Brevet FR2516937A1 — publié le 19830527

La présente invention se rapporte au domaine de la sidérurgie et a notamment pour objet un alimentateur aérateur pour amener du charbon pulvérisé dans un haut fourneau. L'invention est applicable aux hauts fourneaux en vue d'insuffler du charbon pulvérisé dans leur creuset. Dans les alimentateurs de conception connue, les surfaces des éléments assurant l'amenée dosée des poussières de charbon aux tuyères des hauts fourneaux souffrent normalement d'une usure rapide par abrasion, ce qui, à son tour, altère la précision de dosage des poussières de charbon à amener dans les hauts fourneaux. On connaît, par exemple, un alimentateur aérateur (voir le livre rédigé par S.L. Yaroshevsky et al.)intitulé "Primenenie pyleugolnogo topliva dlya vyplavki chuguna", K., 1974, pp 119-120), lequel alimentateur comprend une chambre d'aération munie d'une grille de répartition de gaz disposée en travers de ladite chambre, un tuyau de sortie présentant un évasement ménagé dans son bout disposé dans la chambre. Une tige de fermeture est disposée coaxialement à l'évasement du tuyau de sortie et est adaptée pour glisser axialement, cela pour interagir périodiquement, par son bout de fermeture, avec la surface intérieure dudit évasement. La chambre d'aération d'un alimentateur de ce type est le siège d'une fluidisation des poussières de charbon qui arrivent ensuite, par l'évasement, dans le tuyau de sortie. Le dosage des poussières de charbon quittant l'alimentateur par le tuyau de sortie et la coupe du courant desdites poussières sont dus au changement de la distance entre la surface intérieure de l'évasement et le bout de fermeture de la tige qui est agencée à cet effet pour coulisser axialement de façon à pouvoir couper complètement l'arrivée du charbon dans le tuyau. Il est bien évident que la surface intérieure de l'évasement, de même que le bout de fermeture de la tige, sont soumis à une usure rapide par abrasion, ce qui altère la précision de dosage des poussières de charbon à amener dans les tuyères du haut fourneau. On connaît aussi un autre alimentateur aérateur (voir le certificat d'auteur URSS nO 512.241), comprenant une chambre d'aération munie d'une grille de répartition de gaz, un tuyau de sortie présentant latéralement une ouverture de chargement et un élément de fermeture et de dosage relié à demeure à une tige creuse coulissant axialement. La tige mentionnée occupe une position coaxiale par rapport au tuyau de sortie, de sorte que l'élément de fermeture et de dosage, qui se présente sous forme d'une tuyère, s'engage d'une façon télescopique dans le tuyau en question et, en se déplaçant, ouvre complètement ou en partie l'ouverture de chargement du tuyau en mesurant ainsi la dose de poussières de charbon y arrivant. L'alimentateur décrit fonctionne comme suit. La chambre d'aération est alimentée en air qui, en traversant la grille de répartition de gaz, rend pseudoliquides les poussières de charbon. La chambre d'aération étant pourvue d'une pression prédéterminée, qui est fonction de la résistance opposée à l'entrée au tuyau de sortie et du rendement voulu de l'alimentateur, les poussières de charbon arrivent par l'ouverture de chargement dans ledit tuyau. Pour régler le rendement de l'alimentateur, on fait déplacer la tige creuse le long de l'ouverture de chargement du tuyau transporteur ; l'élément de fermeture et de dosage modifie alors la section de passage de l'ouverture de chargement et, par là même, la quantité de poussières de charbon que l'alimentateur fait arriver à la tuyère du haut fourneau. Cependant, cet alimentateur présente lui aussi l'inconvénient d'avoir ses surfaces de fermeture exposées à l'effet des poussières de charbon, d'où leur usure rapide et, de ce fait, une précision altérée du dosage, due à l'augmentation de l'espace séparant l'élément de fermeture et de dosage de la tige et le tuyau de sortie, espace par lequel une quantité indéterminée de mélange air-charbon retourne dans la chambre d'aération. On voit en outre augmenter la section de passage de l'ouverture de chargement, phénomène dû à l'usure des parois latérales la délimitant et empêchant le dosage précis des poussières de charbon arrivant dans le tuyau de sortie et puis dans les tuyères du haut fourneau. On s'est donc proposé de mettre au point un alimentateur en charbon pulvérisé dont l'élément de fermeture et de dosage permettrait, de par sa cenception, de diminuer l'usure des surfaces en contact des poussières de charbon et, par là même, contribuerait à la précision de dosage desdites poussières amenées dans les tuyères du haut fourneau. La problème ainsi posé est résolu en ce que dans un alimentateur aérateur destiné à amener du charbon pulvérisé dans un haut fourneau, du type comprenant une chambre d'aération munie d'une grille de répartition de gaz disposée en travers de ladite chambre, un tuyau de sortie présentant