Brevet FR2246640A1 — publié le 19750502

La présente invention concerne Itagglomération sur grille des ninerais de fer en vue de préparer des charges destinées à l'alimentation des installations métallurgiques notamment des hauts fourneaux. L'opération d'agglomération consiste à repandre sur une grille mobile, de façon aussi homogene que possible, une couche constituée d'un mélange calibré de minerai broyé et de combustible solide puisa provoquer l'inflammation superficielle de cette charge au moyen d'une rampe de brûleurs. La combustion est ensuite entretenue en aspirant de l'air a travers la charge, ce qui entraîne un deplacement du front de flamme qui intéresse progressivement toute la masse de produit déposé sur la chaîne. Cette technique couramment utilisée présente l'inconvénient de consommer d'importantes quantités de combustible solide dont le prix est relativement élevé. De nombreux essais ont donc été entrepris pour substituer des combustibles gazeux aux combustibles solides jusqu'alors utilisés En fait, le remplacement total de ces combustibles solides n'est pas envisageable puisqu'il est indispensable au moins pour amorcer la combustion. Le but de la présente invention est donc de fournir un procédé et un disco" sitif pour substituer un combustible gazeux à une partie du combustible solide habituellement employé au cours de l'agglomération de minerais de fer. A cet effet, l'objet de l'invention est un procédé d'agglomération sur grille de minerais de fer dans lequel on remplace une partie du combustible solide par un combustible gazeux introduit dans l'air aspiré a travers la charge de manière que le combustible gazeux brûle a l'intérieur de celle-ci au niveau du front de flamme. Ce combustible gazeux et l'air sont intimement mélangés dans la conduite principale d'alimentation de la ou des hottes ; un dispositif de régulation associé a des moyens de mesure de débit maintient la teneur en gaz du mélange air/gaz au-dessous de la limite d'inflammation afin d'éviter l'in- flammation du mélange gazeux au-dessus de la charge. Compte tenu de l'importance à attacher à la surveillance de la composition du mélange air/gaz on peut de plus déterminer en continu dans le mélange gazeux la teneur du composant conditíonnant la limite d'inflammabilité du eombustible gazeux utilisé et vérifier que le débit du combustible gazeux, compte tenu des conditions d'aspiration de la chaîne, maintient cette teneur au-dessous d'une grandeur de consigne correspondant a une valeur inférieure a la limite dtinflam- mabilité du mélange. Dans le cas où la veine d'air principale est poussée par un ventilateur pour compenser des pertes de charge dans les conduites on mesure la pression dans les hottes et l'on agit sur les caractéristiques du ventilateur pour maintenir cette pression aussi proche que possible de celle du milieu extérieur de façon à minimiser les échanges gazeux entre les hottes et l'extérieur. La présente invention a égalemement pour objet une chaîne d'agglomération équipée de moyens pour injecter un combustible gazeux dans la conduite principale d'aspiration de l'air, de moyens pour mesurer en permanence le débit d'air traversant cette conduite et des moyens pour régler la quantité de gaz injecté dta L5 1 La chaîne peut en outre être équipée de moyens pour détecter dans le mélange gazeux la teneur du composant conditionnant la limite d'inflammabilité du combustible gazeux, de moyens pour comparer le signal délivré par les moyens de détection à une grandeur de consigne correspondant à une valeur si tuée audessous du seuil d'inflammabilité du mélange gazeux et des moyens pour agir sur les moyens de réglage de débit du gaz injecté. Enfin, dans le cas où l'installation présente des pertes de charge importantes dans les tuyauteries d'air, elle comprend un ventilateur monté dans la conduite principale pour compenser lesdites pertes de charge, des moyens pour mesurer la pression dans les hottes, des moyens pour comparer la pression mesurée a une valeur de consigne et des moyens pour agir sur les caractéristiques du ventilateur afin de maintenir la pression mesurée dans un intervalle de consigne aussi étroit que possible autour de la valeur de la pression extérieure. Comme on le comprend, la procédé mis au point par le demandeur consiste à remplacer une partie du combustible solide nécessaire pour l'agglomération par un combustible gazeux introduit dans l'air aspiré à travers la charge. Le mélange gazeux est réalisé en injectant le combustible gazeux dans la conduite principale alimentant en air une ou plusieurs hottes selon les dimensions de la chaîne. Ainsi le même mélange gazeux est utilisé sur une partie de la chaîne plus ou moins importante suivant la quantité de gaz injecté et la limite d'inflammabilité. De plus, la quantité de gaz combustible introduite dans l'air est réglée de maniere a rester constamment au-dessous de la limite d'inflammabilité dans l'air afin d'éviter une inflammation prématurée du mélange au-dessus de la charge.On comprend en effet que dans cette derniere hypothèse l'efficacité du combustible diminue et que seule une combustion au niveau du front de flamme peut fournir à la charge avec un bon rendement'les calories