Brevet FR2389675A1 — publié le 19781201

La présente invention concerne un dispositif de chauffage de vent comportant au moins deux régénérateurs commutables qui sont remplis d'une masse d'accumulation de chaleur et des chambres de combustion pour produire des gaz chauds servant a l'échauffement de la masse d'accumulation par combustion de combustibles avec de l'air. Dans l'industrie métallurgique, il est nécessaire d'utiliser des réchauffeurs de vent pour faire fonctionner un haut fourneau. Le vent, c'est-à-dire de l'air échauffé est introduit dans le haut fourneau et il sert a oxyder le coke en oxyde de carbone. Ce dernier est ensuite oxydé sous la forme de bioxyde de carbone lors de la réduction ultérieure des minerais oxydés en métaux. Les réchauffeurs de vent utilisés dans l'industrie métallurgique sont cons titués par des tours verticales qui se composent essentiellement d'une chambre d'accumulation remplie d'une masse servant a accumuler la chaleur et d'une chambre de combustion agencée en forme de fosse. La chambre d'accumulation et la chambre de combustion sont disposées directement l'une à coté de l'autre et elles sont reliées entre elles dans la coupole du réchauffeur de vent. La masse d'accumulation de chaleur se compose généralement d'éléments profilés empilés. Le réchauffeur de vent fonctionne comme un regenerateur, c'est-à-dire qu il faut prévoir au moins deux réchauffeurs de vent pour un fonctionnement continu de l'installation. A l'aide des brûleurs disposés dans la partie inférieure de la chambre de combustion, les gaz combustibles introduits, principalement des gaz sortant du haut fourneau, sont brûlés avec de l'air. Ils s'écoulent vers le haut dans la fosse de combustion, ils sont déviés dans la coupole et ils cèdent leur chaleur dans la chambre d'accumulation, en partie aux éléments profilés empilés. Aussitôt que ceux-ci ont atteint la température maximale admissible, on arrête la période de chauffage et on amorce la période de vent.L'air à chauffer s'écoule au travers de la masse d'accumulation de chaleur dans une direction inverse de la direction initiale d'écoulement des gaz de combustion. Il s'échauffe alors jusqu'à la température de la masse d'accumulation et il est ensuite évacué par l'intermédiaire de la fosse de combustion. Pendant la période de vent, les brûleurs sont arrêtés. Le fonctionnement de tels réchauffeurs de vent présente différents inconvénients. Chaque réchauffeur de vent comporte, pour produire les gaz de combustion chauds, un brûleur propre et une fosse de combustion propre. Cela se traduit par des volumes morts importants et par conséquent par de grosses pertes d'exploitation. En outre, les brûleurs doivent être périodiquement enclenchés et arrêtés, de sorte que leur coefficient d'utilisation n'est que de 50%. La surface des blocs, qui est faible dans le cas d'une grande capacité calorifique, impose l'établissement de grandes différences de températures moyennes en vue d'obtenirunéchange thermique suffisant entre les blocs et le gaz, et par conséquent, entre les gaz échangeant de la chaleur par l'intermédiaire des blocs.Du fait que la difference de température à l'extrémité froide du réchauffeur de vent doit être maintenue à une valeur particulièrement faible, il se produit, en correspondance à l'extrémité chaude, de grandes différences de température, et par conséquent des fluctuations de température pouvant atteindre plusieurs centaines de degrés. Ces variations de la température de vent doivent être compensées à l'aide de dispositifs supplémentaires de régul-ation opérant par incorporation d'air froid. L'invention a en conséquence pour but de fournir un dispositif de chauffage de vent qui soit plus avantageux que les dispositifs connus, en particulier en ce qui concerne l'exploitation du volume disponible et l'utilisation des hautes températures engendrées. Ce probleme est résolu selon l'invention en ce qu'à chaque fois, deux régénérateurs ou plus sont associés à une chambre de combustion commune qui fonctionne de façon continue. Le brûleur commun,prévu dans le dispositif selon l'invention, est monté séparément des générateurs qui comportent ainsi essentiellement seulement la chambre d'accumulation et qui sont reliés à celle-ci par des tuyaux dans lesquels sont disposés des organes de commande. Les fosses de combustion, tres encombrantes et non-exploitables pour l'accumulation de chaleur, sont ainsi supprimées. Le brûleur peut fonctionner d'une façon continue et son coefficient d'utilisation atteint par conséquent pratiquement 100%. Suivant un autre mode avantageux de l'invention, la masse d'accumulation de chaleur est constituée par un garnissage remplissant presque complètement les régénérateurs. De petits éléments du garnissage cedent suffisamment rapidement la chaleur qu'ils contiennent, même pour de faibles différences de températures par suite de leur surface relativement grande et des courts trajets de production de chaleur. En conséquence, le régénérateur peut fonctionner avec une