Brevet FR2253094A1 — publié le 19750627

La présente invention concerne une installa sion sans pression pour le refroidissement des gaz d'échappement e convertisseurs d'aciérie. On connatt des installations pour le refroipissement des gaz de sortie de fours métallurgiques, qui présen- ent des cheminées refroidies a l'eau conçues comme des échangeurs de chaleur. Ces installations sont réalisées comme des chantiers sous pression avec utilisation de la vapeur et condensation de vapeur, ou comme installations sans pression avec condensation de vapeur à la suite. Dans les installations de refroidissement fonctionnant comme chaudière sous pression, l'arrivée de vapeur ou la production de vapeur, notamment dans le cas de convertisseurs d'aciéries,est discontinue, de telle sorte que la quantité de chaleur obtenue, retirée des gaz doit entre en partie accumulée. Ceci-a lieu en règle générale, par accumulation de vapeur, auquel cas se produit un accroissement de pression dans ltensemble du système. En conséquence, la température de vaporisation de lteau croSt et une quantité de chaleur correspondante est accumulée. Cette quantité de chaleur retiree du gaz et accumulée peut ensuite etre amenée,- régulièrement, pendant l'opération de soufflage et pendant les pauses de soufflage, avec chute de pression sous forme de vapeur, à l'installation de condensation. I1 est au moins possible d'accumuler une quantité de chaleur qui soit suffisante pour assureur une quantité de vapeur suffisante pendant les pauses de soufflage. I1 est est autrement dans les installations connues, réfroidies à l'eau et sans pression, où une accumulation de la quantité de chaleur, c1 est à dire de la vapeur, n'est pas possible, car les quantites de vapeur, c'est à dire de chaleur produites nécessiteraient de très grandes installations d'accumulation. La vapeur produite doit donc être condensée dans un court délai après sa production. Pendant les pauses de soufflage ou de longuets durées d'arrêt, par exemple pendant l'exécution des maçonneries, on dispose alors, dans le circuit de refroidissement secondaire, de peu de vapeur ou meme d'aucune vapeur.Cela signifie outil se produit une dépression dans la totalité du système de cana jisationsXy compris les trommels à vapeur et à dégagement de Vapeur qui ne sont pas remplis avec de 11 eau. En vue d'éviter cela ette partie du réseau de canalisations de refroidissement est rempli avec un autre fluide, habituellement avec de la vapeur atrangère . Rarement on utilise également de 11 air, qui , en raison des effets d'oxydation, est indésirable, Une installation de refroidissement sans pression connue d'après le brevet DT 1 179 572 se compose d'une cheminée qui présente une paroi extérieure cylindrique ainsi qu'une paroi intérieure disposée concentriquement .L'espace compris entre les deux parois est parcouru par de 11 eau. Lors du refroidissement des gaz d'évacuation chauds, qui circulent le long de la paroi intérieure, celle-ci est échaufféeet ainsi également l'eau de refroidissement . La vapeur produite est évacuéepar la cheminée et est dirigée, à travers un séparateur, dans un dispositif de condensation. Le condensat produit est introduit à nouveau, à partir du circuit de refroidissement secondaire,-dans échangeur de chaleur de la cheminée. La vapeur d'eau est condensée peu après sa production, de telle sorte que, à la fin de l'opération de soufflage du convertisseur, il ne s'écoule d'abord à travers la cheminée que de faibles quantités de gaz-nettement plus froides hors du convertisseur. Lors du basculement du convertisseur hors de sa position de soufflage, l'amenée de gaz chaud cesse finalement totalement.Il en résulte que la quantité de vapeur produite dans l'enceinte d'échange de chaleur de la cheminée se réduit jusqu'à que le développement de vapeur cesse complètement.En vue d'éviter une dépression dans cette partie du système de refroidissement, on amène, une quantité correspondante de la vapeur produite à 1'exté- rieur de l'installation de refroidissement. Cette vapeur, qui reste dans-le circuit de refroidissement,se condense dans la suite du déroulement du processus et elle forme un excès , qui doit ètre évacué hors du système. Des quantités considérables de chaleur sont ainsi perdues sans être utilisées. Indépendamment de cet inconvénient, 11 amenée de vapeur supplémentaire, dans le cas où elle doit être prélevée sur une installationdéjà existante, exige un agrandissement de cette installation, et, dans