Brevet FR2077684A1 — publié le 19711105

La présente invention, due aux travaux de Monsieur John George. STOCKHOLM, est relative aux tuyères pour hauts fourneaux. Les tuyères, habituellement en cuivre, de soufflage de vent dans les hauts fourneaux sont soumises à des températures élevées (700 à 2000 C), les températures les plus élevées étant au voisinage du nez, c'est-à-dire de l'extrémité qui pénètre à l'intérieur du haut fourneau. Dans la technique actuelle, les tuyères sont soumises à des températures de plus en plus élevées, du fait qu'on augmente la température du vent amené par les tuyères et cette température est encore accrue par les injections de combustible liquides ou gazeux par les tuyères. I1 est donc nécessaire de refroidir les parois des tuyères pour qu'il n'y ait pas fusion du cuivre et, de ce fait, perforation de la tuyère. Suivant la technique connue, les parois des tuyères sont refroidies par circulation diau. L'eau servant d'échangeur et de conducteur thermique évacue les calories à l'extérieur du haut fourneau en traversant la culasse qui est une plaque fermant l1es- pace annulaire entre les parois des tuyères, à leurs extrémités de grand diamètre. La présente invention a pour objet une tuyère de haut fourneaux formée de deux viroles concentriques ménageant entre elles un espace annulaire, cette tuyère étant perfectionnée de telle sorte que toute circulation dweau entre cette tuyère et l'extérieur, à travers la culasse, est supprimée, tout en améliorant considérablement les échanges thermiques entre la tuyère et l'extérieur. Cette tuyère perfectionnée est caractérisée en ce que ledit espace annulaire est clos et empli de liquide et à peu près la totalité de la surface interne de cet espace annulaire clos est tapissée d'une mèche capable d'aspirer du liquide par capillarité en vue de son déplacement de l'extrémité froide de la tuyère vers son extrémité chaude. Outre l'amélioration des échanges thermiques entre la tuyère et l'extérieur, l'invention permet l'économie d'une installation extérieure de circulation d'eau dans la tuyère. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple: la Fig. 1 est une vue en coupe-d'une tuyère suivant l'inven- tion; la Fig. 2 en est une vue en coupe transversale suivant la ligne 2-2 de 1 + ig. 1. Suivant Itexemple d'exécution représenté, la tuyère comporte deux viroles eoaxiales c-oncettriques cylindriques ou légèrement coniques, l'une extérieure 1 et l'autre~-intérieure 2. L'espace annulaire 3 ménagé entre ces deux viroles est clos car-il est fermé aux extrémités par deux parois annulaires 4 et 5. Les-surfa- ces internes des viroles 1 et 2 sont tapissées d'uné -mèche 6 réalisée en un matériau capable d'aspirer ùn liquide par capillarité, par exemple en matériau fibreux ou spongieux. De préférence, on évite de tapisser de mèche Irextrémité chaude 4 de la tuyère ainsi que l'extrémité froide de la virole externe 1. L'espace annulaire 3 est empli d'un fluide 7 susceptible de servir d'échangeur de de chaleur: par exemple de l'eau, des liquides organiques, des produits métalliques à bas ou haut point de fusion ou des mélanges de ces liquides. Comme connu, la tuyère est introduite dans le haut fourneau à l'intérieur d'une tympe 8 qui fait office de source froide puisqu'elle est généralement refroidie par une circulation extérieure d'eau. Le fonctionnement est le suivant: La tympe 8 est toujours à une température nettement inférieure à celle de la tuyère. A l'extrémité avant 4 de celle-ci, celle qui pénètre à l'intérieur du haut fourneau et est soumise aux fortes températures, le fluide 7 , sous l'effet de la chaleur à évacuer, passe de l'é- tat liquide à l'état vapeur. I1 se déplace alors à l'état gazeux vers l'autre extrémité 5 car cette extrémité 5, refroidie par le contact avec la tympe 8, est plus froide que l'extrémité 4. Au contact de cette extrémité froide 5, le gaz se condense. Le liquide ainsi reformé est aspiré par capillarité dans la mèche 6 et revient jusqu'à l'extrémité chaude 4 où il est à nouveau vaporisé. Ainsi s'établit une circulation interne de fluide entre les extré Mités 4 et 5 de la tuyère, du fait de la différence de températures et la différence de pressions entre les deux extrémités. Dans une tuyère, il faut évacuer environ 100 thermies/heure ou plus. La tuyère suivant l'invention, qui fait office de conducteur et d'échangeur de chaleur amenant les calories du nez 4 à 1 T extrémité 5 et même à l'extérieur du haut fourneau par contact avec la tympe 8, remplit parfaitement ce role. Sa conductibilité "équivalente" par rapport à celle d'une tuyère -de type connu, peut- être considérée comme 1000 fois supérieure. Ceci est dt à l'absorption de calories par la vaporisation de liquide en gaz. Grâce à l'invention, il n'y. a plus besoin d'installation extérieure au haut fourneau pour la mise en circulation du fluide de refroidissement. I1 y a également économie d'énergie car aucune énergie extérieure à la tuyère n'est nécessaire pour la mise en circulation du fluide à l'intérieur de la tuyère. REVENDICATIONS 1 - Tuyère de haut fourneau formée de deux v-iroles concentriques ménageant entre elles un espace annulaire clos empli de liquide, caractérisé en ce que à peu près la totalité de la surface interne de cet espace annulaire clos est tapissée d'une mèche, capable d'aspirer du liquide par capillarité en vue de son déplacement de l'extremité froide de la tuyère vers son extrémité chaude, cependant que la circulation de l'extr8mité chaude vers ltextremité froide s1 effectue par passage du fluide de l'étant gazeux à l'état liquide. 2 - Tuyère suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la surface interne de l'extremité chaude et la surface interne de l'extrêmité froide sont nues. 3 - Tuyère suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la mèche est en un matériau fibreux ou spongieux.