Brevet FR2378096A1 — publié le 19780818

La présente invention concerne un dispositif permettant une déshydratation presque totale de l'air soufflé au haut-fourneau dans lequel lténergie nécessaire à cette opération est emprunte à celle disponible dans les gaz sous pression issus du hautfourneau. La puissance excédentaire est dirigée vers un réseau électrique ou tout autre exutoire absorbant cette énergie. La déshydratation de l'air soufflé au haut-fourneau permet une réduction intéressante de la consommation de coke au haut-fourneau. En effet la décomposition de la vapeur d'eau contenue dans l'air par le coke du creuset absorbe des calories et du combusti ble. L'hydrogène en tant qu'agent réducteur des oxydes de fer absorbe de la chaleur, L'augmentation de la température au creuset autorise un accroissement de la quantité de fuel injecté aux tuyères. Dans l'état actuel de la technique, l'énergie disponible dans les gaz issus du haut-fourneau est utilisée sous forme d'énergie électrique ou encore pour entratner un compresseur d'air alimenté par la soufflante classique du haut-fourneau0 Le deuxième pro cddé plus interessant que le premier permet une récupération partielle de la chaleur contenue dans l'air du premier étage de compression, dans les gaz admis à la turbine de récupérationO La déshydratation de l'air n'a pas encore dte utilisée s des tenta tires, sans suite, d'humidification du vent à l'aide de la vapeur d'eau ont été faites. leur but était d1éliminer dans la conduite du haut-fourneau un facteur variable dans le temps : le taux d'humidité de l'air en fonction de la température et de la pression atmosphérique. La déshydratation de l'air par des moyens classiques s froid ou déshydratants chimiques présentent de nombreux inconvénients en raison des débits d'air à traiter. Dans le premier cas le procédé entratne des pertes de charge dans le circuit de vent qui ont pour conséquences une réduction du débit d'air aux tuyères donc une diminution de la production de fonte et surtout l*#limination de la vapeur dteau n'est que très partielle. Dans le second cas, les capacités contenant les deshydratants chimiques sont très volumineuses, leur mise à l'air libre cyclique, la régénération des produits exigent une robinetterie couteuse, une perte d'énergie et enfin une certaine quantité de chaleur disponible0 Le dispositif suivant l'ånvention permet d'éviter ces inconvé- nients. Dans celui-ci, il est en effet possible d'éliminer facilement l'eau condensée produite par la détente de l'air dans une turbine après que celui-ci ait eté porté à une pression et une température suffisantes pour obtenir une température voisine de 0 C à la sortie de la turbine.L'énergie nécessaire pour obtenir la pression désirée est empruntée à celle disponible dans les gaz sous pression émis par le haut-fourneau. énergie excédentaire peut être utilisa à d'autres fins. Le dispositif, objet de l'invention, comporte deux groupes attelés mécaniquement par un train d'engrenages. Le premier groupe est composé de la turbine de récupération des gaz sous pression issus du haut-fourneau et d'un compresseur d'air alimenté par la soufflante du haut-fourneau. Le deuxième groupe comprend la turbine de détente alimentée par le premier groupe et un moteur synchrone ou asynchrone pouvant fonctionner en génératrice de courant0 Entre ces diverses machines sont disposés les Bchan- geurs de température : en particulier l'eau véhiculant les calories extraites des réfrigerants d'air est utilise au réchauffage préalable des gaz sous pression mis par le haut-fourneau. Cette disposition permet de réduire la consommation d'énergie pour la compression de l'air et d'augmenter sensiblement celle fournie par la turbine de récupération des gaz du haut-fourneau. Le dessin annexé illustre à titre d'exemple un mode de réalisation du dispositif conforme à la présente invention. L'air soufflez au haut-fourneau est aspiré par un groupe classique (1) et (2) muni d'une régulation de débita Cet air passe dans une capacité (7) où est injectée l'eau de réfrigération~ Cet air passe dans le compresseur (43 puis dans un deuxième r# frigerant (8) dont la codstruction est semblable dans ses conceptions au premier. La température de l'air diminue tandis que du fait de la pression une fraction de