Brevet FR2501718A1 — publié le 19820917

La présente invention est relative à un procédé de conduite du haut fourneau avec injection de gaz réducteurs surchauffés, dans lequel seules certaines tuyères sont utilisées pour le soufflage desdits gaz. Le demandeur de la présente invention a déjà préconisé et expérimenté un procédé suivant lequel l'air chaud (généralement appelé vent chaud) soufflé par les tuyères principales du haut fourneau et brûlant, au nez desdites tuyères, le coke surchauffé par sa descente dans le haut fourneau est remplacé par des gaz réducteurs de composition adéquate et surchauffés à une température comprise entre 1500 et 2800'C suivant la qualité de la fonte visée et les conditions opératoires du haut fourneau. Suivant ledit procédé, les gaz réducteurs sur- chauffés sont produits par réaction entre un combustible (solide, liquide ou gazeux) et un oxydant adéquat pouvant être de l'air chaud, air suroxygéné, gaz recyclés ou fumées de combustion contenant du C02 en quantité suffisante. Ces gaz sont surchauffés à la température adéquate dans un réacteur, de préférence par voie électrique, par exemple du type réchauffeur à arc ou torche à plasma. Ce procédé permet de produire, dans de bonnes conditions de marche de l'engin, une fonte de la composition requise, tout en laissant la possibilité de choisir arbitrairement la consom- mation de coke (à condition que cette valeur dépasse un niveau de 50 kg/t. de fonte). Ledit procédé présente égale- ment d'autres avantages qui ont été décrits dans les brevets belges n 748. 274, 767.897, 770.094, 813.118, et notamment celui de permettre une consommation très basse de coke par tonne de métal liquide produit. 2 22501718 Les travaux entrepris par les promoteurs dudit procédé ont toutefois montré que, dans les conditions éco- nomiques actuelles et malgré certains problèmes d'environ- nement et autres posés par le fonctionnement d'une cokerie, il pouvait être intéressant de travailler avec des quantités de coke nettement supérieures au minimum requis dans le cas d'une application dudit procédé. Ceci pourrait être le cas d'une usine disposant d'une capacité de cokéfaction suffisante et qui est obligée de produire une quantité iO minimum de coke pour couvrir ses besoins en gaz riches. On peut citer par exemple une marche de haut fourneau avec application dudit procédé o la mise au mille de coke est fixée à 250 kg/t. de fonte. Evidemment, même dans ce cas, ledit procédé pur tel que décrit antérieu- rement reste applicable; il suffit simplement d'ajuster la composition et particulièrement le degré d'oxydation du gaz (déterminé par ses teneurs résiduelles en C02 et H20), ainsi que sa température de surchauffe à des valeurs compatibles aux objectifs visés suivant une modalité décrite dans le procédé. Cependant, un examen détaillé des conditions de marche montre que dans un tel cas, la température des gaz réducteurs injectés se situe à un niveau assez élevé (de l'ordre de 2600 à 28000C) et chacune des tuyères doit être équipée d'un réacteur pour la production et la surchauf- fe de ces gaz réducteurs. La présente invention a pour objet un procédé qui permet d'atteindre les mêmes objectifs d'une façon différente. Suivant l'invention, on applique le procédé qui a été rappelé ci-dessus c une partie des tuyères seu- lement (par exemple la moitié) et en travaillant avec du vent éventuellement conditionné (air suroxygéné), des gaz recyclés ou des fumées de combustion contenant du C02 en quantité suffisante, il est alors possible d'abord de dimi- nuer de moitié les investissements requis pour l'application du procédé antérieur parce que le moitié seulement des tuyères doivent etre équipées. Ensuite, les tuyères travail- lant suivant ledit procédé peuvent, dans ce cas-ci, travailler lu avec des gaz réducteurs ayant des teneurs résiduelles en C 2 et 1120 assez faibles, de façon à brûler devant celles-ci une quantité très faible de coke. Dans ces conditions, la température des gaz injectés sera nettement