comportent toutes les variantes.

[0088] C'est ainsi que suivant les conditions d'exploitation et la qualité des charbons utilisés, les conditions de réglage thermique pourront varier à l'intérieur des intervalles mentionnés.

[0089] La forme de la section droite du four n'est pas obligatoirement carrée ou rectangulaire mais peut aussi être circulaire.

[0090] La forme des électrodes, leur disposition et leur écartement peuvent être variable en fonction de la forme du four et des conditions de chauffage recherchées.

[0091] Les gaz récupérés à la partie supérieure du four subissent des traitements qui sont fonctions de leur utilisation finale.

Revendications

1. Procédé de fabrication de coke moulé dans un four à cuve à axe vertical (1) alimenté à sa partie supérieure (3) par une charge de charbon à cokéfier sous forme de boulets, formant un lit mobile descendant dans la cuve (1), à contre-courant de gaz circulant de bas en haut, en passant successivement de haut en bas, par une zone de préchauffage, une zone de cokéfaction et une zone de refroidissement, le courant ascendant de gaz étant constitué par les gaz libérés par le charbon au cours de son chauffage et de sa cokéfaction et par une partie des gaz récupérés à la partie supérieure du four et recyclés à la partie 'inférieure après lavage et dépoussiérage, un apport de chaleur étant effectué par passage de courant électrique dans le lit de matières solides entre au moins une paire d'électrodes (8) placées sur deux côtés opposés de la paroi (2) du four (1), caractérisé par le fait que l'on réalise le chauffage électrique de façon contrôlée sur une hauteur déterminée dans la partie médiane du four (1) en faisant passer dans plusieurs plans horizontaux échelonnés de la charge des courants électriques dont on peut régler individuellement les intensités et que, par réglage des échanges thermiques entre la charge solide et les gaz et de l'apport de chaleur dans la zone (C) de chauffage électrique, on contrôle l'échauffement de la charge suivant une loi de chauffe choisie en fonction de la nature du charbon, de telle sorte que la température du lit de matière solide soit comprise entre 600° et 850° à l'entrée de la zone (C) de chauffage électrique et atteigne dans cette zone (C) une valeur restant comprise entre 950° et 1.150°C, la réaction de cokéfaction étant achevée à la sortie de la zone (C) de chauffage électrique et le coke formé étant ensuite refroidi dans la partie inférieure (R) du four.

2. Procédé de fabrication de coke moulé selon revendication 1, caractérisé par le fait que, dans la zone de préchauffage (P), on dérive un débit réglable du courant ascendant de gaz chauds de manière à contrôler une élévation de température progressive des matières à une vitesse choisie en fonction de la nature du charbon pour éviter la fusion ou le collage des boulets.

3. Procédé de fabrication de coke moulé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on augmente la résistance électrique de la charge après la sortie de la zone (C) de cokéfaction en réalisant une décompression de la charge dans la zone de refroidissement (R) susceptible d'augmenter les résistances de contact entre les boulets.

4. Procédé de fabrication de coke moulé selon revendication 1, caractérisé par le fait que les boulets de charbon introduits à la partie supérieure (3) du four (1) sont mélangés avec des particules de petit coke ou de tout autre produit en forme de grains conducteurs de l'électricité, inaltérables aux températures atteintes dans le four et de dimensions inférieures à celles des boulets, lesdits grains étant répartis de façon homogène dans les interstices entre les boulets de charbon et favorisant le passage du courant électrique dans la zone médiane (2) de cokéfaction, rendant homogène le chauffage et facilitant le réglage électrique de la puissance consommée. ¹

5. Procédé de fabrication de coke moulé selon revendication 4, caractérisé par le fait que la dimension des particules de petit coke est comprise entre 5 et 15 mm.

6. Four à coke pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, constitué par une cuve (1) à axe vertical comprenant, à sa partie supérieure, un gueulard (3) d'introduction d'une charge de charbon sous forme de boulets et des moyens de récupération des gaz et, à sa partie inférieure un organe d'évacuation des matières solides et des moyens d'injection de gaz et muni, dans sa partie médiane, d'au moins une paire d'électrodes (8) pour le passage dans la charge d'un courant électrique, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins deux paires d'électrodes (8) placées l'une au-dessous de l'autre dans deux plans horizontaux (A,B) écartés l'un de l'autre et dont les tensions d'alimentation électriques sont réglables individuellement par paire.

7. Four à coke selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la charge alimentée par le gueulard (3) est additionnée d'un produit conducteur tel que du petit coke constitué de grains de dimensions inférieures à celles des boulets et répartis de façon homogène entre ces derniers.

8. Four à coke selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une paire d'électrodes (8) montées mobiles horizontalement et reliées chacune à des moyens (81,82) d'avancement et de recul alternés, chaque électrode (8) exerçant une pression constante sur la charge par avancement progressif vers l'intérieur du four (1) jusqu'à une position déterminée à partir de laquelle est commandé un recul rapide accompagné d'une descente de la charge et ainsi de suite.

9. Four à coke selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comprend un premier ensemble d'électrodes (10) placées au niveau supérieur (A) et suspendues à des conducteurs verticaux (12) dont la position suivant la hauteur du four est réglable, et au moins un second ensemble d'électrodes (8) écartées vers le bas et s'étendant horizontalement à un niveau (B) à travers la paroi latérale du four (1).

10. Four à coke suivant la revendication 9, caractérisé par le fait que les conducteurs verticaux permettant la suspension et le déplacement des électrodes mobiles (10) sont constitués de tubes (12) entourés de matière réfractaire et reliés à leur partie supérieure à un dispositif d'insufflation d'air de refroidissement des électrodes.

11. Four à coke selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé par le fait que la paroi (2) du four (1) s'élargit en section transversale dans la zone de refroidissement (R), au-dessous de la zone médiane (C) de cokéfaction.

12. Four à coke selon la revendication 11, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de ralentissement de la charge tels que des traverses s'étendant horizontalement dans la charge et placées au début de la zone de refroidissement (R).

Dessins