Brevet FR2476133A1 — publié le 19810821

La présente invention concerne un procédé et un dis- positif de réglage de la température du vent chaud dans une installation de production de vent chaud avec au moins un couple de cowpers, chaque cowper comprenant, entre autres, un puits de ruchage occupé essentiellement par un empilage de briques réfractaires et pourvu à sa base d'un orifice d'admission de vent froid et d'un orifice de sortie des fumées de combustion, et d'un orifice de sortie de vent chaud situé à la partie supérieure du puits, et un ou plusieurs brûleurs montés, soit audessus du ruchage réfractaire, soit dans un puits de combustion et un dispositif de surveillance de la température du vent chaud produite par l'installation, ce procédé comprenant une période de combustion consistant à brûler dans chacun des brûleurs un gaz combustible en vue du réchauffement du puits de ruchage et une période de vent consistant à admettre du vent froid à la base du puits de ruchage et à extraire à la partie supérieure du puits le vent chaud ayant récupéré lors de la traversée du ruchage la cha- leur emmagasinée dans celui-ci lors de la période de combus- tion et dans lequel on mélange au vent chaud une certaine quantité d'air froid, cette quantité étant réglée en fonction de la température décelée par le dispositif de surveillance de la température pour que celle-ci reste constamment égale à une température prédéterminée. On sait que dans le cas d'un haut fourneaupar exem- ple,le vent chaud est amené dans une conduite circulaire ali- mentant les tuyères individuelles par lesquelles le vent chaud est injecté dans le four pour l'entretien du processus à l'intérieur de celui-ci. Afin d'assurer une maîtrise par- faite de l'opération du four, il est nécessaire que la tempé- rature du vent chaud soit constante ou, du moins, qu'elle soit contrôlable. Or, le vent chaud produit dans une telle installation de cowpers ne possède pas une température qui reste constante pendant toute la période de vent. En outre, il est possible qu'il existe une différence de température entre le vent chaud produit dans l'un des cowpers et celui produit dans un autre. En vue de la suppression de ces fluc- tuations de température du vent chaud, il est prévu dans les installations actuelles, une station de mélange en amont -2- de la conduite circulaire et en aval des cowpers. Dans cette station de m6lange, on ajoute au vent chaud la quan- tité d'air froid nécessaire à maintenir la température, au niveau de la conduite circulaire, à une valeur constante, dite température réglée du vent chaud. Si l'on veut obtenir une température réglée du vent chaud, par exemple, de 1250 0C, ce qui est le cas pour les hautsfourneaux modernes, il faut que la température du ruchage réfractaire, au moins dans la par- tie supérieure, soit portée à 1400 0C. Le but de la présente invention est de prévoir un nou- veau procédé de mélange qui permet une simplification sensible de l'installation de production de vent chaud. A cet effet, le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait que l'on effectue le mélange à l'intérieur de l'enceinte du cow- per. Ceci permet la suppression de toute la station de mé- lange. Dans un mode d'exécution avantageux, on effectue le mélange immédiatement au-dessus du ruchage réfractaire et on introduit le vent de mélange à travers les brûleurs, ceci aussi bien dans le cas o les brûleurs sont disposés dans un puits de combustion que dans le cas o les brûleurs sont dis- posés dans la voûte du cowper immédiatement au-dessus du ru- chage. Le vent de mélange sera, de préférence, constitué par une partie du vent froid,en prélevant sur la conduite prin- cipale d'admission de vent froid, la quantité nécessaire au mélange. L'installation pour la mise en oeuvre du procédé est essentiellement caractérisée par une conduite auxiliaire re- liant au moins un des brûleurs à une conduite principale d'admission de vent froid à la base du puits de ruchage et par un clapet de réglage dans cette conduite auxiliaire, la position de ce clapet étant commandée automatiquement en fonc- tion du dispositif de surveillance de température. D'autres particularités et caractéristiques ressor- tiront de la description d'un exemple de mise en oeuvre en référence à un mode de réalisation présenté ci-dessous, à titre d'illustration, et en se référant aux figures an- nexées la et lb qui montrent un exemple d'un cowper sans puits de combustion avec brûleurs dans la coupole, du genre décrit dans le brevet luxembourgeois No 82 176 