Brevet FR2195688A1 — publié le 19740308

La présente invention se rapporte à un dispositif d'introduction d'un combustible gazeux dans une charge de ninerai et de combustible solide disposée sur une grille d'agglomération. La technique actuelle la plus courante d'ag61Omération consiste à disposer en couche sur une grille mobile un mélange de minerai et de combustible solide dont on provoque l'inflammation superficielle par passage sous une hotte d'allumage. L'entretien de la combustion et la progression du front de flamme à travers la couche sont assures par aspiration d'air à travers celle-ci au cours du déplacement de la grille et de la charge qu'elle supporte, le dégagement de chaleur correspondant à cette combustion permettant d'obtenir un frittage du minerai. L'aggloméré obtenu permet de préparer des charges de caractéristiques favorables destinées à l'alimentation d'installations métallurgiques, notamment des hauts-fourneaux. I1 a été proposé de remplacer partiellement le combustible solide par un combustible gazeux injecté dans l'air aspiré à travers la charge, cette opération étant effectuée au moyen de rampes disposées autdessus de la charge. Cette technique ne permet pas d'obtenir un mélange satisfaisant de l'air aspiré et du combustible injecté. I1 en résulte de grandes variations de la teneur en combustible du mélange pénétrant en différents points de la surface de la charge, ce qui ne permet pas de mFnntenir à des valeurs constantes les caractéristiques de l'aggloméré obtenu.Par ailleurs, les risques d'inflammation du combustible gazeux en dehors de la charge demeurent non négligeables, le pourcentage de combustible gazeux pouvant correspondre en certains points à la limite d'inflammabilité à la température locale considérée. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en permettant l'introduction d'un mélange d'air et de combustible en proportions sensiblement uniformes dans une charge en cours d'agglomération. h cet effet, l'invention a pour objet un dispositif pour l'introduction d'un combustible gazeux dans une charge de minerai et de combustible solide disposée sur une grille mobile d'agglomération et dans laquelle on entretient par aspiration une zone de combustion locale, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte au moins une hotte de répartition disposée aurdessus de la charge et comprenant deux parois divergeant dans le sens d'aspiration de façon à ménager entre elles à la sortie supérieure de ladite hotte une zone d'étranglement, ainsi que des moyens pour injecter un gaz combustible au niveau de ladite zone d'étranglement. Les moyens d'injection du gaz combustible peuvent être constitués par une canalisation disposée dans la zone d'étranglement parallèlement à la surface de la charge et comportant des orifices latéraux pour l'injection du gaz combustible perpendiculairement àla direction d'aspiration dans ladite zone d'étranglement. Les hottes de répartition sont disposées transversalement par rapport au sens de déplacement de la charge et de préférence assemblées entre elles par leurs bords transversaux pour limiter les entrées d'air. Il importe en effet que la presque totalité de l'air admis le soit par l'étranglement supérieur de la hotte. Les profils respectifs de la hotte de répartition au droit de la zone d'étranglement et de la canalisation d'injection de gaz combustible peuvent être déterminés de façon à diminuer les perturbations de l'écoulement dans ladite zone d'étranglement. Afin d'éviter un échauffement excessif de la hotte de répartition amont, un écran thermique est placé entre celle-ci et la hotte d'allumage. De plus en vue d'éviter une inflammation prématurée dans la hotte du combustible provoquée par des particules incandescentes de la charge, on peut placer un dispositif de trempe entre l'écran thermique et la hotte de répartition. Ce dispositif peut être constitué par une rampe d'aspersion qui pulvérise de l'eau a la surface de la charge. Le dispositif selon l'invention permet de procéder dans une installation d'agglomération de minerai au remplacement d'une partie de combustible solide utilisé par un combustible gazeux en assurant une répartition satisfaisante de ce combustible gazeux à la surface de la charge et son inflammation dans la charge même, ce qui permet d'obtenir un aggloméré de caractéristiques constantes. Le dispositif permet par ailleurs de régler par paliers le taux de gaz combustible injecté au cours de la progression de la charge sur la chaîne d'agglomération. L'invention sera bien comprise en se reportant à la description qui va suivre donnee à titre d'exemple en référence aux planches de dessins annexées dans lesquelles La