Brevet FR2495185A1 — publié le 19820604

249518D La présente invention se rapporte à un procédé et un dispo- sitif destinés à être utilisés dans une installation de traitement des gaz de hauts fourneaux, afin de refroidir ces gaz quand leur température s'est élevée à un niveau anormal du fait d'une anomalie de fonctionnement du haut fourneau. Dans une installation de traitement des gaz de hauts fourneaux et notamment dans une installation de récupération d'énergie, telle que celle décrite dans la demande française n 8 011 038, qui correspond à la demande américaine no 147 200, installation qui comprend en plus du haut fourneau, un dépoussiéreur, un séparateur cyclone ou un autre dispositif équivalent d'élimination des parti- cules relativement grossières, et un sac filtrant, un précipitateur électrostatique ou un autre dispositif opérant à sec pour éliminer les particules relativement fines, il est nécessaire de refroidir rapidement les gaz du haut fourneau quand leur température s'est élevée à un niveau anormal par suite d'un incident survenu dans le four, par exemples à la suite d'un "souffle de gaz" à travers celui- ci, puisque les dispositifs d'élimination de particules opérant à sec sont généralement incapables de supporter des températures élevées. Lorsqu'on refroidit les gaz en injectant de l'eau ou un fluide de refroidissement analogue dans les tuyauteries de circula- tion des gaz de hauts fourneaux, les gaz, dont la température est élevée, exigent une grande quantité de fluide de refmidissement. C'est ainsi, par exemple, que quand la température des gaz de hauts fourneaux, quifnormalement de 140'C sous une pression d'environ 1,5.105 Pa et un débit de 400 000 Nm3/h, s'élève à 700C sous le même débit dans l'éventualité d'un incident de fonctionnement du four, il est nécessaire d'injecter 143 m3/h d'eau pour les refroi- dir à 140'C. En supposant qu'on utilise des buses ayant chacune un débit de 2,44 m3/h pour injecter le fluide de refroidissement, on voit qu'il faut 59 buses à cet effet. De plus, étant donné que les poussières en suspension dans les gaz de hauts fourneaux ont une forte tendance à se déposer, il est clair que les parois des canaux de circulation de ces gaz, lonqu'elles sont mouillées par les gouttelettes d'eau injectées, permettent aux poussières de s'accumuler en rétrécissant l'ouver- ture des canaux, ce qui peut éventullement poser de graves problèmes pour le fonctionnement du haut fourneau. A cela s'ajoute que si les gouttelettes de l'eau injectéesne s'évaporent pas et gagnent le sac filtrant en mouillant celui-ci, il en résulte une augmentation des pertes de pression et une détérioration de la matière consti- tuant ce sac. En conséquence, il est donc souhaitable d'injecter l'eau dans un réceptacle suffisamment grand pour éviter que les goutte- lettes d'eau mouillent les parois de celui-ci et pour permettre aux gaz de gagner le sac filtrant après avoir séjourné dans ce ré- ceptacle pendant une période de temps suffisante pour assurer leur évaporation. Bien qu'il soit très facile, d'un point de vue techni- que, d prévoir un réceptacle de refroidissement de grande capacité entre le dépoussiéreur et le sac filtrant, ceci pose un problème de en du fait/l'augmentation du coût de l'équipement qui/découle. La présente invention a été réalisée en tenant compte du fait qu'un dépoussiéreur, un cyclone ou un autre dispositif pour éliminer des particules relativement grossières possède en lui-même une grand capacité. A partir de ces considérations, le but de la présente invention est de procurer un procédé pour refroidir les gaz de hauts fourneaux qui peut être mis en oeuvre à peu de frais et de manière fiable sans avoir recours à un réceptacle de refroidissement spécial. A cette fin, la présente invention propose un procédé pour refroidir les gaz de hauts fourneaux, destiné-à être utilisé dans une installation de traitement des gaz de hauts fourneaux qui comporte un dispositif pour éliminer les particules relativement grossières comprenant un conduit d'entrée pour introduire les gaz de hauts fourneaux dans ce dispositif et une boîte collectrice de poussière entourant ce conduit d'entrée. Ce procédé est caractérisé en ce qu'on hjecte un