plus faible et se situera par exemple vers 2000 C, ce qui a évidemment un effet bénéfique sur les pertes thermiques produites par ces tuyères et facilite leur refroidissement. En outre, la quantité de coke visée est obtenue en brûlant le coke avec l'air chaud conditionné ou non, injecté par les tuyères du haut fourneau non pourvues d'un équipement nécessaire à la mise en oeuvre dudit procédé. En conséquence, le procédé de conduite du haut fourneau, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce que l'on insecte des gaz réducteurs sur- chauffés par un certain nombre de tuyères principales, lesdits gaz réducteurs contenant principalement. du CO et H2, éventuellement N2, et en moindres quantités du CO, et H20, et en ce que l'on injecte, par les autres tuyères, du vent chaud, éventuellement conditionné (air suroxypéné) , des gaz recyclés ou des fumées de combustion contenant du CO, en quantité suffisante. Dans certains cas, il peut être intéressant d'augmenter la température de flamme obtenue aux tuyères par la combustion du coke avec le vent chaud, au-delà de la valeur qu'il est techniquement possible de réaliser par une surchauffe du vent en enrichissant ce vent en 02' de façon à obtenir la même température de flamme aux tuyères d'injection de gaz réducteurs et aux tuyères à vent clas- siques. De même, il peut être intéressant de modifier la composition des gaz de combustion obtenus aux tuyères à vent travaillant suivant la vole classique par une in- Jection dans le vent, d'azote ou de préférence de fumées de combustion ou encore de gaz de gueulard. Une telle Injec- tion se fait de préférence dans la conduite à vent chaud en amont de la circulaire distribuant le vent chaud aux tuyères par lesquelles il est irsufflé. Cette façon de procéder permet d'atteindre les mêmes conditions de tempé- rature et de composition des gaz de combustion sur toutes les tuyères alimentées par ce vent, tout en ne construisant qu'une seule installation de conditionnement et de rég-u- lation. Le tableau ci-dessous donne les résultats d'une marche (cas A) avec injection de gaz réducteurs surchauffés par toutes les tuyères (1036 m3N/ t. fonte) et d'une marche (cas B) avec injection de gaz réducteurs surchauffés par la moitié des tuyères (516 m N/t. fonte) et de vent chaud par l'autre moitié des tuyères (535 m 3N/t. fonte). La mise au mille de coke dans la marche A est de 169 kg/t. fonte et dans la marche B, de 315 kg/t. fonte. t', A B coke mise au mille(kg/t. fonte) 169 315 qaz de queulard température ( C) 109 120 qaz réducteurs H2O + Ca (26) 3,53 3,33 N2 (%) 40 40 quantité (m N/t.fonte) 1036 518 température ( C) 2400 2400 vent quantité (m3N/t.fonte) - 535 fonte Si (%) 0,60 0,60 production (t. fonte/h.) 191 170 température ( C) 1410 1492 6 2501718 - REVENDICATIONS 1. Procédé de conduite du haut fourneau, c a r a c t é r i s é en ce que l'on injecte des gaz réduc- teurs surchauffés par un certain nombre de tuyères prin- cipales, lesdits gaz réducteurs contenant principalement du CO et H2, éventuellement N., et en moindres quantités, du C02 et H20, et en ce que l'on injecte, par les autres tuyères, du vent chaud, éventuellement conditionné (air suroxygéné), des gaz recyclés ou des fumées de combustion iO contenant du C02 en quantité suffisante. 2. Procédé suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que l'on augmente la température de flamme obtenue aux tuyères par la combustion de coke avec le vent chaud, au-delà de la valeur qu'il est techni- quement possible de réaliser par une surchauffe du vent, en enrichissant ce vent en 2' de façon à obtenir la même température de flamme aux tuyères à gaz réducteurs et aux tuyères à vent classiques. 3. Procédé suivant l'une ou l'autre des reven- dications l et 2, c a r a c t é r i s é en ce que l'on modifie la composition des gaz de combustion obtenus aux tuyères à vent travaillant suivant la voie classique, par une injection dans le vent, d'azote ou de préférence de fumées de combustion ou encore de gaz de gueulard.