figure 1 représente une vue latérale en coupe partielle d'une chaîne d'agglomération équipée de dispositifs selon l'invention. La figure 2 représente une vue en coupe transversale d'un dispositif selon l'invention. La figure 3 représente une vue en coupe transversale d'une variante de réalisation d'un dispositif selon l'invention. On a représenté sur la figure 1 une channe d'agglomération comportant une succession de chariots 1 dont le fond est constitué par une grille 2, les chariots se déplaçant au-dessus de boîtes à vent 3 reliées à uh ventilateur d'aspiration 4. Une charge dosée de minerai broyé et de combustible solide est disposée en couche d'épaisseur régulière sur les chariots par une bande transporteuse non représentée. L'allumage de la charge est réalisgau moyen d'une hotte allumage 5 munie de brûleurs 6, l'entretien de la combustion et la progression du front de flamme à travers ladite charge se poursuivant au cours du passage des chariots au-dessus des bottes à vent. A la sortie de la chaîne, le produit aggloméré obtenu est évacué vers l'installation d'utilisation après concassage éventuel. Conformément à l'invention, l'installation d'agglomération précédemment décrite est équipée d'un dispositif pour l'introduction d'un combustible gazeux dans la charge comprenant dans le mode de réalisation représenté une succession de hottes de répartition 7 jointives disposées transversalement par rapport au sens de progression de la charge. La hotte de répartition située le plus en amont par rapport au sens de progression est disposée le plus près possible de la hotte d'allumqge. Afin d'éviter un échauffement exagéré de cette première hotte de répartition un ecran thermique o est interposé entre celle-ci et la hotte d'allumage.De plus, pour éviter que des particules incandescentes,présentes à la surface de la charge, ne provoquent une inflammation prématurée dans la hotte du combustible gazeux, on place après l'écran thermique un dispositif de trempe 9 constitué par exemple par une rampe de pulvérisation d'eau. Les hottes suivantes recouvrent la charge sur tout ou partie de la longueur de la chaîne, les dispositions spécifiques étant fonction de chaque cas de mise en oeuvre particulier. Chaque hotte est munie à sa partie supérieure d'une canalisation 10 de section circulaire pour l'injection d'un combustible gazeux, les canalisations respectives étant alimentées par une conduite d'amenée 11 et reliées à celle-ci par des vannes de réglage de débit 12. In se reportant plus particulièrement à la figure 2, on voit que chaque hotte de répartition 7 comprend deux parois transversales divergentes 13, 14 disposées de façon à ce que les sections de la hotte soient croissantes dans le sens d'aspiration de l'air à travers la charge, les bords inférieurs de ces parois étant situés à proximité du niveau moyen de la charge au-dessus de celuici. Les parois 13, 14 s'étendent transversalement sur toute la largeur de la charge et sont reliées entre elles de part et d'autre par des parois verticales ou inclinées de façon à constituer la hotte de répartition. Cette hotte communique avec l'atmosphère à sa partie supérieure par une zone d'étranglement 15 au niveau de laquelle est disposée la canalisation 10 d'injection du combustible gazeux, cette canalisation étant percée d'orifices latéraux 16 de façon à yer- mettre l'injection de combustible gazeux selon une direction sutsstantiellement perpendiculaire à la direction d'aspiration de l'air à travers la charre. Il est bien entendu que l'assemblage jointif des hottes entre elles peut être obtenu de nombreuses manières connues, notamment par soudure des bords inférieurs. En ce qui concerne l'étanchéité des hottes avec les tords des cha- riots, on connaît des techniques diverses qui peuvent être adoptées dans le cadre de l'invention. Il en est de même si l'on veut, le cas échéant, réaliser une séparation des diverses hottes entre elles afin d'éviter les mélanges des azurants gazeux successifs, ce problème étant cependant moins critique que celui des entrées d'air au niveau des bords des chariots. On a représenté sur la figure 3 une variante d'exécution du dispositif selon l'invention selon laquelle la zone d'étranglement 15 est profilée de façon améliorer l'écoulement aérodynamique. Conformément à cette variante d'exécution, les parois transversales 13, 14 sont conformées à leur partie supérieure de façon à constituer une zone d'étranglement en forme de venturi. Une canalisation 17 de section ovoide est disposée au niveau de cette zone d'étranglement, cette canalisation étant percée comme dans l'exemple précédent d'orifices latéraux 16. Au cours du processus d'agglomération de