Brevet FR2090346A1 — publié le 19720114

1- 2090346 La présente invention a pour objet un dispositif de soufflage de gaz réducteur à haute température dans un haut fourneau dans des conditions de stabilité. Dans les années récentes des moyens variés ont été propo-5 sés dans le but d'améliorer la productivité des hauts fourneaux. Par exemple, on dispose d'un procédé au stade industriel qui consiste à souffler un gaz réducteur à haute température, qui est produit par craquage dans un four de craquage, à une température élevée, par admission d'hydrocarbures dans le four (tels que gaz na-10 turel, huile lourde, naphte de pétrole, huile légère et pétrole lampant) en même temps que d'oxygène (ou d'air) et de vapeur d'eau, dans un haut fourneau à partir d'un injecteur. Dans ce cas, tandis que la quantité d'hydrocarbures, d'oxygène (ou d'air) et de vapeur d'eau doit être contrôlée conformément 15 à la quantité de gaz réducteur soufflé dans le haut fourneau, la quantité de gaz réducteur qui doit être admise dans le haut fourneau diffère suivant l'état du four du haut fourneau. De plus, comme la pression du four du haut fourneau fluctue à chaque instant, il est nécessaire de contrôler la pression de soufflage du 20 gaz en fonction de cette fluctuation. Quand le contrôle de l'alimentation de gaz réducteur en réponse à la fluctuation de la pression du haut fourneau n'est pas suffisamment précis, la réaction dans le haut fourneau est modifiée et le haut fourneau ne peut fonctionner d'une manière efficace ; en conséquence, l'amélioration 25 de la productivité du haut fournèau est impossible. Cette relation est exigée de façon tout à fait impérative quand la réduction de pression ou l'arrêt de fonctionnement du haut fourneau devient nécessaire par suite d'un certain dérangement . 30 Dans la réduction de pression d'un haut fourneau classi que, la pression de soufflage de l'air est ramenée rapidement en quelques minutes à une pression de soufflage souhaitée. Cependant, cette réduction de pression peut rarement être effectuée intentionnellement dans un délai suffisant. En conséquence, dans le cas 35 de soufflage d'un gaz réducteur à température élevée dans un haut fourneau, ce soufflage doit être contrôlé rapidement en fonction de ces exigences. Quand ce contrôle est différé et quand une grande quantité de gaz réducteur à haute température est soufflée dans un ^0 haut fourneau sous une réduction de pression, non seulement la ré 71 19357 2" 2090346 action du four est perturbée mais aussi le fonctionnement de la réduction de pression est retardé, occasionnant des dérangements divers dans le fonctionnement du four. D'autre part, quand ce contrôle n'est pas stabilisé et que la pression de soufflage du gaz 5 devient inférieure à la pression du haut fourneau sous réduction de pression, il se produit de tels dérangements dans le système de gaz réducteur que le gaz du haut fourneau revient vers une canalisation d'alimentation à haute température, en déposant une grande quantité de poussières fines dans la canalisation, et très souvent 10 le craquage des hydrocarbures dans le four de craquage devient impossible . La présente invention prévoit un dispositif pour le soufflage d'un gaz réducteur à haute température dans un haut fourneau de manière stabilisée, en éliminant ces dérangements. Les points 15 essentiels de la présente invention sont les suivants : (1) un dispositif pour le soufflage d'un gaz réducteur à haute température dans un haut fourneau comprenant -un dispositif pour la détermination des quantités d'alimentation de matières premières telles que des hydrocarbures, un dispositif de contrôle 20 des matières premières pour contrôler les quantités d'hydrocarbures, d'oxygène (ou d'air) et de vapeur d'eau admises dans tin four de craquage en fonction du signal du dispositif de détermination des quantités d'alimentation, un manomètre de four prévu dans le haut fourneau, -une vanne de contrôle de pression prévue dans une 25 canalisation d'évacuation de gaz réducteur, un manomètre pour le gaz du générateur de gaz prévu dans une canalisation d'entrée de cette vanne de contrôle de pression, et un contrôleur pour calculer et commander le degré d'ouverture de cette vanne de contrôle de pression en fonction des signaux du dispositif de détermination 30 des quantités d'alimentation, du manomètre de four et du manomètre pour le gaz du générateur ; et (2) un dispositif pour le soufflage d'un gaz réducteur à haute température dans un haut fourneau comprenant un dispositif pour la détermination des quantités d'alimentation en matières pre- 35 mières telles que des hydrocarbures, un dispositif de contrôle des matières premières pour contrôler les quantités d'hydrocarbures, d'oxygène (ou d'air) et de vapeur d'eau admises dans un four de craquage en fonction du signal de ce dispositif de détermination des quantités d'alimentation, un calculateur pour déterminer ma-40 nuellement la pression du gaz du générateur, un manomètre de four 71 19357 3' 2090346 prévu dans le haut fourneau, une vanne de contrôle de pression prévue dans une canalisation d'évacuation de gaz réducteur, et un manomètre pour le gaz du générateur prévu dans une canalisation d'entrée de cette vanne de contrôle de pression. 