nécessaires à l'agglomération. De plus, l'allumage du mélange gazeux au-dessus de la charge provoque un élargissement du front de flamme et diminue en conséquence la vitesse d'agglomération et la productivité de l'installation. La mise en oeuvre technologique de l'invention est simple puisque l'on part d'installations existantes auxquelles on apporte des modifications qui ne perturbent pas profondément la structure de la chaîne. L'invention sera d'ailleurs mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple en regard des planches de dessin annexées sur lesquelles - les figures 1 et 2 représentent une vue schématique d'une chaîne d'agglomération vue de profil et du dessus ; - la figure 3 est une vue de la meme chaîne selon la coupe AB. Sur la figure 1 on a représenté schématiquement les chariots 1 sur lesquels est.déposée la charge a agglomérer et dont la succession constitue la grille sans fin e la chaîne. Comme sur toutes les chalnes on trouve en tête de la chaine une hotte d'allumage 2 comprenant une rampe de brûleurs provoquant l'inflamr mation superficielle de la charge. La charge passe ensuite sous une série de hottes 3 dans lesquelles- est admis l'air qui est aspiré à travers la charge afin d'entretenir et de faire progresser la combustion. Chaque hotte est raccordée à une conduite 4, branchée en dérivation sur une conduite principale 5. Des boî- tes d'aspiration reliées a des ventilateurs destinés 4 aspirer l'air sont disposées sous la chaîne en regard des hottes.Toutefois, ces boîtes a vent étant bien connues et de réalisation tout- -fait classique, elles n'ont pas été représentées afin de ne pas surcharger le dessin. Dans le cadre de l'invention la conduite principale 5 est équipée d'un moyen de mesure de débit du mélange air/gaz 6, avec toutes les corrections que ce dispositif rend nécessaires (pression, température, humidité.,.). Des moyens classiques d'injection de gaz 7 connus en eux-mêmes, qui de ce fait n'ont pas été détaillés sur~Ia figure1 permettent d'injecter des gaz combustibles dans le -courant d'air principal. On peut faire appel à des dipsositifs d'injection radiale, tourbillonnaire..., tous aéja éprouvés et connus.Un dispositif de régulation 8 permet de maintenir la quantité de gaz au-dessous du seuil dinflammabilité à partir de la mesure permanente de la quantité de gaz injecté et- du débit du mélange à travers la conduite principale 5. Ce seuil d'inflammabilité est connu et se trouve dans des tables pour chaque gaz en melange avec l'air. Par ailleurs, en l'absence d'un ventilateur à l'entrez de la conduite principale 5, il doit régner dans les hottes une faible dépression qui empêche les fuites du mélange gazeux. Une telle dépression existe déjà dans la plupart des chaînes d'agglomération du fait des conditions d'aspiration à travers la charge. il est cependant évident que cette dépression ne doit pas devenir importante sinon on constate des entrées d'air parasites au détriment de l'air et du mélange gazeux envoyé dans la conduite principale. Si un type d'installation présente des configurations de tuyauteries provoquant des pertes de charge importantes entralnant des dépressions trop élevées dans les hottes, on y remédie en installant un ventilateur 9 dans la conduite principale 5. Un tel ventilateur qui doit être du type grand débit et faible pression permet de compenser les pertes de charge dans les tuyauteries -d'air et de ramener les dépressions dans les hottes a des valeurs favorables. Dans le cas d'utilisation d'un ventilateur, il est nécessaire de placer dans les hottes des capteurs de pression 10 qui renseignent en permanence sur les pressions dans les hottes. Les signaux émis par les capteurs sont envoyés dans un appareil automatique 1 1 qui les compare à une valeur de consigne et qui agit directement sur les carac téristiques du ventilateur 9 de manière à rattraper les variations de pression dans les hottes. Avec ou sans ventilateur dans la conduite principale, il est important de limiter le plus possible les échanges gazeux entre les hottes et I'extérieur ; ceci sera acquis par l'adoption de tous,les dispositifs éprouvés, tels que joints mécaniques et pneumatiques par exemple. il est connu que dans un mélange la limite d'inflammabîlité est plus particulièrement due à un constituant. En fait, c'est donc la teneur du mélange an ce constituant qui va limiter la quantité de gaz que l'on peut sans risque injecter dans l'air. On sait par exemple que le constituant qui conditionne la limite d'inflammabilité du gaz de cokerie est l'hydrogène et que le méthane conditionne la limite du gaz naturel. Une technique plus fine pour maintenir en toute sécurité le mélange gazeux au-dessous de sa limite d'inflammabilité consiste à analyser en continu la teneur de ce constituant dans le mélange gazeux. Un analyseur de type connu 13 suit par l'intermédiaire d'une sonde 14 placée dans la conduite la teneur du constituant intéressant. Les valeurs déterminées par l'analyseur sont exploitées par ltopérateur qui conduit la chaîne pour agir sur le débit de gaz. On peut également utiliser le signal émis par l'analyseur 13 et le comparer a une valeur de référence correspondant è une valeur critique ne pas dépasser