fluide de refroidissement dans la boîte col- lectrice de poussière entre la paroi de la boîte et le conduit d'entrée, à partir de plusieurs emplacements espacés circonférentiel- lement et suivant une direction horizontale ou orientée obliquement vers le haut, sensiblement tangentielle au pourtour extérieur du conduit d'entrée et dans le même sens de rotation. Etant donné que le dispositif d'élimination des particules grossières sert en même temps de réceptacle de refroidissement, on voit que le procédé de l'invention ne nécessite pas de réceptacle de refroidissement spécial et peut, par conséquent, être mis en pra- tique à peu de frais. De plus, le dispositif d'élimination des particules grossières, qui a une très grande capacité, permet d'injecter une grande quantité de fluide de refroidissement. Etant donné qu'on injecte le fluide dans les directions spécifiées ci- dessus, on évite que des gouttelettes de liquide se déposent sur les parois intérieures du dispositif d'élimination des particules grossières et que, par conséquent, la poussière s'y accumule. En conséquence, les gaz de hauts fourneaux peuvent être refroidis dans des conditions de fiabilité extrêmement bonnes, même lorsque leur température est très élevée. L'invention a également pour objet un dispositif de refroi- dissement des gaz de hauts fourneaux pour la mise en oeuvre du pro- cédé de refroidissement décrit ci-dessus. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exem- ple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est un schéma d'une installation i traitement des gaz de hauts fourneaux équipée du dispositif selon l'invention, la figure 2 est une vue en coupe verticale schématique d'un dispositif d'élimination des particules grossières équipé de buses pour injecter un fluide de refroidissement; et, la figure 3 est une vue schématique en coupe effectuée suivant la ligne A-A de la figure 2. En se référant à la figure 1, on voit le schéma d'une ins- tallation pour récupérer l'énergie des-gaz de hauts fourneaux, dans laquelle les gaz sortant d'un haut fourneau 1 sont introduits dans un dépoussiéreur 2 qui retient les particules relativement grossières présentes dans les gaz. Les gaz ainsi dépoussiérés sont ensuite dirigés vers un sac filtrant 3, qui constitue un collecteur de pous- sière à sec, retenart les Particules relativement fines. Après cela, les gaz sont introduits dans une turbine de récupération d'énergie 4. Le dépoussiéreur 2 comprend une boîte 5, un conduit d'entrée 7 s'étendant à l'intérieur de la boite 5 et par lequel les gaz sont introduits dans celle-ci et un certain nombre de buses 6 montées dans la boîte 5 et disposées en cercle en un certain nombre d'empla- cements, afin d'injecter un fluide de refroidissement, qui peut être de l'eau, dans la boîte 5, comme on le voit sur les figures 2 et 3. Les orifices de sortie des buses 6 sont placés dans un même plan horizontal. En fait, il n'est pas indispensable que les orifices des buses soient placés dans un même plan horizontal, ceux-ci pouvant aussi être à des niveaux légèrement différents. Les buses 6 sont situées sensiblement au même niveau que l'extrémité inférieure du conduit d'entrée 7, afin que le fluide de refroidissement soit convenablement entraîné par le courant de gaz de hauts fourneaux et pour qu'il séjourne dans la boîte 5 le plus longtemps possible aux fins d'évaporation complète. Le fluide de refroidissement est injecté par les buses 6 suivant le même sens de rotation et à peu près tangentiellement par rapport au pourtour extérieur du conduit d'entrée 7, de façon à éviter que les courants principaux du fluide injecté ne viennent pas frapper et mouiller le conduit d'entrée. De plus, le fluide est injecté horizontalement ou obliquement vers le haut, afin de ne pas mouiller et consolider la poussière 9 qui s'accumule dans la partie inférieure en forme de trémie 8 de la boîte 5. Lorsqu'on utilise une buse 6 qui est, par exemple, une buse à deux fluides (pour atomiser l'eau avec de 1' azote ou de la vapeur d'eau) ou bien une buse à cône creux (ayant une chambre de turbulence à son extrémité pour injecter des gouttelettes d'eau qui se répandent à la sortie de l'orifice de la buse sous le forme d'un