intitulé "Installation de production de vent chaud et procédé mis en oeuvre". Il est toutefois à signaler que l'invention n'est pas limitée à cet exemple spécifique. Le cowper représenté sur la figure et désigné, dans son ensemble, par la référence 2, comporte essentiellement un puits de ruchage 4 surmonté d'une chambre 6 et séparé de celle-ci par une dalle transversale 8 en matière réfractaire. Cette dalle supporte plusieurs, dans l'exemple représenté, quatre brileurs 10 se trouvant à l'intérieur de la chambre 6. Les brûleurs 10 sont alimentés en gaz combustible par une conduite circulaire extérieure 12 et en air de combustion par une conduite centrale 14 reliée radialement à chacun des brQ- leurs. La figure montre également une conduite principale 16 amenant le vent froid à la base du cowper. Cette conduite communique avec le puits de ruchage 4 à travers une vanne prin- cipale 18 et une vanne auxiliaire 20. Le vent chaud quitte le puits de ruchage par une ouverture latérale 22 pouvant être reliée à la conduite circulaire de vent chaud d'un haut four- neau. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure on a également adopté un système de refroidissement et de pressurisation de la chambre 6 analogue à l'exemple illustré par la figure 6 annexée au brevet précité. A cet ef- fet, on a d'abord mis la conduite 14 d'air de combustion en communication avec l'intérieur de la chambre 6 à travers un jeu de clapets 24. Un jeu supplémentaire de clapets 26 règle le passage entre la conduite 14 et chacun des brûleurs 10. La circulation dans la chambre 6 est assurée en évacuant l'air à travers une conduite 28, soit vers l'atmosphère, soit vers la base du puits de ruchage 4 pour un recyclage avec le vent froid. Pendant la période de combustion, on fait donc circuler de l'air de combustion non seulement dans les brûleurs, mais éga- lement autour de ceux-ci et à l'intérieur de la chambre 6 à des fins de refroidissement. En vue de la pressurisation de la chambre 6, et de son refroidissement lors de la période de vent, il est prévu -4- une conduite auxiliaire 30 de vent froid reliant la conduite principale 16 à travers les vannes 18 et 20 à la conduite 14 d'alimentation des brûleurs 10 en air de combustion. Cette conduite 30 comporte également un clapet de réglage 32 pour déterminer le débit dans la conduite 30. Pour plus de dé- tails concernant le fonctionnement, notamment le refroidis- sement et la pressurisation, on se référera au brevet pré- cité. Conformément à la présente invention,-on effectue le mélange entre le vent chaud et une certaine quantité de vent froid de mélange, en vue d'obtenir une température ré- glée du vent chaud, à l'intérieur de l'enceinte du cowper 2 et, dans le cas particulier de la figure, dans une chambre 34 formée entre la surface supérieure du puits de ruchage 4 et la surface inférieure de la dalle 8 supportant les brûleurs. Dans ce cas particulier, on'peut profiter de la présence de la conduite 30 pour amener une quantité déterminée de vent froid à travers la conduite 14 et les brQleurs 10 dans la chambre 34. Par conséquent, aussi bien l'air de refroidisse- ment de la chambre 6 que l'air de pressurisation de cette chambre 6 et le vent de mélange sont constitués par une cer- taine quantité de vent froid dérivé de la conduite princi- pale 16. Le réglage de la quantité totale nécessaire pour le refroidissement, la pressurisation et le mélange est effec- tué par le clapet 32. La proportion entre le vent de mélange, d'une part, et l'air de refroidissement et l'air d'égalisa- tion, d'autre part, est réalisé au moyen des deux jeux de clapets 24 et 26. Si, par exemple, le dispositif, non montré, de surveillance de la température du vent chaud dans la con- duite circulaire détecte une tendance ascendante de la tempé- rature du vent chaud, il faudra augmenter la quantité de vent de mélange pour ramener la température au niveau voulu. A cet effet, on ouvrira le clapet 32 ainsi que les clapets 26. Indépendamment de cela, on peut également actionner le cla- pet 24 en vue de satisfaire les besoins de refroidissement de la chambre 6. Si, par contre, le dispositif de surveillance de la température du vent chaud détecte une tendance descendante de la température réglée du vent chaud, il suffirait de fer- mer le clapet 32 pour diminuer le débit dans la conduite 30 et, en même temps, la quantité de vent de mélange. Si en même temps qu'une diminution de vent de mélange, il est néces- saire d'avoir une augmentation de l'air de refroidissement pour assurer le