5 La présente invention sera expliquée en détail en se ré férant au dessin ci-joint. Ce dessin représente un exemple de réalisation du dispositif destiné à contrôler automatiquement le soufflage d'ion gaz réducteur à haute température dans un haut fourneau. Un gaz réducteur à haute température est produit par oxydation par-10 tielle d'huile lourde avec de l'oxygène et de la vapeur d'eau. Dans la figure, la référence 1 indique un dispositif de détermination des quantités d'alimentation de matières premières (huile lourde, oxygène et vapeur d'eau), la référence 2 indique un dispositif de contrôle de matières premières pour contrôler les 15 quantités d'alimentation de matières premières admises dans un four de craquage, la référence 4 indique un manomètre de four prévu dans un haut fourneau 5* la référence 6 indique une vanne de contrôle de pression prévue dans une canalisation d'évacuation 7 de gaz réducteur, la référence 8 indique un manomètre prévu dans 20 cette canalisation d'évacuation 7 de gaz réducteur, la référence 9 indique un contrôleur, et la référence 10 indique un appareil réfrigérant intensif pour le gaz à haute température évacué, la référence 11 indique un appareil réfrigérant pour le gaz soufflé, la référence 12 indique des vannes de détente pour les canalisa-25 tions de dérivation de gaz et laRéférence 13 indique une canalisation de gaz principale. Quand un courant électrique est appliqué au dispositif 1 de détermination des quantités d'alimentation, la vanne de contrôle de pression 6 s'ouvre complètement. Ensuite, les quantités d'ali-30 mentation de matières premières admises dans le four de craquage 3 sont déterminées, et le dispositif de contrôle de matières premières 2 commence à fonctionner pour admettre des quantités définies de matières premières, c'est-à-dire, huile lourde, oxygène et vapeur d'eau dans le four de craquage 3 préchauffé. La production 35 d'un gaz réducteur à haute température est commencée, et au même moment, le signal des quantités d'alimentation établies est envoyé au contrôleur 9. D'autre part, le manomètre de four 4 envoie la pression du haut fourneau au contrôleur 9. La pression du gaz du générateur dans le four de craquage est mesurée par le manomètre 40 8, et la donnée est placée dans le contrôleur 9. Calculant à partir 71 19357 *' 2090346 des signaux provenant du manomètre de four 4, du manomètre 8 et du dispositif 1 de détermination des quantités d'alimentation, le contrôleur 9 commande le degré d'ouverture de la vanne de contrôle de pression 6 de sorte que le gaz du générateur a une pression sou- O 5 haitée, c'est-à-dire, une pression de 0,3 à 0,5 kg/cm supérieure à celle du haut fourneau ; et quand le fonctionnement du four de craquage 3 atteint un stade stationnaire, produisant une quantité définie de gaz du générateur à une pression définie, le contrôleur 9 commande l'ouverture des vannes de détente prévues dans chaque dé-10 rivation de canalisation, et le soufflage du gaz réducteur à haute température dans le haut fourneau 5 commence. Au même moment, quand le soufflage commence, le contrôleur 9 contrôle le degré d'ouverture de la vanne de contrôle de pression 6 en fonction des signaux provenant du manomètre de four 15 4 et du manomètre 8 pour le gaz du générateur pour maintenir la pression du gaz réducteur à haute température dans le four de cra- o quage de 0,3 à 0,5 kg/cm supérieure à celle du haut fourneau. Le soufflage du gaz réducteur à haute température commence à partir de chacune des canalisations de dérivation successive-20 ment ; et quand aucun dérangement est observé, après un certain temps, comme le soufflage à partir de toutes les dérivations dans le haut fourneau 5 est achevé, le contrôleur 9 fixe de nouveau la limite supérieure de la pression du gaz du générateur à 1,0 kg/cm au-dessus de celle du four. A ce stade, la vanne de contrôle 6 est 25 complètement fermée. Quand la pression du gaz du générateur excède la limite supérieure de cette valeur déterminée pendant le soufflage du gaz réducteur à haute température dans le haut fourneau, la vanne de contrôle de pression 6 est ouverte. D'autre part, quand le gaz réducteur à haute température doit être évacué temporaire-30 ment en fonction de l'état du four, le contrôleur 9 contrôle, en fonction de l'instruction de l'opérateur du haut fourneau, l'ouverture de la vanne de contrôle de pression 6 de façon à amener la pression du gaz du générateur à 0,2 à 0,3 kg/cm au-dessus de celle du four ; après que la pression du gaz du générateur a atteint la 35 valeur mentionnée précédemment, toutes les vannes de détente dans les dérivations sont fermées successivement. Quand le soufflage de gaz dans le haut fourneau, à partir de chacune des dérivations, doit être arrêté complètement pour longtemps, le fonctionnement du four de craquage est arrêté. Dans ce 40 cas, les quantités de matières premières à admettre, dans le dispo 71 19357 5" 2Q9Q3lt6 sitif 1 de détermination des quantités d'alimentation,sont ramenées à zéro. Alors, le dispositif de contrôle de matières premières 2 arrête l'alimentation de matières premières, et la vanne de contrôle de pression 6 est ouverte sur la commande du contrôleur 5 9; quand la pression de soufflage devient inférieure à la valeur déterminée, les vannes de détente dans chacune des dérivations sont fermées et le soufflage est arrêté. La vanne de contrôle de pression 6 est fermée complètement par interruption du courant électrique. 