Dispositif de fermeture pour des échangeurs thermiques d'une installation de traitement de coke

Abstract

 Un registre coulissant (46) du type "vanne lunette" sert à fermer l'ouverture (24) d'introduction de coke dans un échangeur thermique associé à des fours à coke. Le registre (46) coulisse sur des rails 50, 52 et peut pivoter autour d'un axe horizontal (72) qui sert en même temps d'arbre d'entraînement pour faire coulisser le registre (46) par rapport à l'ouverture (24), le registre (46) ainsi que son mécanisme d'entraînement étant capotés par un boîtier étanche (42).

Description

[0001] La présente invention concerne un dispositif de ferme- _Lure pour des échangeurs thermiques d'une installation de traitement de coke, comprenant une enceinte pour recevoir du coke incandescent en provenance d'une batterie de fours à coke et pourvue d'une ouverture supérieure pour l'introduction du coke incandescent et d'une ouverture inférieure pour la récupération du coke refroidi, des moyens pour faire passer, à travers ladite enceinte, un fluide destiné à récupérer une grande partie de la quantité de chaleur accumulée dans le coke et une trémie recevant, par intermitt_ence,le coke au moyen d'un dispositif de transport, connu en soi, et dont le fond communique avec ladite ouverture supérieure.

[0002] Le coke est produit à partir du charbon dans une installation comprenant, généralement, une ou plusieurs batteries de fours à coke. A la fin du processus de carbonisation, le coke est dégagé du four à une température de 1000 à 1100 degrés ou plus et est soumis à un brusque refroidissement, généralement avec de l'eau. Ceci présente le double inconvénient de nécessiter des quantités assez considérables en eau de refroidissement et de ne pas pouvoir récupérer la chaleur emmagasinée dans les blocs de coke. C'est la raison pour laquelle on a proposé récemment d'associer à ces batteries de fours à coke des dispositifs de récupération de chaleur dans lesquels le coke est introduit immédiatement après sa sortie des fours. A cet effet, on a proposé des puits dans lesquels on introduit le coke incandescent par le sommet et dans lesquels on fait circuler un gaz inerte destiné à refroidir le coke, et par la même occasion, récupérer la chaleur de celui-ci. L'énergie thermique récupérée de cette manière par les gaz de refroidissement peut, dès lors, être exploitée de manière connue en soi. Les mouvements du coke et des gaz de refroidissement dans un tel dispositif s'effectuent à contre-sens, c'est-à-dire que les gaz chauds sont extraits dans la région supérieure, alors que le coke, ayant subi un refroidissement progressif lors de sa descente est extrait à la base.

[0003] Ces récupérateurs de chaleur ou échangeurs thermiques possèdent une ouverture d'introduction du coke d'un diamètre de deux à trois mètres et, vu qu'il règne dans cette région un température de 1000 degrés et plus et éventuellement une légère surpression, on n'a pas, jusqu'à présent, trouvé un dispositif de fermeture efficace pour cette ouverture. En effet, un tel dispositif de fermeture doit pouvoir être manoeuvré simplement et rapidement étant donné que les ouvertures et les fermetures se font à un rythme relativement élevé, de l'ordre d'une dizaine de minutes. En outre, le dispositif de fermeture doit permettre une obturation étanche et résister aux températures. Jusqu'à présent, il n'existe pas encore de dispositif de fermeture qui réponde, d'une manière satisfaisante, à toutes ces conditions et qui, en outre, puisse évoluer dans le peu d'espace disponible entre l'enceinte de l'échangeur thermique et la trémie d'alimentation disposée au-dessus de cette dernière.

[0004] Le but de la présente invention est de combler cette lacune et de prévoir un dispositif de fermeture qui réponde, d'ur manière satisfaisante, aux.exigences définies ci-dessus.

