Brevet FR2130241A1 — publié le 19721103

i 2130241 La présente invention concerne un dispositif d'évacuation de gaz de gueulard pour des hauts-fourneaux à pression élevée. Des hauts-fourneaux à pression élevée, qui travaillent avec des pressions de par exemple j5,5 atmosphères, sont, de 5 nos jours, de plus en plus utilisés. Le gaz de gueulard de ces hauts-fourneaux à pression élevée doit être détendu à une pression d'environ 1 atmosphère pour être amené à une autre utilisation dans l'exploitation sidérurgique et par exemple introduit dans des fours industriels, en tantqie gaz de chauffage, ou pour être brûlé 10 dans des chaudières. Cette réduction de pression entraîne des problèmes considérables du fait des grandes quantités de gaz et également des températures élevées du gaz de gueulard à évacuer. Des dispositifs d'évacuation de gaz de gueulard avec réduction de pression dans les hauts-fourneaux à pression élevée 15 sont connus sous différentes formes de réalisation. Ils ne peuvent évidemment pas être réalisés en tant que détendeurs habituels. Ils se composent essentiellement en général d'un canal d'évacuation particulier avec un dispositif d'étranglement réglable à l'intérieur qui est lui-même constitué sous forme de plaques ou de 20 disques avec une pluralité de passages dans lesquels se trouvent des dispositifs de réduction réglables. Les dispositifs de réduction sont disposés en parallèle. Il s'agit de vannes ou d'obturateurs. Cela crée des difficultés dans le cas de grandes quantités de gaz, lorsqu'une régulation de pression dans le haut-25 fourneau à pression élevée est nécessaire et lorsque les dispositifs de réduction sont incorporés, en tant qu'éléments de réglage, à un circuit de réglage correspondant. En réalité, la plage de réglage dans les modes de réalisation connus est très limitée. A cela s'ajoute qu'au moins pour des réglages déter-50 minés des dispositifs de réduction (par l'intermédiaire du circuit de réglage) un écoulement sonore peut s'établir dans le dispositif d'étranglement qui provoque un bruit intolérable. Dans d'autres domaines de la technique, par exemple dans le cas d'installations pour l'épuration de gaz d'échappement de 35 convertisseurs, on connaît des laveurs à fente annulaire qui se composent d'une enveloppe revêtant la forme d'un canal d'écoulement et un élément déplaçable à l'intérieur qui forme avec l'enveloppe une fente annulaire réglable par déplacement dudit élément. En général, ledit élément réglable est constitué par un 40 cône déplaçable vis-à-vis d'une enveloppe appropriée. Le réglage 72 08938 2 2130241 sert ici à adapter le laveur à fente annulaire en tant que laveur pour différentes quantités de gaz de convertisseur. Les problèmes concernant l'évacuation de gaz de gueulard dans des hauts-fourneaux à pression élevée n'ont pas été jusqu'à ce jour traités 5 au moyen de laveurs à fente annulaire. Par "laveurs à fente annulaire" on entend que devant l'élément déplaçable selon la direction de l'écoulement est disposé au moins un injecteur alimenté par un fluide liquide, le plus souvent de l'eau. Il se produit une humidification des poussières entraînées avec le 10 gaz par ce fluide liquide, si bien que les poussières humidifiées peuvent être facilement extraites derrière le laveur à fente annulaire. L'invention a pour objet de procurer un dispositif d'évacuation de gaz de gueulard, dans le cas de hauts-fourneaux 15 à pression élevée, grâce auquel peut être obtenue en permanence une détente parfaite du gaz de gueulard sur une vaste plage de réglage, et même sans que ne se produise un bruit intolérable et perturbateur aux alentours. L'invention concerne un dispositif d'évacuation de gaz 20 de gueulard pour des hauts-fourneaux à pression élevée, se composant d'un canal d'évacuation avec un dispositif d'étranglement réglable. L'invention consiste en ce que le dispositif d'étranglement présente un laveur à fente annulaire avec un élément de réglage déplaçable et en outre une fente de réglage 25 déplaçable et à l'élément de réglage est raccordé un élément d'étranglement sensiblement cylindrique qui forme avec le canal d'évacuation une fente d'étranglement. Conformément à l'invention, la régulation d'une part, et l'étranglement d'autre part, sont en quelque sorte séparés. On obtient ainsi tout simplement une plage 30 de réglage suffisante, le déplacement de la fente de réglage ne