10 A la place du contrôle automatique mentionné précédemment, -la vanne de contrôle de pression 6 et les vannes de détente 12 peuvent être commandées, avant ce contrôle automatique, par le fonctionnement manuel du contrôleur 9. Les fonctionnements manuels 10 et automatiques sont intervertis par un commutateur. Le contrôle par fonctionnement manuel est exécuté quand un fonctionnement particulier est nécessaire en plus du fonctionnement normal commandé par le contrôleur 9. Par exemple, quand le débit du gaz réducteur à haute température soufflé depuis chacune des dérivations diffère dans chaque dérivation, et qu'une certaine entrée est spécialement 20 hors d'usage, le calculateur est actionné manuellement. Une partie du gaz réducteur est évacuée, toutes les vannes de détente, excepté celle de la dérivation hors d'usage sont fermées pour augmenter la pression de soufflage du gaz, et ce gaz est contraint à ne s'échapper que par cette entrée. Alors la résistance (par exemple due 25 à une masse de fines poussières)1- à la pointe de cette entrée est éliminée par le passage vigoureux du gaz et le parcours normal est rétabli. A la place du fonctionnement par le système de contrôle mentionné précédemment, les vannes de détente dans chaque dériva-30 tion peuvent être actionnées indépendamment pour donner un soufflage stabilisé du gaz. Gomme le gaz réducteur passant à travers la canalisation d'évacuation 7 est à une température élevée, le manomètre 8 et la vanne de contrôle de pression 6 peuvent de préférence avoir une 35 structure résistant à la chaleur. Il est aussi possible d'abaisser la température du gaz réducteur à haute température par contact direct du gaz évacué, avec de l'eau dans vin appareil réfrigérant t intensif 10, en éliminant en même temps les impuretés contenues dans le gaz. 40 En conclusion, en utilisant le dispositif de la présente 71 19357 6' 2090346 invention, il est possible de souffler un gaz réducteur à haute température dans un haut fourneau toujours de manière stabilisée correspondant à l'état de fonctionnement du haut fourneau. Les résultats de la présente invention sont tout à fait remarquables, et sa mise en oeuvre ne nécessite aucune main d'oeuvre. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 71 19357 7* 7 2090346 REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour le soufflage d'un gaz réducteur à haute température dans un haut fourneau, caractérisé en ce qu'il comprend : un dispositif pour déterminer les quantités d'alimenta- 5 tion de matières premières telles que des hydrocarbures, un dispositif de contrôle de matières premières pour contrôler les quantités d'hydrocarbures, d'oxygène (ou d'air) et de vapeur d'eau admises dans un four de craquage en fonction du signal du dispositif de détermination des quantités d'alimentation, un manomètre de 10 four prévu dans le haut fourneau, une vanne de détente pour les dérivations de canalisation, une vanne de contrôle de pression prévue dans -une canalisation d'évacuation de gaz réducteur, un manomètre pour le gaz du générateur de gaz prévu dans une canalisation d'entrée de cette vanne de contrôle de pression, et un con-15 trôleur indicateur pour calculer et commander le degré d'ouverture de cette vanne de contrôle de pression en fonction des signaux du dispositif de détermination des quantités d'alimentation, du manomètre de'four et du manomètre pour le gaz du générateur, et aussi pour calculer et commander l'ouverture et la fermeture de la vanne 20 de détente pour le gaz des dérivations. 2 - Dispositif pour le soufflage d'un gaz réducteur à haute température dans un haut fourneau, caractérisé en ce qu'il comprend : un dispositif pour la détermination des quantités d'alimentation de matières premières telles que des hydrocarbures, un 25 dispositif de contrôle de matières premières pour contrôler les quantités d'hydrocarbures, d'oxygène (ou d'air) et de vapeur d'eau admises dans un four de craquage en fonction du signal de ce dispositif de détermination des quantités d'alimentation, ion calculateur pour déterminer la pression du gaz du générateur manuellement, 30 un manomètre de four prévu dans le haut fourneau, une vanne de détente pour le gaz des dérivations, une vanne de contrôle de pression prévue dans une canalisation d'évacuation de gaz réducteur, et un manomètre pour le gaz du générateur prévu dans une canalisation d'entrée de cette vanne de contrôle de pression. 35