[0005] Pour atteindre cet objectif, la présente invention propose un dispositif de fermeture du genre défini dans le préambul( qui est essentiellement caractérisé par unboîtierétanche capotant le fond de la trémie et ladite ouverture supérieure, par une trappe pivotante et coulissante, comprenant un registre coulissant du type "vanne lunette", connu en soi, et supporté par deux rails, un arbre traversant le boîtier et relié à l'extérieur de celui-ci à un moteur d'entraînement, des moyens pour transformer le mouvement rotatif de l'arbre en mouvement de translation du registre et des moyens pour faire pivoter les rails autour d'un axe perpendiculaire aux rails.

[0006] La partie pleine du registre destinée à obturer l'ouve ture, est constituée par un disque en matière réfractaire pourvu d'un joint périphérique destiné à être appliqué de manière étan< sur le bord périphérique de l'ouverture de l'enceinte de l'échal geur thermique.

[0007] Le mouvement pivotant des rails et du registre autour de l'arbre d'entraînement est avantageusement engendré au moyen de deux vérins hydrauliques exerçant leur action sur une des e _trémités de chacun des rails.

[0008] D'autres particularités et caractéristiques de l'inve tion ressortiront de la description détaillée d'un mode de réal sation présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en référenc aux figures dans lesquelles :

- la figure 1 représente une coupe verticale schémati que à travers un dispositif de chargement d'un échangeur therm: que avec une fermeture selon la présente invention;

- la figure 2 présente une vue en plan, prise suivant le plan de coupe II-II sur la figure 1;

- les figures 3, 4, 5 et 6 illustrent différentes phases du mouvement composé de la trappe lors du passage de la position ouverte à la position fermée;

- la figure 7 illustre schématiquement une vue en coupe suivant le plan vertical VII-VII sur la figure 2;

- la figure 8 montre une vue en coupe suivant le plan VIII-VIII sur la figure 2, sans la présence du registre;

- la figure 9 montre une vue en coupe suivant le plan IX-IX sur la figure 2;

- les figures 10 et 11 montrent des détails concernant l'entraînement du registre dans le sens transversal et

- la figure 12 est une vue partielle agrandie en coupe verticale de la partie pleine du registre.

[0009] Sur les différentes figures, les mêmes éléments sont représentés par les mêmes chiffres de référence.

[0010] Sur la figure 1, on voit schématiquement la partie supérieure d'un puits 20 de récupération thermique dans lequel est introduit du coke en vue d'un échange thermique avec une circulation forcée d'un gaz de refroidissement. Ce puits 20 est coiffé d'un col 22 dont la partie supérieure constitue l'ouverture 24 d'introduction du coke. Ce col 22 peut avoir un diamètre de deux à trois mètres.

[0011] Au-dessus de l'ouverture 24 se trouve une trémie 26 en forme d'entonnoir et reposant sur des poutres 28 et 30. Lors du chargement, une benne 32 à fond ouvrant et contenant des chargements de coke est amenée au moyen d'un engin de levage, indiqué schématiquement en 34, au-dessus de la trémie 26 et est descendue sur les poutres 28 et 30. Le fond de cette benne 32 est adapté à la forme de la trémie 26. La descente de l'engin de levage 34 dégage, après la pose de la benne 32 sur les poutres 28 et 30, le fond formé par les volets 36 et 38, de sorte que le contenu de la benne 32 puisse descendre à travers la trémie 26 et le col 22 dans le puits 20.

[0012] Four pouvoir procéder alternativement à l'ouverture et à la fermeture du puits 20, il est prévu, selon la présente invention, un dispositif de fermeture désigné dans son ensemble, par la référence 40. Comme le montrent les figures 1 et 2, ce dispositif de fermeture comporte essentiellement un boîtier 42 entourant, de manière étanche, le fond de la trémie 26 et la partie supérieure du col 22, ainsi qu'une trappe 44 montée a l'intérieur de ce boîtier 42. Cette trappe 44 est constituée par un registre coulissant 46 du type "vanne lunette", connu en soi, et pourvu d'une série de galets 48 évoluant sur deux rails 50,52.