tous les cas , la pose de conduites de vapeur spéciales. L'installation d'un générateur de vapeur spécial pour le service du convertisseur est anti-économique en raison des quantités relativement faibles de vapeur nécessaires. L'invention a pour but de réaliser une installation pour le refroidissement des gaz d'évacuation de convertisseurs d'aciéries, telle qu'il soit possible d'éviter une dépression dans le système de refroidissement pendant les pauses de soufplage ou les arrêts de longue durée, avec des moyens simples et -conomiques au point de vue énergétique. Dans ce but, l t invention est caractérisée en ce que celles des parties dù système de refroidissement qui contiennent de la vapeur d'eau produite suivant l'opération de soufflage du convertisseur peuvent entre remplies, à la fin de l'opération de soufflage, avec un gaz inerte et être pu2- gées lors de remise en action du soufflage. L'utilisation-d'un gaz inerte offre notamment l'avantage qutaucun phénomène de corrosion ne peut se produire dans le système de refroidissement. Le gaz inerte présente une faible surpression se situant entre 0 et 3 000 mm. dteau. Le gaz peut ètre accumulé dans les réservoirs à gaz usuels ou amené par le réseau de distribution de l'usine au lieu d'amploi. Il est nécessaire en réalité de prévoir à cet effet une conduite pour le gaz, qui cependant est plus simple qu'une conduite correspondante de vapeur parce quelle ne pose pas de problèmes d'isolation thermique. Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est prévu- une conduite de vapeur qui relie le condenseur aux récipients de réception, et qui peut entre raccordée à volonté a une conduite d'amenée de gaz inerte. L'invention est décrite ci-après, à titre diexemples,dans le cas d'une installation d1évacuation des gaz représentée schématiquement sur les dessins joints dans lesquels - la figure 1 est une vue en élévation latérale d'une installation d'évacuation des gaz conforme à l'inven tion, - la figure 2 montre une variate de réalisa4-ion du récipeitn à condensat de la figure 1. Comme le montre la figure 1, la cheminée d'éva ration des gaz 1 refroidie à l'eau se compose d'une~enveloppe exte- figure 12 et d'une enveloppe intérieure 13 coaxiale à la première. Les deux enveloppes 12 & 13 sont reliées entre elles par des cloisons d'entretoisement 14. L'espace entre les deux enveloppes étant parcouru par de 11 eau, on réalise ainsi un échangeur de --chaleur. Dans 1 exemple représenté, cet échangeur de chaleur est partagé en direction de l'axe en trois sections la, lb, et lc,dont chacune est raccordée individuellement a' un circuit de refroidissement secondaire commun . Ce circuit se compose essentiellement de deux réservoirs collecteurs lla et llb,dtn condenseur 3,d'un réservoir à condensat 5, ainsi que des conduites de vapeur et de condensat 2a, 2b,2c,15a,l5b,I5c, 16a,16b, et 17 et leurs armatures 8 & 19. Lè réservoir collecteur îîa est relié à l'enceinte d'échange de chaleur de la section la, d'un cssté par une partie de la conduite de vapeur 2a, et de l'autre cote par les conduites de condensat l5a. De manière analogue, le réservoir collecteur llb est relié à l'enceinte d'échange de chaleur de la section de cheminée lb et de la section lc, par des conduites de vapeur 2b et 2c respectives et des conduites de condensat 15b et 15c. Les conduites de vapeur 2a, 2b et 2c sont raccordées chacune à la partie supérieure de la section de cheminée correspondante la, lb,et lc.Les conduites de condensat 15a, 15b et 15c débouchent dans la partie inférieure de la section respective la, lb et lc . - Les parties supérieures des réservoirs collecteurs îîa et lîb sont réunies, par une conduite ascendante de vapeur 17 ainsi qu'une conduite de raccordement 18, avec le condenseur 3. Dans la conduite de vapeur ascendante 17 est encore montée une soupape d'échappement 19. Le réservoir à condensat 5, relié au condenseur 3 par une tuyauterie 4 en forme de TJ,est en outre en liaison, par une conduite de condensat 16a et 16b respective, avec les réservoirs collecteurs lla et lib. A la conduite ascendante de vapeur 17 est raccordée un circuit intérieur de gaz, qui se compose de conduites 6a et 6b reliées à un réservoir de gaz-, non représenté. Dans les conduites 6a et 6b sont montées des soupapes de régulation de pression 7a et 7b ainsi que des soupapes d'arrêt 10a, lOb , lOc et un manomètre 9. Dans la conduite de vapeur ascendante 17, qui sert, par instants, comme il sera expliqué