Brevet FR2169193A1 — publié le 19730907

La présente invention concerne un procédé de conduite de réchauffeurs dits cowpers travaillant en régénérateurs de chaleur pour vent de haut fourneau et qui sont alternativement chauffés au gaz puis refroidis au vent pour produire le vent chaud destine à un haut fourneau, procédé tel qu'avant commutation d'un réchauffeur sur la période "au vent'1 le remplissage de celui-ci se fait de façon à empêcher dans la conduite de vent froid et par conséquent dans le réchauffeur et dans la conduite de vent chaud toute chute de pression pouvant compromettre le bon fonctionnement du haut fourneau. Pour brûler les matières combustibles ainsi que pour transformer et activer les agents réducteurs le haut fourneau reçoit de l'air comprimé et porté à température élevée dans des réchauffeurs, air qui est appelé vent chaud. Pour arriver à ce que la marche du haut fourneau soit aussi constante et tranquille que possible, le débit et la température du vent chaud avant son entrée dans le haut fourneau sont réglés et maintenus à des valeurs déterminées0 Si ces valeurs viennent à être modifiées pour quelque raison que ce soit, le haut fourneau réagit par une marche agitée qui, suivant l'ampleur et la durée de cette modification, peut aller jusqu'à de graves troubles de fonctionnement. La température du vent chaud est couramment maintenue constanteen ne faisant passer qu'une fraction du vent froid par le réckauffeur en période au vent, l'autre fraction étant ajoutée pour mélange à la première fraction sortant du réchauffeur, et cela au débit exactement nécessaire pour maintenir la température du vent chaud à une valeur déterminée. Au long de la période au vent cette addition de vent froid va en décroissant continuellement car le ruchage se refroidissant par la chaleur qu'il abandonne réchauffe de moins en moins le vent traversier jusqu'à ce que finalement à l'approche de la fin de la période au vent, le vent chaud sortant du réchauffeur ait presque atteint la température minimale présente.La fraction de vent de mélange devenue très faible est alors envoyée avec l'autre dans le réchauffeur pour y être réchauffée de la même façon. Au cours de la période normale au vent, la somme du débit de vent de froid envoyé au ré chauffeur et du débit de vent froid prélevé avant réchauffeur pour mainteii constante 'a température du vent-chaud final cor- respond au débit volumique de vent que demande le haut fourneau et qui est maintenu constant, IL l'approche de la fin de la période au vent d'un réchau- feur ce débit volumique varie considérablement quand on prépare un réchauffeur en fin de "période au gaz" à remplacer le réchauffeur en fin de "période au vent".La raison en est que le premier de ces réchauffeurs est à remplir de vent, et on se sert pour cela d'une partie du débit de vent froid de valeur déterminée pour la marche continue du haut fourneau et refoulée par le ventilateur de vent froid0 Le remplissage du ré chauffeur se fait le plus souvent par la vanne de vent; froid disposée entre la conduite d'arrivée de vent froid et le réchauffeur, vanne dont on ne peut cependant pas bouger directement l'opercule, en raison de la pression de vent froid s'exerçant d'un seul côté, mais seulement en recourant à des organes d'entraînement qui restent dans la limite d'une compi- cation de desserte supportable.C'est le cas en particulier des réchauffeurs de grande capacité pour lesquels les conduites d'amenée de vent froidsontde grand diamètre, ainsi que pour les réchauffeurs destinés à fonctionner à pression élevée, C'est la raison pour laquelle 11 opercule de la vanne de vent froid est muni d'un dispositif de décharge qui, à l'amorçage du processus dtouverture, découvre un passage de section relativement faible, et laisse s'écouler du vent de remplissage jusqu'à ce que la pression régnant dans le réchauffeur soit la même que dans la conduite d'amenée de vent froid On peut alors déplacer l'opercule sans autres complications inutiles en organes d'entrat- nement et sources d'énergie. Bien que l'ouverture de passage du dispositif de décharge n1 ait, comme on vient de le dire, qutune section relativement faible, il s'écoule au début du remplissage une fraction importante du débit volumique de vent demandé par les haut fourneau, du fait qu'en raison de la grande différence de pression entre le réchauffeur vide et la conduite de vent froid et de la brusque détente du vent dans le réchauffeur vide, l'engouffrement du vent progresse à la vitesse du son0 Il en résulte une chute de pres sion dans la conduite de vent froid qui, par l'intermédiaire du réchauffeur encore en période de vent, se répercute jusque dans la conduite de vent chaud. en conséquence une alimentation de vent du haut fourneau brusquement défectueuse par insuffisance, et finalement