[0013] Le registre 46 comporte une paire de cadres 54, 56 supportant respectivement un opercule 58 et un élément annulaire 60. La figure 12 montre les détails de l'opercule 58 au moyen d'une coupe verticale à travers cette partie du registre 46. Comme on peut voir sur cette figure, l'opercule 58 est formé par un pisé réfractaire 62 et d'un certain nombre de briques moulées 64 formant le support pour le pisé . L'opercule 58, comme d'ailleurs l'élément ouvert 60, sont posés, moyennant un certain nombre de pattes 66, sur leur cadre respectif 54, 56. Ceci permet un remplacement facile de l'opercule 58 et de l'élément 60.

[0014] Comme le montre également la figure 12, l'opercule 58 est pourvu d'une lame périphérique 68 destinée à réaliser l'étanchéité par pénétration dans une gorge périphérique 70 entourant l'ouverture 24 et remplie d'une matière telle que du granulé de magnésie ou de la laine minérale. L'élément ouvert 60 est pourvu d'une lame analogue à la lame 68.

[0015] Les deux rails 50, 52 sont supportés, d'un côté, par un axe 72 autour duquel ils peuvent pivoter. Sur le côté opposé à l'axe de pivotement 72, les rails 50, 52 reposent sur les extrémités de deux tiges 78, 80 de vérins hydrauliques ou pneumatiques 74, 76.

[0016] Les figures 3 à 6 montrent les différentes phases lors du passage de la position ouverte, selon la figure 3, vers la posi tion fermée, selon la figure 6. D'abord, les vérins 74, 76 sont actionnés pour pivoter les rails 50, 52 autour de l'axe 72 et dégager la lame 68 de la gorge périphérique 70 (voir figure 4). Dans cette position soulevée, on fait coulisser ensuite le registre 46, afin d'amener l'opercule 58 au-dessus du col 22 (fig. 5). Ensuite on rabaisse les vérins 74, 76, ce qui amème l'opercule 58 en position de fermeture par pénétration de la lame 68 dans la gorge 70. L'ouverture de la trappe 44 comporte les opérations inverses à celles décrites ci-dessus. Il est à noter que, lors de la manoeuvre de la trappe, l'étanchéité vers l'extérieur est assurée par le carter 42.

[0017] On va maintenant expliquer, en référence aux figures 7 à 11, les moyens d'entraînement pour réaliser les différentes phases de mouvements illustrées par les figures 3 à 6. La figure 7 montre le registre 46 supporté par les galets 48 sur les rails 50, 52. Cette figure montre la coupe à travers l'axe de pivotement 72. Cet axe 72 sert à la fois comme axe de pivotement pour les rails 50 et 52 et comme arbre d'entraînement pour le déplacement transversal du registre 46. A cet effet, l'axe 72 est logé dans des consoles 84, 86 et traverse le boîtier 42 au niveau d'un palier 82. L'axe 72 est entraîné par un moteur approprié 88 disposé à l'extérieur du boîtier 42. Il est à noter que la réalisation de l'étanchéité au niveau du palier 82 ne pose aucun problème, étant donné que l'axe 72 ne subit que des mouvements rotatifs.

[0018] Les pignons 90, 92 sont fixés sur l'arbre 72 de part et d'autre des rails 50, 52. Deux autres pignons 94, 96 (voir fig. 8, 10 et 11) sont fixés sur les rails 50, 52 à une distance suffisante des premiers pignons 90, 92 pour permettre le mouvement de translation du registre 46. Pour réaliser ce mouvement, les pignons moteurs 90, 92 sont reliés aux pignons libres 94, 96, au moyen de chaînes articulées 98, respectivement, 100, par ex., des chaînes connues sous la dénomination "Chaîne-Gall". La rotation des chaînes 98, 100 est transformée en mouvement de translation du registre 46 au moyen de deux griffes d'entraînement 102, 104 fixées de part et d'autre du registre 46 et pénétrant chacune dans une des alvéoles de chacune des chaînes 98 et 100. Grâce à ce genre d'entraînement, le registre 46 peut être simplement posé sur les rails 50, 52, ce qui facilite le montage et le démontage. La transmission des mouvements au moyen de chaînes articulées présente, en outre, l'avantage d'un auto-nettoyage des chaînes et des pignons.

