Brevet FR2097105A1 — publié le 19720303

Pour "brûler les combustibles ainsi que pour transformer et activer les agents réducteurs, un haut fourneau reçoit de l'air sous pression, porté à haute température dans des réchauffeurs ou oowpers et communément appelé vent chaud. Pour que la marche 3 du haut fourneau reste aussi constante et aussi normale que possible, on règle le débit et la température du vent chaud avant soîi arrivée dans le four, de façon que ces paramètres se maintiennent à des valeurs constantes prédéterminées,, Si pour quelque raison que ce soit ces paramètres viennent à se modifier, le haut 10 fourneau réagit instantanément par une marche anormale qui suivant l'ampleur et la durée du déréglage peut conduire à des troubles ■ notables de fonctionnement0 On maintient ordinairement constante la température du vent chaud en ne faisant pas passer une fraction du vent froid par le 15 récupérateur "en période au vent", et en la mélangeant au vent chaud en aval dudit récupérateur, cette fraction étant calculée pour régler la température finale du vent chaud à la valeur préétablie voulue» Au fur et à mesure que la période au vent dudit récupérateur se déroule l'apport de vent froid de mélange se ré-20 duit de façon continue, car l'empilement réfractaire ou ruchage se refroidissant progressivement par abandon de chaleur réchauffe de moins en moins le vent qui 1s traverse jusqu'à ce qu'en fin de compte, vers la fin de la période au vent, le vent chaud sortant du récupérateur tombe presque à la température minimale vou-25 lue0 Le débit de vent de mélange ainsi de moins en moins demandé est envoyé avec le débit principal de vent froid dans le récupérateur en période au vent pour y être réchauffé au même titre. Le total du débit de vent envoyé au récupérateur et de la fraction de vent prélevée en amont du récupérateur à des fins de 30 réglage de température finale correspond pendant la plus grande partie de la période au vent au débit de vent admis pour le haut fourneau et maintenu constant par un système de réglage de ce débit„ Mais vers la fin.de la période au vent d'un récupérateur; 35 c'est-à-dire quand un autre récupérateur en fin de période at^az est prêu à se substituer au récupérateur encore au vent, ledit volume se modifie de façon notable. Ceci est dû au fait que cet 71 23B64 2 2097105 autre récupérateur doit d'abord être rempli de vent, ce qui nécessite une fraction du vent, indispensable à la marche continue du haut fourneau. Le processus de remplissage se pouranit ,jur -ce que la pression dans ledit autre récupérateur soit devenue ^ -5 le à la pression dans la conduite de vent froid„ Cette égalisation des pressions est nécessaire pour que vanne qui est interposée entre le récupérateur et la conduite de vent froid puissent être manoeuvrées, compte tenu de la pression de vent froid qui la charge, par un organe d'entraînement éco: 10 iniquement acceptable. C'est le cas en particulier des récupérateurs de grande capacité pour lesquels les conduites de vent froid sont de grand diamètre, ainsi que pour les récupérateurs à pression de service élevée. Pour pouvoir réaliser cette égalisation des pressions les 15 vannes de vent froid sont pourvues d'un dispositif de décharge, qui lors de la mise en route du processus d'ouverture de la vm:-ne, découvre une section de passage relativement faible et lai-:30 passer le vent de remplissage jusqu'à ce que la pression règra:,;;?; dans le récupérateur considéré soit devenue pratiquement égale à 20 la pression dans la conduite de vent froid. La vanne de vent froid peut alors être ouverte sans nécessiter un déploiement trop important d'énergie par l'organe d'entraînement. Bien que l'ouverture du dispositif de décharge ne présente, comme on vient de le dire, qu'une section libre relativement fai-25 ble, il s'écoule au début du remplissage du récupérateur, en raison de la forte différence des pressions régnantes dans le récupérateur mde et dans la conduite de vent froid, une fraction notable du débit de vent que nécessite le haut fourneau. Il se produit parallèlement du fait de la détente complète du vent de 30 remplissage dans le récupérateur vide une chute de pression ca. le récupérateur encore au vent, qui se fait sentir jusque dans la conduite de vent chaud. Ces deux processus entraînent une chute brutale de l'alimentation en vent du haut fourneau où les processus de réduction du. minerai et de fusion des produits sont 35 sensiblement perturbés. Le prélèvement de vent de remplissage a aussi pour effet da provoquer une brusque chute de la température du vent chaud cuxi- 71 23864 3 2097105 vaut au haut fourneau, car la réduction de vitesse du vent dans, le ruchage du récupérateur au vent se traduit par ugÉCbaissement corrélatif de la quantité de chaleur transférée au vent par le ruchage, vent qui reçoit en conséquence moins de chaleur par uni-5 té de volume, donc soit du récupérateur à températùre moins élevée o Du fait de l'inertie