refroidissement de la chambre 6, il est pos- sible d'ouvrir davantage lesclapets 24 et de fermer davantage les clapets 26 sans changer la position du clapet 32. Il est bien entendu que les manoeuvres des clapets sont effectuées automatiquement en fonction des indications fournies par le dispositif de surveillance de la température du vent chaud à la conduite circulaire d'une part, et un autre dispositif de surveillance de la température dans la chambre 6, d'autre part. Dans le cas d'un cowper classique avec un puits de combustion, qu'il soit séparé ou incorporé, il est également possible d'introduire le vent de mélange à travers le ou les brûleurs en les branchant à travers une conduite auxiliaire analogue à la conduite 30, sur la conduite principale d'ad- mission de vent froid. Il est toutefois évident que le sys- tème proposé par l'invention est particulièrement avantageux dans le cas du mode de réalisation représenté sur la figure ou dans le cas des autres modes de réalisation proposés dans le brevet précité, étant donné qu'on profite de la présence des circuits de refroidissement et que l'on peut combiner l'opération de mélange et l'opération de refroidis- sement. Autrement dit, on obtient un vent chaud à tempéra- ture réglée, sans avoir besoin d'une station de mélange et sans être obligé d'avoir recours à un équipement supplémen- taire. -6- R E V E N D I C A T I O N S 1. - Procédé de réglage de la température du vent chaud dans une installation de production de vent chaud avec au moins un couple de cowpers, chaque cowper comprenant, entre autres, un puits de ruchage occupé essentiellement par un empilage de briques réfractaires et pourvu à sa base d'un orifice d'admission de vent froid et d'un orifice de sortie des fumées de combustion, et d'un orifice de sorties de vent chaud situé. à la partie supérieure du puits, et un ou plusieurs brûleurs montés, soit au-dessus du ruchage réfractaire, soit dans un puits de combustion et un dispositif de surveillance de la température du vent chaud produite par l'installation, ce procédé comprenant une période de combustion consistant à brûler dans chacun des brileurs un gaz combustible en vue du réchauffement du puits de ruchage et une période de vent consistant à admettre du vent froid à la base du puits de ruchage et à extraire à la partie supérieure du puits le vent chaud ayant récupéré lors de la traversée du ruchage la cha- leur emmagasinée dans celui-ci lors de la période de combus- tion et dans lequel on mélange au vent chaud une certaine quantité de vent de mélange froid, cette quantité étant réglée en fonction de la température décelée par le dispositif de surveillance de la température pour que celle-ci reste cons- tamment égale à une température prédéterminée, caractérisé par le fait que l'on effectue le mélange à l'intérieur de l'enceinte du cowper. 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue le mélange immédiatement au-dessus du ruchage réfractaire. 3. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on introduit le vent de mélan- ge à travers le ou les brûleurs. 4. - Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que le vent de mélange est cons- titué par une partie du vent froid que l'on dérive d'une con- duite principale d'admission de vent froid à la base du puits de ruchage. 7 2 2476133 5. - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par une conduite auxiliaire (30) reliant au moins un des brûleurs (10) à une conduite principale (16) d'admission de vent froid à la base du puits de ruchage (4) et par un clapet de réglage (32> prévu dans cette conduite auxiliaire(30) la position de ce clapet étant commandée automatiquement en fonction du dispositif de surveillance de température. 6. - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la conduite auxiliaire (30) est reliée aux brûleurs (10) à travers une conduite (14) d'admission d'air de combus- tion dans laquelle sont prévus des clapets de réglage (26). 7. - Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 5 ou 6, caractérisé en ce que les brûleurs (10) sont montés sur une dalle transversale (8) au-dessus du puits de ruchage (4) et en ce que le mélange est effectué dans une chambre de mélange (34) définie entre la dalle (8) et la surface supérieure du ruchage (4). 8. - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la conduite auxiliaire (30) est constituée par la con- duite par laquelle du vent froid est amené comme air de re- froidissement et de pressurisation dans la partie supérieure du cowper au-dessus de la dalle (8).