lthumidité de l'air aspirez par la soufflant e est absorbe par l'eau de circulation en contact avec l'air.Puis l'air comprimé passe dans un échangeur (9) alimenté par l'air froid détendu sortant de la turbine (5) laquelle est alimentée par le fluide sortant du réfrigérant (9). Celui-ci est muni d'une régulation automatique (21) de tempéra- ture de l'air d'admission à la turbins (5). Deux s#parateurs de gouttelettes d'eau (17) et (10) sont disposes en amont et en aval de la turbine de d4tente . L'air sortant du réfrigérant (9) est dirigé vers les cowpers du haut-fourneau après être passé dans le réchauffeur (22). Le circuit d'eau se compose d'un chateau (21) de faible capacité oS se fait l'apport d'eau traitée. Les pompes (13) et (18) ali mentent par pulvérisation les réfrigérants (7) et (8). L'eau chaude est aspirée par les pompes (19) et (20) et dirigée vers le réchauffeur par surface (tut) des gaz émis par le haut-fourneau avant leur admission dans la turbine (8). Cette eau à la sertie du réchauffeur (tt) passe dans l'échangeur (22) avant d'être admis dans le réfrigérant atmosphérique (14).L'eau refroidie est ensuite aspirée par la pompe (15) pour entre dirigée vers le chateau (t2). La déshydratation de l'air se fait dans trois appareils s le réfrigérant (8) et les séparateurs de gouttelettes d'eau. L'efficacité de cette déshydratation est donc presque totale. Ltenergie disponible est évacuée dans le cas présent vers le réseau électrique par la génératrice (6) reliée mécaniquement au premier groupe par le train d'engrenage (16) et directement à la turbine de détente (5). Cette disposition permet d'obtenir des rapports de compression et de détente constants malgré les variations d'allure du haut-fourneau. En effet, si la pression de vent diminue au refoulement de la soufflante (I), cette pres sion varie dans le même sens à la sortie de la turbine (5). De plus, la régulation automatique de la température d'admission à la turbine (5) et la constance de vitesse du groupe permet dtas- surer quelles que soient les conditions atmosphériques extérieu- res et l'allure du haut-fourneau un degré de déshydratation de l'air aspiré sensiblement constant. Le dispositif, objet de l'invention, peut être utilisé dans tous les cas où une installation de déshydratation de l'air comburant entrain une économie d'énergie : cracking catalytique par exemple. Une application particulièrement intéressante est l'alimentation en air comburant du haut-fourneau. RENENDICATIONS 1 - Dispositif permettant une déshydratation poussée de l'air comburant fourni aux tuyères d'un haut-fourneau caractérisé par le fait qu'il comporte une turbine de détente des gaz sous pression émis par le haut-fourneau actionnant un compresseur d'air alimenté par la soufflante classique du haut-fourneau et un deuxième groupe composo d'une turbine de détente de l'air comprimé et d'une génératrice de courant électrique ou de toute autre machine absorbant l'énergie excédentaire. 2 - Dispositif selon la revendication I caractérisé par le fait que les calories extraites de l'air comprimé pendant ses deux phases de compression sont utilisées au réchauffage des gaz sous pression émis par le haut-fourneau avant leur admission dans la turbine de récupération de l'énergie qu'ils contiennent. 3 - Dispositif selon la revendication 2 caractérisé par le fait que les calories extraites de l'air comprimé pendant ses deux phases de compression sont obtenues par de l'eau traitée en contact direct avec cet air permettant ainsi une première déshydra- tation de l'air comprimé et un refroidissement efficace. 4 - Dispositif selon la revendication I caractérisé par le fait que la régulation automatique de température de l'air comprimé admis à la turbine de détente et la constance de vitesse du groupe permet d'obtenir un taux de déshydratation sensiblement constant quelles que soient les conditions atmosphériques extérieures et l'allure du haut-fourneau. S - Dispositif selon la revendication I caractérisé par le fait que la déshydratation de l'air apporte un élément de stabilité dans la conduite du haut-fourneau, une réduction de la consommation de coke par tonne de fonte et de la puissance électrique exigée au réseau ainsi qu'une possibilité d'augmentation de la production de fonte du haut fourneau.