à réagir bien connue du capteur de température et de l'organe réglant du régulateur dosant l'addition de vent de mélange au vent chaud (par exemple une soupape à étranglement), cette chute de température est encore accentuée, qui a 10 également un effet nuisible sur la marche du liaut fourneau. Au fur et à mesure du Remplissage du récupérateur en cours d'entrée au vent les modifications fâcheuses que l'on vient de voir de l'alimentation du haut fourneau par rapport à la normale s'atténuent. A 11 achèvement du processus de remplissage du récu-15 pérateur, volume et pression du vent chaud reviennent à leurs valeurs initiales; seule la température ne revient que quelque peu plus lentement, ce retard étant essentiellement dû à l'inertie déjà mentionnée des organes capteur et régulateur de cette température. 20 La présente invention a pour but d'éliminer les défectuosités rappelées ci-dessus, en d'autres termes d'assurer une alimentation sensiblement constante du haut fourneau en vent chaud. A cette fin le procédé proposé par l'invention consiste à remplir préalablement chaque récupérateur prêt à àntrer en pério-25 de au vent d'une masse d'air ne provenant pas de la conduite de vent froid et à n'ouvrir qu'ensuite la vanne le reliant à la conduite de vent froid. De cette façon le débit de vent arrivant au haut fourneau reste le même dans les différentes périodes de fonctionnement du haut fourneau en d'autres termes on aboutit à une 30 constance de l'alimentation en vent du haut fourneau laquelle à son tour donne la certitude d'un déroulement parfait des processus de réduction du minerai et de fusion des produits dans le haut fourneauo Les perturbations et interruptions coûteuses dans la marche du haut fourneau sont ainsi évitées dans une large mesure. 35 Une installation préférée permettant la mise en oeuvre du procédé ainsi défini se caractérise suivant l'invention en ce qu'à chaque récupérateur aboutit une dérivation d'air, avec varrne, 71 23864 4 2097105 venait l'une canalisation commune de remplissage d'air, laquelle communique avec un réservoir raccordé à -un ventilateur. Cette installation permet avantageusement de garder constamment disponible une réserve d'air de remplissage, ce qui veut dire que la fourni-5 ture de cet air n'est pas directement conditionnée par un temps de mise en route et par une puissance de ventilateur. Bien plus le ventilateur peut n'entrer en action que lorsque la pression de l'air dans le réservoir est tombée à une valeur inférieure prédéterminée o Une fois la pression maximalé également prédéterminée 10 rétablie le ventilateur est de nouveau coupé. Cette pression maximale est à calculer en fonction du volume du réservoir et de la pression que l'on veut établir dans le cowper à remplir. Cette pression maximale est de toutes façons plus élevée que la pression du vent dans le cowper. On choisit en général le volume du 15 réservoir et la pression à j faire régner de façon à réaliser un optimum économique tenant compte des données locales. Le calcul de la pression nécessaire dans le réservoir ne pose pas de problème particulier. On détermine d'abord le volume libre du récupérateur et on en déduit la masse d'air nécessaire pour 20 remplir ce volume libre sous une pression égale à celle du vent. Il faut aussi tenir compte de 1'échauffement de l'air de remplissage entrant dans le cowper et de la masse des fumées ou gaz de combustion qui y restent. La puissance du ventilateur destiné à remplir le réservoir 25 d'air de réserve se calcule en fonction du volume de ce réservoir, et du temps dont on dispose pour ce remplissage. C'est au maximum le temps qui s ' écoule entre les commutations dii gaz au vent de deux récupérateurs mis au vent l'un après l'autre, déduction faite des temps nécessaires à l'ouverture et à la fermeture des van-50 nés correspondantes. Dans bien des cas il est possible de connecter le ventilateur de remplissage d'air en aval de celui de vent froid, de façon que le ventilateur de remplissage d'air n'ait à fournir que la différence entre la pression du vent et la pression finale dans 35 le réservoir d'air de réserve. Le prélèvement de vent froid, uniformément réparti sur toute la durée du remplissage du réservoir, laquelle correspond dans une large mesure à celle de la période au 71 2.3864 5 2097105 vent et représentant-comme le montre le calcul- environ 1 % du, débit horaire de vent, peut (sans réagir sur le fonctionnement du haut fourneau) être compensé par un réglage approprié du ventilateur de vent destiné au haut fourneau et (ou) de l'organe de 5 régulation du débit de ce vent. L'invention est applicable indifféremment à tous les types de systèmes de récupérateurs, qu'ils comprennent deux, trois, quatre récupérateurs ou davantage, mis en oeuvre alternativement un à un ou deux par deux, ou encore deux par deux à recoupement 10 de périodes. Bien entendu il est également possible de travailler sans réservoir d'air de réserve, en faisant refouler le ventilateur de remplissage directement dans la canalisation commune correspondante o Dans bien des cas or. peut aussi évidemment associer à 15 chaque récupérateur son propre ventilateur de remplissage d'air. D'autres particularités de l'invention ressortiront de la description qui suit, se référant au dessin annexé dans lequel la figure unique est un schéma partiel d'une installation de récupérateurs de haut fourneau. 