différence moyenne de température très petite et le vent est échauffé à des températures élevées. Avec une conduite correcte du processus, les variations de températures du vent chaud, enregistrées en marche continue, sont par conséquent bien plus faibles dans le cas du garnissage en vrac que dans le cas des éléments profilés empilés. Pour reduire les volumes morts autant qu'il est possible dans la masse d'accumulation de chaleur, le dispositif selon l'invention est avantageusement agencé de manière que les organes de commande prévus dans les tuyaux relies aux extrémités des régénérateurs et servant à contrôler le déroulement du processus soient places aussi prés que possible des régénérateurs. Dans un mode particulier de réalisation, les organes de commande se présen tent sous la forme de clapets anti-retour automatiques qui sont placés à une extrémité des régénérateurs. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante et de la figure unique annexée qui repré sente schématiquement un exemple de réalisation du dispositif de chauffage de vent selon l'invention. Les régénérateurs 1 et 2 sont remplis d'un garnissage d'accumulation de chaleur 3. Le régénérateur 1 se trouve dans la période de passage de vent (période froide), tandis que le régénérateur 2 se trouve dans la période de passage de fumées (période chaude). Dans une chambre de combustion 4, les gaz de combustion (gaz de gueulard) pénétrant en 5 sont brûlés avec de l'air pénétrant en 6. Les gaz de gueulard chauds parviennent par l'intermédiaire d'un tuyau 7 et d'un clapet anti-retour 8 dans le régénérateur 2, ils échauf fent dans celui-ci le garnissage d'accumulation de chaleur 3, et ils s'ecou- lent ensuite de manière à parvenir par l'intermédiaire d'un organe de commande 9 et d'un tuyau 10 dans la cheminée 11.Simultanément, l'air à chauffer (vent froid) est introduit en 12 et il parvient, par l'intermédiaire d'un tuyau 13 et d'un organe de commande 14, dans le régénérateur 1. Après absorbtion de la chaleur contenue dans la masse 3, l'air sort par un clapet anti-retour 15 et est canalisé par un tuyau 16 de façon à pénétrer en 17 dans l'installation en constituant le vent chaud. Pendant la période de chauffage, la pression n'est que légèrement supe- rieure à la pression atmosphérique. Pendant la periode froide, on maintient par contre une pression de 4 à 5 bars. La commande des clapets anti-retour s'effectue par l'intermédiaire des différences de pression établies. Dans la condition représentée sur le dessin, la pression régnant dans le régénérateur 1 et dans les tuyaux 13 et 16 est supérieure de quatre à cinq fois à la pression régnant dans le générateur 2 et dans les tuyaux 7 et 10. En conséquence, les clapets anti-retour 18 et 19 sont fermés, tandis que les clapets 15 et 8 sont ouverts. Les vannes reglables 14 et 9 sont ouvertes, alors que les vannes 20 et 21 sont fermées. A la fin d'une période, les vannes 9 et 14 sont fermées, tandis que les vannes 20 et 21 sont ouvertes.L'air se trouvant dans le régénérateur 1 passe par l'organe de commande 20 pù il perd sa fraction d'énergie de compression (perte de commande), tandis que, dans le régénérateur 2, la pression correspondant à la période de vent s'établit par I'intermédiaire de la vanne 21. Le clapet anti-retour 8 se ferme, alors que le clapet anti-retour 19 s'ouvre aussitôt que la pression dans le régénérateur 2 dépasse celle qui règne dans le tuyau 16. Le clapet anti-retour 15 se ferme aussitôt que la pression dans le régénerateur 1 tombe en dessous de celle qui règne dans le tuyau 16. Le clapet anti-retour 18 s'ouvre aussitôt que la pression dans le régénérateur 1 est tombée en dessous de la pression régnant dans le tuyau 7,àmesure que l'air s'échappe par l'intermédiaire de la vanne 20 du tuyau 10. L'alternance entre les périodes est ainsi parfaitement établie. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représente; elle est susceptible de -nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de chauffage de vent comportant au moins deux régénérateurs commutables qui sont remplis d'une masse d'accumulation de chaleur et des chambres de combustion pour produire des gaz chauds servant à l'échauffement de la masse d'accumulation par combustion de combustibles avec de l'air, caractérisé en ce que, toujours deux régénérateurs ou plus sont associés à une chambre de combustion commune fonctionnant de façon continue. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la masse d'accumulation de chaleur est constituée par un garnissage remplissant pratiquement complètement les régénérateurs. 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est prévu dans les tuyaux reliés aux extrémités des régénérateurs des organes de commande-servant au contrôle du déroulement du processus et placés aussi près que possible des régénérateurs. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les organes de commande sont agencés sous la forme de clapets anti-retour automatique qui sont placés à une extrémité des régénérateurs.