dans le haut fourneau un travail de fusion et réduction sensiblement perturbé. Au prélèvement brusque de vent de remplissage sur la condui tex'amenée de vent froid est aussi liéeune chute soudaine de température du vent chaud arrivant au haut fourneau, car les moindres vitesses de vent dans le ruchage du réchauffeur encore en période de vent entraînent un abaissement dans le même rapport du transfert de chaleur du ruchage au vent, qui par conséquent re çoit moins de chaleur par unité de volume et sort donc du réchauffeur à température moins élevée. Pour éviter les insuffisances décrites dans l'alimentation de vent du haut fourneau, on a déjà proposé de remplir le réchauffeur destiné à passer en période au vent par utlux d'air séparé, indépendant du débit de la conduite de vent froid, jusqu'à ce que la pression de service soit atteinte, et de ne le raccorder qu'ensuite à la conduite de vent froid en ouvrant la vanne correspondante. Pour assurer ce remplissage,on se sert d'une conduite de vent de remplissage mise en communication avec les ré chauffeurs par des raccords obturables et elle-même raccordée à un réservoir d'air de réserve alimenté par un ventilateur. D'après certaines variantes le réservoir d'air de réserve peut être supprimé et la conduite de vent de remplissage ou le ré chauffeur à remplir être directement alimenté par un ventilateur. En appliquant les mesures proposées, on élimine sans doute les processus irréguliers survenant lors du remplissage d'un réchauffeur et perturbant la marche du haut fourneau, mais l'expérience a montré que ces propositions n'avaient pas jusqu'à ce jour fait l'objet de réalisations de la part des entreprises métallurgiques du fait principe lement de l t importance des coûts d'investissements et de ltaugmen- tation des frais d'entretien courant. Il n'est pas rare non plus que le manque de place disponible suffisante pour permettre l'installation des équipements supplémentaires ait joué un certain role. La présente invention a pour but d'exécuter le plus rapidement possible le remplissage d'un réchauffeur en attente de raccordement au haut fourneau de façon usuelle,c'est-à-dire au moyen du ventilateur de vent froid mals de façon à réduire les suppléments d'équipement au minimum tout en veillant à ne pas troubler la marche du haut fourneau, A cette fin, le procédé suivant l'invention se caractérise en ce qu'on se sert comme débit de vent de remplissage de celui fourni par le ventilateur amené à sa puissance maximale, diminué du débit minimal indispensable au maintien de la marche du haut fourneau et on règle le flux de vent de remplissage entrant dans le réchauffeur en fonction de la pression régnant dans la conduite de vent chaud.Ce procédé peut être appliqué à la plupart de installations de réchauffage de vent de l'art antérieur. Les équipements supplémentaires nécessaires peuvent être approvisionnés dans la limite des dépenses supportables et n'exigent pas de nouveaux emplacements à trouver, Le procédé revient à mobiliser les réserves dont on dispose pour l'alimentation en vent du haut fourneau et à faire appel à l'excédent de débit volumique de vent fourni par le ventilateur, en plus de celui indispensable à une marche non perturbée du haut fourneau, l'introduction de vent dam le réchauffeur à remplir étant exécutée d'une façon telle que, d'une part la réduction admise en connaissance de cause du débit de vent envoyé au haut fourneau ne tombe pas au-dessous d'un seuil inférieur prédéterminé, garantissant encore précisément une marche sans encombre du haut fourneau, d'autre part le débit volumique excédentaire, compte tenu d'une surveillance continue de la valeur vraie du débit par rapport audit seuil inférieur indispensable au haut fourneau, est introduit dans le rOchauffeur dans un temps le plus court possible en faisant varier la section de passage offerte au vent de remplissage en fonction de la différence à chaque instant entre la pression dans le réchauffeur à remplir et la pression dans la conduite de vent chaud. Lorsque cette différence de pression est à sa valeur maximale et par conséquent que la pression dans la conduite de vent de chaud est à sa valeur minimale la section de passage est réduite à sa valeur la plus faible0 A pression croissante dans la conduite de vent chaud ladi te sect; 5e passage est agrandie.On voit qBe le procédé suivant 1 ' int ,er;leb, tout en exploitant à plein les moyens et pos sibi@@@@ le installations de réchauffage de vent déjà existants moyennant jonction d'un équipement supplémentaire réduit au minimum d'assurer un remplissage le plus rapide possible du réchauffeur commuter sur la période au vent et celà avec une sécurité suffisante pour les besoins de la pratique, en ce qui con cerre la arche du haut fourneau. Selon wie variante du procédé, il est proposé