modifiant à peine la fente d'étranglement par rapport à sa longueur et étant ainsi approprié à l'écoulement. En conséquence, on obtient que l'élément d'étranglement peut être conçu indépendamment du réglage de l'élément de réglage et même que la 35 détente recherchée soit toujours obtenue. On obtient ainsi toujours sans difficulté qu'un écoulement sonore perturbateur ou même ultra-sonore ne se rencontre plus dans des conditions normales d'utilisation du dispositif. En outre, il est en général suffisant de conformer et d'utiliser le dispositif de telle 40 fa^on que l'écoulement ne présente qu'un degré faible de 72 08938 3 2130241 turbulence dans toutes les sections. L'expression "élément d'étranglement sensiblement cylindrique" englobe toujours également, dans le cadre de l'invention, des modes de réalisation dans lesquels l'élément d'étranglement peut être réalisé sous 5 forme légèrement conique. On doit seulement assurer que l'action d'étranglement ne se modifie que faiblement lors d'un déplacement de l'élément de réglage. En particulier, dans le cadre de l'invention, existent plusieurs possibilités. Ainsi, un mode de réalisation préféré 10 de l'invention est caractérisé en ce que le laveur à fente annulaire présente un élément de réglage sensiblement conique, effilé selon la direction de l'écoulement, et audit élément de réglage est associée une partie du canal d'évacuation de forme correspondante conique. Egalement , plusieurs éléments de réglage 15 de même structure peuvent être disposés l'un derrière l'autre, en quelque sorte échelonnés. En plus de la conformation du dispositif selon l'invention avec des sections circulaires, sont également possibles des conformations correspondantes avec des sections rectangulaires ou carrées, les conditions ne se modi-20 fiant pas sensiblement dans le cas d'une section rectangulaire, cependant des simplifications du point de vue fabrication pouvant être obtenues. Pour assurer un écoulement avec un degré de turbulence le plus faible possible à proximité de l'élément d'étranglement, 25 et pour obtenir un étranglement suffisant dans le cas de longueur relativement faible de l'élément d'étranglement selon la direction d'écoulement pour toutes les conditions d'exploitation, il peut être convenable que l'élément d'étranglement et/ou le canal d'évacuation entourant celui-ci présentent des nervures d'étran-30 glement supplémentaires qui sont de préférence disposées radia-lement. Des couches limites supplémentaires sont ainsi incorporées en quelque sorte à l'écoulement, ce qui améliore l'action d'étranglement. Dans une autre conception de l'invention, en quelque sorte opposée, on peut désirer une turbulence importante 35 pour provoquer des pertes par chocs de Carnot pour l'abaissement de la pression. Ce mode de réalisation de l'invention est caractérisé en ce qu'au voisinage du ou des éléments d'étranglement sont disposées des chicanes de tourbillon sous forme de grilles, disques perforés ou analogues. Le canal d'écoulement 40 peut en outre être également élargi. 72 08938 4 2130241 Les avantages obtenus par la présente invention consistent en ce que, par la mise en oeuvre d'un dispositif pour l'évacuation de gaz de gueulard pour des hauts-fourneaux à pression élevée, le dispositif peut être incorporé tout simple-5 ment dans le circuit de réglage de la pression dans le haut-fourneau à pression élevée, une plage de réglage satisfaisante pouvant être obtenue. Indépendamment de ceci, l'étranglement ne subit pratiquement pas d'influence du fait de cette mise en oeuvre du dispositif en tant qu'élément de réglage, de telle 10 sorte que le gaz de gueulard à extraire peut être amené à une pression prédéterminée à une autre utilisation. Un bruit excessif ne se produit pas aux alentours. Par suite de la disposition d'un laveur à fente annulaire en tant que pièce essentielle, le dispositif est en mesure également tout simplement d'admettre les 15 températures auxquelles le gaz de gueulard sort du haut-fourneau à pression élevée. En même temps, dans le laveur à fente annulaire, une épuration intensive est déjà obtenue ou tout du moins préparée, tandis que grâce aux séparateurs disposés en aval dans le dispositif conforme à l'invention des poussières humidifiées 20 peuvent être extraites. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 est un haut-fourneau avec le dispositif 25 conforme à l'invention en vue latérale. La figure 2 est une coupe axiale à échelle agrandie à travers un dispositif conforme à l'invention. La figure 3 est une coupe selon la direction A-A à travers l'objet selon la figure 2. 30 La figure 4 est un autre mode de réalisation corres pondant à la figure 2 de l'objet selon la figure 1. La figure 5 est une variante correspondant à la figure 2 d'une autre mode de réalisation de l'objet selon la figure 1. 35 La figure 6 est une coupe selon la direction B-B à travers l'objet de la figure 5. Le dispositif représenté sur les figures sert à l'évacuation du gaz de gueulard pour des hauts-fourneaux à pression élevée. Il se compose essentiellement d'un canal d'éva-40 cuation 1 qui est raccordé au gueulard 2 du haut-fourneau 3 et 72 08938 5 2130241 d'un dispositif d'étranglement réglable. Le dispositif d'étranglement présente tout d'abord un laveur à fente annulaire avec un élément de réglage 4 pouvant être déplacé qui forme avec le canal d'évacuation ou enveloppe 5 une fente de réglage réglable. 5 A l'élément de réglage 4 est raccordé un élément d'étranglement 7 sensiblement cylindrique ou également de forme conique qui forme avec le canal d'évacuation 1 une fente d'étranglement 8. Si l'on déplace l'élément de réglage 4 en direction de la flèche 9, alors la fente de réglage est modifiée en largeur, 10 cependant la fente d'étranglement 8 est seulement modifiée en longueur (10) de façon imperceptible. Ceci a pour conséquence, que les processus de réglage et d'étranglement sont en quelque sorte indépendants l'un de l'autre, l'élément de réglage 4 pouvant être tout simplement incorporé dans le circuit de 15 réglage de la pression d'un ha*t-fourneau à pression élevée. Comme l'élément de réglage 4 est toujours ajusté conformément à ce circuit de réglage , il en résulte toujours dans la fente d'étranglement la détente souhaitée. La conception est telle que lors de cette détente, aucun bruit intolérable ne se produit aux 20 alentours. et Dans l'exemple de réalisation/selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le laveur à fente annulaire possède un élément de réglage 4 sensiblement conique, effilé selon la direction de l'écoulement. A ôet élément de réglage 4 25 est associé un canal d'évacuation conique correspondant ou enveloppe 5. Dans le cas du mode de réalisation selon la figure 1 n'est prévytfiu'un tel cône de réglage 4. Dans le mode de réalisation selon la figure 4, sont disposés, en quelque sorte échelonnés les uns derrière les autres, plusieurs cônes de 30 réglage. De la figure 2, on déduit que l'élément d'étranglaient 7, et le canal d'évacuation l'entourant 1, présentent des nervures d'étranglement supplémentaires 11, si bien qu'il est possible d'obtenir que l'écoulement se déplace dans toutes les 35 conditions de fonctionnement avec un faible degré de turbulence. Devant l'élément de réglage 4, se trouve un injecteur 12 habituel dans les laveurs à fente annulaire pour l'injection d'un fluide de lavage. Le dispositif représenté est ainsi en mesure d'admettre tout simplement les températures du gaz de 40 gueulard. Simultanément, une épuration du gaz de gueulard est 72 08938 6 2130241 obtenue et les poussières entraînées avec le gaz sont humidifiées par le fluide de lavage; elles sont récupérées dans le pot 17 sous le dispositif conforme à l'invention où elles sont évacuées en tant qu'eau boueuse ou boue. Egalement, dans la fente de réglage 5 6 ou dans la fente d'étranglement 8 peut être en outre injecté un fluide de lavage. Egalement, dans le cas du mode de réalisation selon les figures 5 et 6, on adopte la réalisation selon laquelle le laveur à fente annulaire possède un élément de réglage 4 sensi-10 blement conique, déplaçable selon la direction de l'écoulement. A cet élément de réglage 4 est associé un canal d'évacuation conique correspondant 1 ou enveloppe 5« L'élément d'étranglement 7 adjacent à l'élément de réglage 4 et la partie du canal d'évacuation 1 entourant l'élément d'étranglement 7 sont munis de ner-15 vures d'étranglement 11. En outre, sont disposées dans le canal d'évacuation 1 au-dessus de la fente de réglage 6, des tôles de guidage 13 pour le guidage des gaz de gueulard et se trouvant en amont des nervures d'étranglement 11. Lesdites tôles de guidage 13 sont disposées angulairement par rapport à l'axe principal 20 du canal d'évacuation 1 et agissent ainsi en tant qu'ailettes