cône creux), la distance d'injection de l'eau peut atteindre un maximum de 6 à 8m. Si, dans ces conditions, le débit d'alimen- tation en gaz de haut-fourneau du dépoussiéreur 2 est de 40 000 Nm 3/h, sous une pression de 1,5.l05 Pa, l'eau ainsi injectée ne mouille pas le pourtour intérieur de la boîte de dépoussiérage 5, puisque celle-ci a un diamètre intérieur d'environ 17 m et que le conduit d'entrée a un diamètre extérieur d'environ 4,5 m. Les buses 6 sont reliées à une conduite d'arrivée d'eau il à travers une valve 10 qui est commandée, par exemple, en fonction mesurée de la température des gazlâ la sortie du sac filtrant 3. Le dispositif selon l'invention, décrit ci-dessus, offre les avantages suivants: (a) étant donné que l'eau est injectée dans un dispositif d'élimination des particules grossières ayant un canal qui pré- sente une grande section et qui permet l'écoulement des gaz à faible vitesse, il est clair que les gouttelettes d'eau séjournent dans ce dispositif pendant une période de temps prolongée; (b) étant donné que l'eau est injectée dans le dispositif d'élimination des particules grossières suivant une direction horizontale ou orientée obliquement vers le haut, tangentiellement au pourtour extérieur du conduit d'entrée ou d'arrivée du dispositif 2495185 et dans le même sens de rotation, il est clair que l'eau injectée produit une circulation en spirale des gaz de hauts fourneaux qui s'élèvent dans l'espace compris entre la boîte collectrice du dispo- sitif et le conduit d'entrée. En conséquence, les gouttelettes d'eau se mélangent efficacement avec les gaz, tout en séjournant dans le dispositif pendant une période de temps prolongée; et (c) l'eau qui est injectée dans les directions spécifiées ci-dessus ne mouille pas les parois du canal de circulation ou la poussière accumulée dans la trémie. REVENDICATIONS 1. Procédé pour refroidir des gaz de hauts fourneaux, destiné à être mis en oeuvre dans une installation de traitement des gaz de hauts fourneaux comportant un dispositif d'élimination des particules grossières qui comprend un conduit d'entrée pour intro- duire les gaz de hauts fourneaux dans le dispositif et une boite collectrice de poussière entourant ce conduit d'entrée, procédé caractérisé en ce qu'on injecte un fluide de refroidissement dans la boîte collectrice entre sa paroi et le conduit d'entrée à partir d'un certain nombre d'emplacements espacés circonférentiellement à l'intérieur de celle-ci et suivant une direction horizontale ou orientée obliquement vers le haut, pratiquement tangentielle au pour- tour extérieur du conduit d'entrée et dans le même sens de rotation. 2. Dispositif pour refroidir les gaz de hauts fourneaux dans une installation de traitement des gaz de hauts fourneaux, disposi- tif qui comprend un dépoussiéreur (2) pour éliminer les particules relativement grossières, composé d'un conduit d'entrée (7) pour in- troduire les gaz de hauts fourneaux dans le dépoussiéreur (2) et d'une boite collectrice de poussière (5) entourant le conduit d'entrée, un certain nombre de buses (6) d'injection d'un fluide de refroidissement, dont les orifices de sortie sont disposés en un certain nombre d'emplacements espacés circonférentiellement entre la paroi de la boîte collectrice (5) et le conduit d'entrée (7) et des moyens pour fournir un fluide de nfroidissement auxdites buses (6), les orifices de sortie de ces dernières étant orientés horizonta- lement ou obliquement vers le haut, sensiblement tangentiellement au pourtour extérieur du conduit d'entrée (7) et dans le même sens. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les buses (6) sont montées sur la boîte collectrice de poussières (5) et s'étendent à l'intérieur de celle-ci. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les orifices des buses (6) sont situés dans un même plan horizontal. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les orifices des buses (6) sont situés sensiblement au même niveau que l'extrémité inférieure du conduit d'entrée (7). 6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les buses (6) sont des buses à deux fluides. 7. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les buses (6) sont des buses à cône creux.