que le vent de remplissage soit prélevé en aval de la sortie du ventilateur et en amont d'un système de mesure et régulation du vent froid total des- tiné -i la production du vent chaud allant au haut fourneau. L'avantage d'une telle disposition tient à ce que le débit de vent excédentaire fourni par le ventilateur dont on choisit d'ailleurs toujours la valeur de puissance, lorsqu'on établit une nouvelle installation de réchauffage de vent, toujours quelque peu supé rieure à la valeur calculée comme nécessaire au fonctionnement normal, est prélevée aussitôt à titre de vent de remplissage, avant même d'atteindre ledit système de mesure et de régulation. Pour permettre la mise en oeuvre du procédé ainsi défini, l'invention propose en outre un dispositif caractérisé en ce que les conduites élémentaires dérivées d'une conduite commune de vent de remplissage et allant aux deux réchauffeurs respective vinent présentent des vannes réglées répondant à des commandes de régulation et de fermeture, en ce sens que leurs moteurs de régla ge sont reliés à un régulateur qui de son côté est en liaison avec un système donneur de la valeur réelle de pression dans la conduite de vent chaud et avec un système donneur d'une valeur de consigne. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip tion détaillée qui suit d'un exemple de réalisation et à l'examen du dessin annexé dont la figure unique est un schéma d'organisa tion d'une installation de réchauffage de vent répondant à l'in vention. Telle qu'elle est representée à la figure une installation de réchauffage de vent comporte deux réchauffeurs 1, 2 présentant des puits de combustion 3, 4 dans lesquels sont produits les gaz chauds servant à échauffer les ruchages que rnferent les tours. Pour plus de clarté on n'a pas représenté les canalisations nécessaires à l'amenée des fluides utilisés à la combustion (gaz comme bustiDle et air comburant). Les deux réchauffeurs 1, 2 sont connectés par l'intermédiaire de vannes 5, 6 à une conduite dlarri- vée de vent froid 7, elle-meme alimentée par un ventilateur Sc Les réchauffeurs 1, 2 sont connectés d'autre part par l'intermédiaire de vannes 9, 10 à une conduite de départ de vent chaud 11 allant au haut fourneau0 La conduite de vent froid 7 et la conduite de vent chaud Il sont aussi directement reliées entre elles par une conduite 12 véhiculant du vent froid0 Le vent nécessaire au fonctionnement du haut fourneau voit son débit et ses caractéristiques mesurés et réglés au moyen d'un système régulateur 13. Une certaine fraction du vent froid d'entrée passe par le réchauffeur 1 ou 2 au vent (l'autre réchauffeur est au gaz) pour arriver dans la conduite de vent chaud 11, alors que l'autre fraction du vent froid d'entrée est dirigée directement sur la canalisation 12 pour servir de vent de mélange.Le débit de vent froid de mélange est à ajuster en fonction de la température du vent chaud sortant du réchauffeur au vent qui est maximale au début de cette période et minimale à la fin, Ce débit de vent froid de mélange est commandé par un système régulateur 14 qui veille à ce que d'un bout à 11 autre de la période au vent du réchauffeur intéressé le vent envoyé au haut fourneau soit maintenu à température corstante. En dehors des parties usuelles que l'on vient de décrire de l'installation de réchauffage de vent, celle-ci comprend en outre un dispositif qui règle et surveille le remplissage du réchauffeur au gaz avant qu'il soit commuté sur la période au vent. Ce dispositif comprend une conduite de vent de remplissage, piquée sur la conduite de vent froid 7 en amont du système régulateur 13 et qui se divise en deux conduites finales 16, 17 aboutissant aux réchafeurs 1, 2 par l'intermédiaire d'organes de réglage-arrêt 18,19 respectivement.D'un autre côté existent un système donneur de valeur réelle de pression 20 partant d'un capteur 21 monté dans la conduite de vent chaud 11 ainsi qu'un système donneur de valeur de consigne de pression 22 enregistrant ladite valeur de consigne, laquelle est inférieure à la pression minimale de service dans la conduite 11 à laquelle le fonctionnement du haut fourneau a lieu encore sans difficultés. Les systèmes 20, 22 trarsmettent leurs indications à un régulateur 23, lequel à son tour transmet des signaux par l'intermédiaire d'un contact inverseur 24, aux organes précités de régulation-arrêt 18,19 des conduites finales de vent de remplissage 16,17 respectivement. Le régulateur 23 alimenté par le système de valeur réelle 20 et par le système de valeur de consigne 23 est mis en circuit par un contact 25 en vue de faire passer le ventilateur 8 à sa puissance maximale0 Le contact 25 du régulateur 23 a d'autre part sa fermeture commandée par des systèmes 27,28 de surveillance de pression associés aux réchauffeurs 1, 2 et dont les