la charge, l'air ambiant est aspiré au-dessus de la chaîne à travers les zones d'étranglement 15 au niveau desquelles il se crée une mise en vitesse des filets d'air. On injecte simultanément un gaz combustible par les orifices latéraux 16 perpendiculairement à la direction générale d'écoulement de ces filets d'air. L'interaction de ces deux écoulements permet d'obtenir un mélange satisfaisant de l'air et du gaz combustible, ce mélange se poursuivant dans la hotte de répartition en aval de la zone d'étranglement dans le sens d'aspiration.Le courant gazeux ainsi formé, canalisé par la hotte d'aspiration, pénètre dans la charge à la surface de celleci et s'enflamme à l'inteieur de cette charge en lui apportant une quantité de chaleur complémentaire de la quantité de chaleur dégagée par la combustion du combustible solide. Les caractéristiques dimensionnelles de chaque hotte de répartition dépendent des caractéristiques propres à chaque installation d'agglomération, en particulier des conditions d'aspiration. Le demandeur a constaté par ses essais qu'un dimensionnement favorable de hotte permettant une répartition satisfaisante du mélange airecbmbustible gazeux à la surface de la charge correspond à des dimensions de hauteur de hotte et de largeur au niveau de la surface de la charge se trouvant dans le rapport 3/4, la zone d'étranglement étant ellemême dimensionnée en fonction des conditions d'aspiration de façon que la vitesse des filets d'air au droit des orifices d'injection du gaz combustible attel- gne au moins 2 m/s. Cette mise en vitesse est nécessaire compte-tenu de la densité relativement faible du gaz combustible injecté.Il est avantageux de con- duire la chaîne d'agglomération en couche mince de façon à favoriser la mise en vitesse de l'air aspiré au-dessus de la charge, cette allure de marche correspondant par ailleurs à une production accrue par rapport à la marche en cou- che épaisse. Les conditions d'injection de combustible gazeux sont déterminéss en fonction de considérations économiques et de considérations thermiques propres au processus d'agglomération, le taux de gaz combustible injecté pouvant par ailleurs être réglé par paliers dans le sens de déplacement de la charge. Il convient de veiller à ce que le taux de gaz combustible dans l'air aspiré n'atteigne pas une valeur correspondant à la limite d'inflammabilité du mélange à la température ambiante autdessus de la charge, afin d'éviter une inflammation prématurée de ce mélange. L'injection de gaz combustible est maintenue au plus jusqu'au moment où l'on enregistre une montée nette de la température des fumées. Le dispositif selon l'invention trouve son application dans les installations d'agglomération sur grille auxquelles il peut être adapté facilement permettant ainsi le remplacement d'une partie du combustible solide utilisé par un combustible gazeux de coût moindre et plus facilement disponible. Le dispositif s'applique en particulier à la production d'aggloméré à partir de minerai de fer pour l'alimentation d'installations métallurgiques telles que les hautsfourneaux. FEVENDICATTONS 1. Dispositif pour l'introduction d'un combustible gazeux dans une charge de minerai et de combustible solide disposée sur une grille mobile d'agglomération et dans laquelle on entretient par aspiration une zone de combustion locale, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte au moins une hotte de répartition disposée au-åessus de la charge et comprenant deux parois divergeant dans le sens d'aspiration de façon à ménager entre elles à la partie supérieure de ladite hotte une zone d'étranglement, et des moyens pour injecter un gaz combustible au niveau de ladite zone d'étranglement. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens d'injection du gaz combustible sont constitués par une canalisation disposée dans la zone d'étranglement et comportant des orifices latéraux pour l'injection du gaz combustible perpendiculairement à la direction d'aspiration dans ladite zone d'étranglement. 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la zone d'étranglement est conformée en venturi. 4. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la canalisation d'injection de gaz combustible présente une section de profil ovotide 5. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les bords transversaux des hottes sont assemblés les uns aux autres. 6. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un écran thermique disposé entre la hotte d'allumage et la première hotte de répartition. 7. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'aspersion de la charge, disposé entre l'écran thermique et la première hotte de répartition.