dans la suite, de conduite pour le gaz inerte, est monté un manomètre 20, entre les points de raccordement des conduites de gaz inerte 6a et 6b. Dans une variante de réalisation, représentee dans la figure 2, le réservoir de condensat est pourvu d'une soupapes de surpression 8a,par laquelle du gaz inerte peut s'échapper ( réservoir. Le mode de fonctionnement de l'installation i représentée figure 1 est le suivant Dans l'enceinte d'échangeur de chaleur parcourue par l'eau de refroidissement, entre les enveloppes de cheminée 12 & 13, est produit par les gaz chauds,de la vapeur ou un mélange de vapeur et d'eau, qui est amenée par les conduites a, 2b,et 2c aux réservoirs collecteurs lia et llb. De ces réservoirs, la vapeur est amenée , par les conduites 17 & 18, au condenseur 3. Le condensat qui y est produit s'écoule, par la conduite 4, vers le réservoir de condensat 5. Le condensat qui se trouve dans ce réservoir est séparé des éléments qui amènent la vapeur par la quantité d'eau qui est présente dans le tuyau en U 4. Pendant les pauses de soufflage de convertisseur, ou les arrêts de longue durée, la quantité de vapeur produite se réduits En vue d'éviter une dépression dans la partie vapeur du circuit secondaire de refroidissement du gaz inerte, est introduit dans ce circuit, dès l'apparition d'une baisse de pression, ce gaz inerte présentant une légère surpression. Le gaz inerte s'écoule à travers les conduites 6a, 6b,2a,2b,2c, 17 ainsi que 18, dans l'enceinte supérieure des réservoirs collecteurs lia et Ilb et dans le condenseur 3, ainsi que dans le réservoir à condensat 5. La pression ainsi que la quantité de gaz inerte introduite sont mesurées par les manomètres 9 et 20 et est régulari ség par les soupapes de régulation de pression 7a et 7b.Le niveau de condensat dans les enceintes d'échange de chaleur reliées entre elles des différentes sections la , lb et lc, dans les réservoirs lia et llb, ainsi que dans le ressort à condensat 5, et dans toutes les conduites, se trouve naturellement à la meme hauteur. Les enceintes au-dessus du niveau du condensat sont remplies avec du gaz inerte. Le gaz inerte dans le réservoir à condensat 5 est séparé du condensat par la quantité d'eau existant dans le tube en U 4. Lors d'une nouvelle arrivée de gaz chauds dans la cheminée d'évacuation , il se produit à nouveau, dans le circuit de refroidissement, un dégagement de vapeur. La pression pousse devant elle le tampon de gaz inerte, tel que l'azote. En traversant le condenseur, l'azote ne se refroidit que légèrement ce qui ne provoque qu'un faible changement de volume, et par conséquent une faible dimension de pression. La soupape de surpression 8 s'ouvre et le gaz inerte est évacué. Si par contre de la vapeur pénètre dans le condenseur, elle s'y condense, d'où résulte. un fort changement de volume et donc une forte chute de pression sous l'effet de cette pression plus faible, dans le système, la soupape de surpression qui est réglée å une pression plus élevée se ferme. Comme gaz inerte on peut considérer, particulièrement l'azote qui est habituellement présent en acès dans les installations de haut-fourneau Son évacuation à l'air libre ne constitue pas de perte économique. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux 'exemple5 de réalisation ci-dessus décritset représentés à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10/ Installation sans pression pour le refroidissement des gaz d'échappement de convertisseurs d'aciérie, comprenant une cheminée d'évacuation des gaz avec échangeurs' de chaleur, dans laquelle, pendant l'opération de soufflage du convertissuer, l'eau qui refroidit les gaz chauds est vaporisée, les échangeurs de chaleur étant raccordésspar des conduites de vapeur et de condensat, à un circuit secondaire, qui comprend des réservoirs collecteurs de vapeur et de condensat reliés entre eux, dans lesquel la vapeur d'eau introduite est condensée et le condensat ramené aux échangeurs de chaleur, installation caractérisée en ce que celles des parties du système de refroidissement qui contiennent la vapeur d'eau produise au cours du soufflage peuvent entre chargées à la fin du soufflage, avec un gaz inerte, et peuvent être purgées lors de la remise en action du soufflage. 20/ Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'une conduite de vapeur (17) reliant le condenseur (3) aux réservoirs collecteurs (lla -11b), peut etre-raccordée à une conduite d'amenée de gaz inerte (6a) et en entre coupée.