capteurs 2930 et 31-72 respectivement mesurent la pression dans les réchauffeurs 1, 2 et dans les conduites finales de remplissage 16, 17. Le mode de fonctionnement de l'installation de chauffage de vent, en ce qui concerne le processus de remplissage d'un réchauffeur est le suivant, On admettra que le réchauffeur 1 est presqu' arrivé à la fin de sa période, au but, en d'autres termes que le ruchage de ce réchauffeur a, par suite d'un transfert continu de chaleur au vent froid arrivant par la vanne 5, déjà cédé une telle quantité de chaleur, que le vent chaud sortant par la vanne 9 ne se trouve plus qu'un peu au-dessus du seuil inférieur de température présent. Il en culte que l'addition de vent froid régulée par le système 14 a atteint sa valeur minimale. La commutation de l'installation sur le réchauffeur 2 dont la période au gaz est terminée et oui se trouve en attente, ses vannes 6 et 10 fermées, devient nécessaire. A cette fin on commence par mettre au travail les contacts 24, 25, 26. Ce dernier fait passer le ventilateur 8 G sa puissance maximale. Après fermeture du contact 25, les systèmes 20, 22 sont connectés au régulateur 23 qui, du fait de l'écart maximal des indications des deux sys thèmes, tend à ouvrir en grand la vanne 19 de la conduite finale de vent de remplissage 17 du réchauffeur 2 de sorte que des masses d'air s'engouffrent à la vitesse du son dans le rochauffeur 2 sans pression0 Il en résulte un brusque appel d'air dans la conduite commune de remplissage 15 ce qui provoque, par l'inter médiaire de la conduite de vent froid 7 et du réchauffeur 1 encore au vent une chute de pression dans la conduite de vent chaud Ilo Cette chute de pression est détectée par le système 20 et transmise au régulateur 23 qui, au fur et à mesure que la valeur réelle donnée par le système 20 se rapproche de la valeur de consigne affichée sur le système 22 et transmise par lui fait s'étrangler la vanne de réglage 19, et empêche par conséquent la pression dans la conduite de vent chaud 11 de tomber au-dessous d'un seuil inférieur dont la valeur est précisément égale à celle de consigne affichée sur le système 22. Mais au fur et à mesure que le ré chauffeur 2 se remplit la pression monte dans la conduite de vent chaud. L'écart entre valeur de consigne et valeur réelle de la pression va en croissant, ce qui amène le régulateur 23 à ouvrir de plus en plus la vanne de réglage 19 jusqu'à sa position d'ouverture en grand. Lorsque la pression dans le réchauffeur 2 rempli et dans la conduite finale de remplissage 17 correspond à la pression dans la conduite de vent chaud 11 le système de surveillance 28 coupe les contacts 25, 2Go La coupure du contact 25 dans le système 20 agit comme une chute de pression dans la conduite de vent chaud 11, à quoi le régulateur 23 répond par une fermeture instantanée de la vanne de réglage 19, alors que du fait du contact 26 le ventilateur repasse à la puissance normale. Le processus de remplissage est alors achevé et le réchauffeur 2 peut maintenant à la manière usuelle être raccordé au haut-fourneau. iEVENDI CT TONS 1. Procédé de conduite de réchauffeurs travaillant en régénérateurs de chaleur pour vent de haut fourneau et qui sont aMer- nativement chauffés au gaz puis refroidis au vent pour produire levant chaud destiné à un haut fourneau, procédé tel qu'avant commutation d'un réchauffeur sur la période au vent, le remplisse- ge de celui-ci se fait de façon empêcher dans la conduite de vent froid et par conséquent dans le réchauffeur et dans la conduite de vent chaud toute chute de pression pouvant compromettre le bon fonctionnement du haut fourneau, caractérisé en ce qu'on se sert comme débit de vent de remplissage de celui fourni par le ventilateur (8) amené à sa puissance maximale, diminué du débit minimal indispensable au maintien de la bonne marche du haut fourneau et on règle le flux de vent de remplissage entrant dans le réchauffeur (1 ou 2) en fonction de la pression régnant dans la conduite de vent chaud (11) e 2o Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le vent de remplissage est prélevé en aval de la sortie du ventilateur (8) et en amont d'un système de mesure et de régulation (13) du vent froid total destiné à la production du vent chaud allant au haut fourneau. 3o Dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les conduites élémentaires (16,17) dérivées d'une conduite commune de remplissage (15) et allant aux deux réchauffeurs (1,2) respectivement présentent des vannes de réglage (18,19) répondant à des commandes de régulation et d'arrêt, en ce sens que leurs moteurs de réglage sont reliés à un régulateur (23) qui de son ceté est en liaison avec un système (20) donneur de la valeur réelle de pression dans la conduite de vent chaud et avec un système (22) donneur d'une valeur de consigne.