de mise en rotation d'où il résulte des pertes supplémentaires de pression par déviation. Au reste, dans le mode de réalisation selon les figures 5 et 6, les nervures d'étranglement 11 sont également disposées angulairement par rapport à l'axe principal 25 du canal d'évacuation 1 et même selon un angle qui est opposé à celui des tôles de guidage 13. A la fente d'étranglement 8 est raccordé un diffuseur 14 avec deux dispositifs de guidage 15. Les dispositifs de guidage 15 sont réunis l'un à l'autre par des entretoises dfeppui 16. Dans le mode de réalisation représenté 30 dans l'exemple, les entretoises d'appui 16 sont disposées de telle sorte que les gaz sortent du diffuseur 14 selon une direction radiale. Mais on a également la possibilité de disposer les entretoises d'appui 16 selon un angle par rapport à l'axe principal du canal d'évacuation 1, de tellçfeorte que les gaz sortent 35 du diffuseur 14 en tourbillonnant. Devant l'élément de réglage 4 se trouve encore un injecteur 12 pour l'injection d'un fluide de lavage. Le dispositif représenté est ainsi en mesure tout simplement d'admettre les températures du gaz de gueulard. Simultanément, est obtenue une épuration des gaz de gueulard, les poussières 40 entraînées sont humidifiées par le fluide de lavage et sont 72 08938 7 2130241 récupérées dans le pot 17 se trouvant sous le dispositif de l'invention d'où elles sont évacuées en tant qu'eau ou boue. Egalement, dans la fente de réglage 6 ou la fente d'étranglement 8 peut être injecté un fluide de lavage supplémentaire. 72 08938 8 2130241 REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'évacuation de gaz de gueulard pour hauts-fourneaux à pression élevée, se composant d'un canal d'évacuation muni d'un dispositif d'étranglement réglable, 5 caractérisé en ce que le dispositif d'étranglement présente un laveur à fente annulaire muni d'un élément de réglage (4) déplaçable ainsi que d'une fente de réglage (6) déplaçable et à l'élément de réglage (4) est raccordé un élément d'étranglement (7) essentiellement cylindrique qui forme avec le canal d'éva- 10 cuation 0-) une fente d'étranglement (8), 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit laveur à fente annulaire présente un élément de réglage (4) sensiblement conique, effilé selon la direction de l'écoulement, et auquel est associé un canal d'évacuation 15 conique correspondant (5). 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que plusieurs éléments coniques de réglage (4) sont disposés les uns derrière les autres. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 20 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément d'étranglement (7) et/ou le canal d'évacuation (l) l'entourant présentent des nervures d'étranglement supplémentaires (11). 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans le canal d'évacuation (l) sont 25 prévues, en amont des nervures d'étranglement (11), des tôles de guidage (13) pour les gaz de gueulard. 6.- Dispositif selon la revendication 5.» caractérisé en ce que lesdites tôles de guidage (13) sont disposées angulairement par rapport à l'axe principal du canal d'évacuation (l). 30 7.- Dispositif selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que lesdites tôles de guidage (13) sont disposées selon un angle d'environ 10°. 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7» caractérisé en ce que les nervures d'étranglement 35 (il) sont également disposées angulairement par rapport à l'axe principal du canal d'évacuation (l). 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que lesdites nervures d'étranglement (11) sont disposées selon un angle opposé par rapport 40 aux tôles de guidage (13). 72 08938 9 2130241 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce qu'en combinaison est en outre raccordé à la fente d'étranglement (8) un diffuseur (14) avec au moins deux dispositifs de guidage (15) et des entretoises d'appui 5 (16) réunissant lesdits dispositifs de guidage (15). 11.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que lesdites entretoises d'appui (16) sont disposées angulairement par rapport à l'axe principal du canal d'évacuation (l). 10 12.- Dispositif selon l'une quelconque des revendi cations 1 à caractérisé en ce qu'à proximité du ou des éléments d'étranglement (7) sont disposés des organes de création de tourbillons sous forme de grilles, tôles perforées ou analogues.