[0019] La figure 9 montre des détails du montage des vérins 74 et 76 pour faire pivoter la trappe 44 autour de l'axe 72. Les tiges 78, 80 des vérins 74, 76 traversent des bourrages 106, 108 réalisant l'étanchéité entre l'intérieur et l'extérieur du boîtier 42. Les rails 50, 52 sont simplement posés sur les extrémités des tiges 78, 80. Il est à noter que la tête des tiges 78, 80 est arrondie pour permettre des variations angulaires entre les tiges et les rails lorsque les vérins sont actionnés.

[0020] Il est bien entendu que les vérins 74 et 76 ne constituent qu'un exemple de réalisation pour engendrer le mouvement pivotant de la 44. Ce mouvement pourrait également être engendré par d'autres moyens, comme par exemple un moteur élec- engendré par d'autres moyens, comme par exemple un moteur électrique et des engrenages à vis sans fin.

[0021] Dans l'exemple montré sur la figure, la trappe est disposée horizontalement en position fermée et est inclinée lors du coulissement du registre. Ces positions pourraient être inversées, c'est-à-dire que la trappe occuperait une nosition horizontale lors de la translation du registre. Ceci économiserait une partie de la force motrice nécessaire au déplacement du registre Dans ce cas il faudrait toutefois que l'opercule 58 et l'élément 60 soient posés obliquement dans leur cadre.

Revendications

1. - Dispositif de fermeture pour des échangeurs thermiques d'une installation de traitement de coke, comprenant une enceinte (20) pour recevoir du coke incandescent en provenance d'une batterie de fours à coke et pourvue d'une ouverture supérieure (24) pour l'introduction du coke incandescent et d'une ouverture inférieure pour la récupération du coke refroidi, des moyens pour faire passer, à travers ladite enceinte, un fluide destiné à récupérer une grande partie de la quantité de chaleur accumulée dans le coke et une trémie (26) recevant, par intermittence, le coke au moyen d'un dispositif de transport, connu en soi, et dont le fond communique avec ladite ouverture supérieure, caractérisé par un boîtier étanche (42) capotant le fond de la trémie (26) et ladite ouverture supérieure (24), par une trappe (44) nivo- tante et coulissante, comprenant un registre coulissant (46) du type "vanne lunette", connu en soi, et supporte par deux rails (50,52), un arbre d'entraînement (72) traversant le boîtier et relié à l'extérieur de celui-ci à un moteur d'entraînement (88), des moyens pour transformer le mouvement pivotant de l'arbre en mouvement de translation du registre (46) et des moyens pour faire pivoter les rails (50,⁵2) autour d'un axe perpendiculaire à ces rails.

2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le registre (46) comporte une partie pleine (58) et une partie ouverte (60), chacune de ces deux parties étant posée dans un cadre (54) (56) supporté par des galets (48) évoluant sur les deux rails.

3. - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie pleine (58) du registre est composée par un pisé réfractaire (62) supporté dans une armature de briques moulées (64) et pourvue d'une lame périphérique (68) destinée à réaliser l'étanchéité par pénétration dans une gorge (70) prévue autour de l'ouverture à obturer.

4. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement (72) du registre constitue en même temps l'axe de pivotement des rails.

5. - Dispositif selon la revendication 1, caractéris en ce que lesdits moyens pour transformer le mouvement rotatif de l'arbre (72) en mouvement de translation du registre (46) sont constitués par deux paires de pignons (90,92) (94, 96) associés respectivement à une chaîne articulée (98,100) dans lesquels sont engages respectivement deux griffes d'entraînement (102,104) faisant partie du registre et voyageant, suite aux mouvements des chaînes (98,100) entre chaque paire de pignons.

6. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens pour faire pivoter les rails (50 52) autour de leur axe sont constitués par deux vérins (74, 76) dont les tiges (78,80) traversent ledit boîtier (42) et sur lesquels sont posés les deux rails (50,52).

Dessins