20 Suivant la figure, deux récupérateurs désignés par 1 et 2, présentent extérieurement des puits de combustion 3s 4- dans lesquels sont produits les gaz chauds servant à échauffer les rucha-ges que renferment l'es récupérateurs proprement ditsa Les gaz nécessités par cette combustion (gaz de haut fourneau et air) 25 sont amenés par des canalisations 5-6, 7-8 respectivement, alors que les fumées ou gaz de combustion sortent par des canalisations 9, 10c Les deux récupérateurs 1,2 sont raccordés par des vannes 11,12 respectivement à une conduite d'adduction de vent froid 13, alimentée par un ventilateur (non représenté), par des vannes 14, 30 15 respectivement à une conduite d'évacuation vent chaud 16, fournissant ce vent chaud au haut fourneau. Sur la conduite de vent froid 13 est piquée une canalisation 17, présentant des dérivations 20, 21 respectivement qui débouchait dans les puits de combustion 3, 4 et sont pourvues de vannes 18, 35 19 respectivement. Enfin d'un réservoir d'air 23, alimenté par un ventilateur 22, part une canalisation 24, présentant des dérivations 25, 26 71 23864 6 2097105 pourvues de vannes 27, 28 respectivement, gui débouchent dans les récupérateurs 1,2, en aval des vannes de vent froid 11, 12„ Le mode de fonctionnement de l'installation, tout au moins en ce qui concerne l'invention, est le suivant. 5 On supposera que le récupérateur 1 est presqu'en fin de pé riode au vent, en d'autres termes que le ruchage de ce récupérateur, par transfert continu de chaleur au vent froid entrant par là vanne 11 a déjà cédé ubb quantité de chaleur telle que le vent chaud sortant par la vanne 14 n'est plus qu'à une température de 10 valeur à peine supérieure à celle prédéterminée, au-dessous de laquelle il ne faut pas tomber„ Dans ces conditions, l'addition de vent de mélange, réglée par la vanne 18, est coupée. La commutation de l'installation sur le récupérateur 2 dont la période au gaz est terminée et qui, toutes vannes fermées, est 15 chaud en attente de passer au vent, devient nécessaire. Pour ce faire on commence par ouvrir la vanne 28, de façon que le récupérateur 2 se remplisse d'air à partir de la canalisation 24. Lorsque la pression de l'air dans le récupérateur 2 a atteint la pression de l'air régnant dans la conduite de vent froid 13, on ferme 20 la vanne 28, après quoi on ouvre la vanne de vent froid 12. On ouvre également la vanne de vent chaud 15 et la vanne de vent de mélange 19, par laquelle on fait arriver dans le vent chaud du vent froid de mélqnge pour régler la température finale du vent chaud à la température prédéterminée voulue. Une fois cette tem-25 pérature atteinte, on coupe le récupérateur épuisé 1„ D'un autre côté unà fois que le réservoir d'air a fourni au récupérateur 2 la masse d'air nécessaire, pour assurer comme on l'a vu l'équilibrage des pressions, le ventilateur 22 se met en route automatiquement, pour faire remonter la pression dans le réservoir 23 à 30 une valeur maximale prédéterminée. 71 23864 7 2097105 EEVEEUICATIOHS ^ , 10 Procédé de mise en oeuvre de réchauffeurs de vent travaillant en récupérateurs qui sont alternativement chacun échauffé puis refroidi pour produire le vent chaud què nécessite un haut 5 fourneau, auquel est associé un groupe d'au moins deux récupérateurs ayant une conduite commune d'adduction de vent froid et une conduite commune d'évacuation de veut chaud aboutissant au haut fourneau, caractérisé par ceci qu'il consiste à remplir préalablement chaque récupérateur (2) prêt à entrer en période au vent 10 d'une masse d'air ne provenant pas è la conduite de vent froid, et à n'ouvrir qu'ensuite la vanne (12) le reliant à la conduite de vent froid (13). 2. Installation permettant la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'à chaque récupérais teur aboutit une dérivation de remplissage d'air (27 ou 28) avec vanne venant d'une canalisation commune (24) laquelle communique avec un réservoir (23) d'air de réserve raccordé à un ventilateur (22). 3® Installation permettant la mise en oeuvre du procédé se-20 Ion la revendication 1, caractérisée par ceci que les récupérateurs (1, 2) ont une canalisation commune de remplissage directement alimentée par un ventilateur. 4. Installation permettant la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'à chaque récupé-25 rateur (1, 2) est associé un ventilateur de remplissage. 5» Installation selon les revendications 2 à 4; caractérisés en ce que les ventilateurs de remplissage sont connectés en aval du ventilateur principal de vent froid.