GlossaireTechnique

Allons au charbon…

Par Jean-Jacques Dujardin.

Vers les années 1950, pleine période de la traction vapeur, la SNCF consommait environ 9 millions de tonnes par an de charbon dont les ¾ provenaient des gisements houillers français, notamment ceux du bassin du Nord et du Pas-de-Calais. Le quart restant provenait de l’étranger et plus particulièrement des Etats-Unis. Les chemins de fer devaient obtenir des charbons de différentes natures et de différentes sortes afin de pourvoir aux diverses utilisations.

Le charbon est un combustible solide noir d’origine végétale. Ces caractéristiques sont bien plus complexes qu’on ne le pense et c’est la raison pour laquelle nous vous donnons ici les points importants pour les classifier.

Notre machine Pacific est une locomotive de vitesse qui ne peut accepter, théoriquement, qu’un combustible de type « Carmaux » 50/80, houille ¾ grasse à courtes flammes dont les caractéristiques et la spécificité correspondent exactement à l’utilisation souhaitée. A quoi cela correspond-il ?

Analyse des principaux composants des charbons

L’humidité : La teneur en eau constitutionnelle est généralement faible, de l’ordre de 2%. Néanmoins elle peut être plus forte du fait du traitement par lavage pour en améliorer la qualité.

Les matières volatiles : Lorsqu’on chauffe du charbon entre 900 et 1000°, il se dégage des gaz qu’on appelle « matières volatiles ». La teneur se détermine en évaluant la perte de poids en % par rapport au poids initial.

Les cendres : Ce sont les matières minérales qui subsistent après la combustion complète du charbon. La teneur s’évalue aussi en %, en rapportant le poids de cendre trouvé au poids de charbon brûlé. Les cendres sont composées en partie de silice, d’alumine, de chaux et d’oxyde de fer. C’est la combinaison chimique de ces éléments qui provoque la formation des mâchefers si redoutés par les chauffeurs. En général on recherche les charbons les moins cendreux et dont les cendres ne sont pas fusibles. On considère qu’un charbon a des cendres de bonne qualité lorsqu’elles ne fondent pas à 1300°.

Le pouvoir agglutinant : L’idéal est de trouver un charbon qui, en s’échauffant sur les grilles des foyers, s’agglutine convenablement pour éviter son entraînement par l’échappement ou son passage à travers les barreaux de grille dans les cendriers sans être consumé. Le pouvoir agglutinant se mesure en déterminant le poids minimum de matière infusible (sable ou anthracite) qu’il est nécessaire d’incorporer à un poids 100 de houille pour que le mélange placé dans un dilatomètre, donne un gonflement nul lorsqu’il est porté brusquement à une température de 550°. Le poids minimum de matière inerte représente l’indice d’agglutination.

Le pouvoir calorique : C’est le nombre de calories dégagées par la combustion d’un kilo de charbon. Un bon charbon pour locomotive doit avoir un pouvoir calorique de 8000 calories.

Classification des charbons par nature.

Les houilles flambantes ou à longues flammes : Ces houilles contiennent plus de 32% de matières volatiles. Elles s’allument facilement et brûlent très rapidement en donnant une longue flamme brillante et fumeuse. Elles s’agglomèrent peu et elles entraînent une forte consommation.

Les houilles grasses : Elles contiennent 26 à 32% de matières volatiles et brûlent rapidement avec une longue flamme claire, fuligineuse.  Pour les locomotives, elles étaient utilisées en mélange avec les houilles maigres.

Les houilles ¾ grasses ou grasses à courte flamme. Elles contiennent 18 à 26% de matières volatiles et brûlent en donnant une flamme courte et claire. Pour une locomotive à vapeur, elles constituent le meilleur combustible et c’est par excellence la meilleure houille pour notre 231 G 558.

Les houilles ½ grasses. Elles contiennent 13 à 18% de matières volatiles. Réservées aux foyers domestiques, elles étaient employées par les chemins de fer en mélange avec des charbons gras.

Les houilles ¼ grasses, maigres et anthraciteuses. Elles contiennent de 5 à 13% de matières volatiles et brûlent pratiquement sans fumée. Houilles très peu utilisées par les chemins de fer ou mélangées avec des charbons gras.

Les anthracites. Ils contiennent moins de 8% de matières volatiles et s’agglutinent très lentement. Ils brûlent en donnant une flamme courte bleuâtre. Ne conviennent pas pour les machines à vapeur.

Classification des charbons par calibrage.

Les criblés : Ce sont les produits refusés par un crible à trous ronds de diamètre de 50 à 80 mm Ils étaient réservés pour les services difficiles (rapides et express, messageries difficiles).

Les calibrés : Ils sont obtenus par passage dans différents cribles. Par ce procédé, on obtient un grand nombre de sortes dont les principales sont : 80/120, 50/80 (idéal pour notre Pacific) 30/50 20/30 et 10/20. Les petits calibrés étaient réservés aux machines équipées de stocker.

Les fines ou menus : Ce sont tous les produits qui passent au travers des cribles dont les trous ont 10 mm de diamètre. Ils étaient utilisés purs ou en mélange avec d’autres fines et du tout venant. C’était le fameux poussier si peu apprécié des chauffeurs.

Le tout venant : C’est le charbon tel qu’il est extrait de la mine. A l’état naturel, il contient trop d’impuretés pour être utilisé tel quel. Il subit, avant utilisation, une préparation qui consiste à éliminer les grosses pierres et schistes et à améliorer par lavage la propreté des petits éléments 0/50. Le tout venant était utilisé pour les locomotives, pur ou en mélange avec des fines et était destiné aux trains directs, omnibus et messageries peu difficiles.

Les briquettes : Ce sont des agglomérés sous pression et à chaud d’une pâte constituée par des poussiers et fines de charbon mélangés à une matière agglomérante (brai-goudron) dans une proportion de 6 à 8%. (Voir également l’article sur l’usine de fabrication des briquettes).

Après cette rétrospective des différentes caractéristiques des houilles, vous pourrez admettre que la fermeture des mines a considérablement compliqué notre recherche d’un charbon convenant à notre machine de vitesse.

Vous aurez aussi compris que, hormis le calibrage, il nous est impossible de juger la qualité du charbon qui nous est livré. C’est donc uniquement lors de nos sorties que nous pouvons dire si le fournisseur a consciencieusement respecté les coordonnées chimiques et la classification par nature que nous mentionnons sur notre commande. Si ce n’est pas le cas, tout peut arriver (manque de puissance, surchauffe du plan de grille, mâchefer, cendres trop abondantes qui encombrent le cendrier et perturbent l’arrivée d’air….etc.). Notre machine est fragile et un mauvais charbon peut avoir de graves conséquences, sans oublier la galère qu’il impose à nos chauffeurs et à nos mécaniciens.

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Philippe CARON

Philippe CARON

1 Comment

  1. 14 juin 2017 at 17:09 — Répondre

    […] d’introduction – Charbon – […]

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