et, en fonction du résultat de cette comparaison, agir par l'intermédiaire de la régulation 8 sur les organes 15 de réglage du débit de gaz combustible.Ainsi, par exemple, lors d'une baisse de perméabilité importante de la charge, le débit d'air aspiré devenant plus faible, l'analyseur , par l'in termédiaire des organes de comparaison, agit sur le débit gazeux dès que la teneur de consigne est atteinte. De cette façon il est possible d'introduire en toute sécurité un gaz combustible dans une chaîne d'agglomération moyennant des modifications mineures de celle-ci. Afin de montrer l'intérêt de la méthode objet de l'invention, on a effectué des essais comparatifs entre une marche avec combustible entièrement solide et une marche avec injection deo3mbustible gazeux. Ces essais ont été conduits sur un mélange de minerais limonitiques lorrains. 2 En marche classique, la productivité d'aggloméré est de 29 tonnes par m par 24 heures avec en fonctionnement une hauteur de couche sur la chaîne de 35 cm. La consommation de combustible sec est dans ces conditions de marche de 103 kilos de charbon maigre par tonne d'aggloméré produite, soit un apport de 732 thermies par tonne d'aggloméré pour un PCI de 7,1 thermies par kilo de ce combustible sec. Dans une marche selon le procédé, un taux d'injection de 18,4 Nm de gaz de Lacq (PCI de 8,7 th/Nm3) par tonne d'aggloméré fournit un 2 apport de 160 th.gaz/t. La productivité est maintenue à 29 t/m /24 h en bais- sant la hauteur de couche a 30 cm. On constate que la consommation de combustible solide n'est plus alors que de 69 kg/t soit de 490 th/t. La consommation thermique totale (490 + 160 = 650 th/t) est donc en diminution de 11 Z par rapport a celle de la marche classique. Il apparaît donc que cette méthode présente un double avantage puisqu'elle permet à la fois de remplacer une partie du combustible solide par un combustible gazeux et de réduire d'environ 10 X la consommation thermique totale. Comme il a déjà été dit plus haut, cette méthode peut être utilisée sur les chaînes existantes moyennant des adaptations mineures comprenant l'adjonc-- tion aux installations de dispositifs de contrôles et de régulation. REVENDICATIONS 1. Procédé d'agglomération sur grille de minerais de fer dans lequel on remplace une partie du combustible solide par un combustible gazeux introduit dans l'air aspiré à travers la charge; et brûlant à l'intérieur de cette dernière, caractérisé en ce que l'air et le gaz sont intimement mélangés dans la conduite principale d'alimentation de la ou des hottes et que l'on maintient au moyen d'un dispositif de régulation la teneur en gaz du mélange air/gaz audessous de la limite d'inflamabilité afin d'éviter l'inflammation du mélange gazeux au-dessus de la charge. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on détermine en continu, dans le mélange gazeux, la teneur du composant conditionnant la limite d'inflammabilité du combustible gazeux utilisé et que l'on agit sur le débit du combustible gazeux pour maintenir cette teneur au-dessous d'une grandeur de consigne correspondant à une valeur inférieure a la limite d'inflammabilité dudit composant. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la veine d'air principale étant poussée par un ventilateur on mesure la pression dans les hottes et l'on agit sur les caractéristiques du ventilateur pour maintenir la pression dans un intervalle de consigne aussi étroit que possible autour de la valeur de la pression du milieu extérieur. 4. Chaîne d'agglomération sur grille pour traiter des minerais de fer comprenant notamment une conduite principale pour amener dans une ou plusieurs hottes l'air aspiré à travers la charge caractérisée en ce quelle comprend - des moyens pour injecter un combustible gazeux dans la conduite principale d'aspiration d'air, - des moyens pour mesurer en permanence le débit d'air traversant la conduite, - des moyens pour régler la quantité de gaz injecté dans l'air en la maintenant au-dessous des limites d'inflammabilité. 5. Chaîne d'agglomération selon la revendication 4 caractérisée en ce quelle comprend - des moyens pour détecter dans le melange gazeux la teneur du composant conditionnant la limite d'inflammabilité du combustible gazeux, - des moyens pour comparer le signal délivré par les moyens de détection a une grandeur de consigne correspondant à une valeur située au-dessous du seuil d'inflammabilité du mélange gazeux, - des moyens pour agir sur les moyens de réglage de débit du gaz injecté. 6. Chatne d'agglomération selon les revendications 4 et 5 caractérisée en ce qu'elle comprend - un ventilateïir disposé dans la conduite principale pour compenser les pertes de charge dans l'installation, - des moyens pour mesurer la pression dans les hottes, - des moyens pour comparer la pression mesurée à une valeur de consigne, - des moyens pour agir sur les caractéristiques du ventilateur afin de maintenir la pression mesurée égale dans l'intervalle de consigne défini autour de sa valeur de la pression du milieu extérieur. 7. Chaîne d'agglomération selon les revendications 4, 5 et 6 caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour minimiser les échanges gazeux entre les hottes et l'extérieur.