une ouverture de chargement menagée dans la paroi latérale de son bout disposé dans la chambre d'aération, ainsi qu'un élément de fermeture et de dosage engagé de manière télescopique dans le tuyau mentionné et muni d'une tige creuse, lequel élément obture périodiquement l'ouverture de chargement, selon l'invention ledit élément de fermeture et de dosage se présente sous forme d'une douille orientable munie d'orifices calibrés que l'on associer et mettre en communication à tout de rôle avec l'ouverture de chargement du tuyau de sortie. Une telle conception de l'alimentateur en charbon pulvérisé permet d'améliorer la précision de dosage du fait que les poussières de charbon arrivent dans le tuyau de sortie directement par l'ouverture de chargement et par les orifices de la douille, sans entrer en contact avec les surfaces du tuyau et de la douille qui sont en contact mutuel. Il est rationnel de ménager dans le tube de sortie, en regard de l'ouverture de chargement mentionnée, une autre ouverture de chargement, les orifices de la douille étant disposés par deux d'une manière symétrique. Le fait de ménager, dans le tuyau de sortie, deux ouvertures de chargement, et dans la douille, des orifices respectifs, permet de former deux courants opposés de mélange aircharbon pulvérisé et, de ce fait, de diminuer sensiblement l'usure par abrasion des parois de la douille, ce qui contribue à améliorer la tenue de l'alimentateur. Cela permet en outre d'élever la différence de pression entre la chambre d'aération et le tuyau transporteur, ce qui, à son tour, rend le réglage du débit de l'alimentateur plus précis et plus aisé du fait que ce débit est fonction de ladite différence. Il est également rationnel d'engager dans les orifices calibrés des pièces d'insertion résistantes à l'usure et munies de canaux, la section totale de chaque paire de canaux diamétralement opposés se trouvant dans les limites de 0,05 à 0,20 de la section de passage du tuyau de sortie. On arrive ainsi à diminuer l'usure des parois de la douille délimitant les orifices calibrés. Mais ce n'est qu'avec une section totale choisie dans la gamme mentionnée qu'on obtient l'amélioration désirée de la précision du dosage, sans avoir-recours à de l'énergie supplémentaire. Lorsqu'on diminue la section totale des canaux de sorte qu'elle soit inférieure à 0,05 de la section de passage du tuyau de sortie, on se trouve devant la nécessité d'augmenter la puissance des souffleries, ce qui conduit, le débit des poussières étant prédéterminé, à une consommation élevée de l'énergie nécessaire à l'aération desdites poussières. Si la section totale est supérieure à 0,20 de la section de passage du tuyau de sortie, on'arrive pratiquement pas à améliorer la prédsion de dosage du fait de la faible différence de pression entre la chambre d'aération et le conduit de sortie. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifsEavec références aux dessins annexés dans lesquels - la figure I représente l'alimentateur aérateur pour amener du charbon pulvérisé dans un haut fourneau (vued'ensemble et en coupe longitudinale), réalisé conformément à l'invention - la figure 2 représente la partie encerclée I de la figure 1, où l'on voit le tuyau de sortie muni d'ouvertures de chargement et la douille avec ses orifices calibrés en position de fonctionnement (vue à échelle agrandit, en coupe longitudinale) - les figures 3, 4 et 5 représentent chacune un mode de réalisation de l'élément de fermeture et de dosage (douille) associé au tuyau de sortie en cours de fonctionnement (en coupe transversale). L'alimentateur aérateur pour amener du charbon pulvérisé dans un haut fourneau comprend une chambre d'aération 1 (voir la figure 1), munie d'une grille de répartition de gaz 2, un collecteur 3 et un conduit 4 d'alimentation en air. Un tuyau 5 de sortie débouche dans la chambre d'aération, lequel tuyauprésente latéralement une ouverture de chargement 6. Dans le tuyau de sortie 5 est disposé un élément de fermeture et de dosage, qui est, en l'occurrence, une douille orientable 7 reliée à une tige creuse 8 dont l autre bout sort de la cavité du tuyau 5 à travers une garniture 9. Le bout de la tige creuse 8 est obturé et porte un levier 10 à l'aide duquel on effectue la rotation de la tige 8 et, par là même, l'orientation de la douille 7. Pour que l'air puisse passer à l'intérieur de la douille 7, des ouvertures Il sont ménagées dans les parois latérales de la tige 8. La douille 7 présente plusieurs orifices calibrés 12 communiquant périodiquement avec les ouvertures de chargement 6 du tuyau de sortie 5, en assurant ainsi le débit prévu des poussières de charbon. Cette conception de l'alimentateur aérateur permet d'élever la précision de dosage du fait que les poussières de charbon arrivent dans le tuyau de sortie directement par la douille. La surface de contact de la douille et du tuyau nbst pas exposée à l'usure, ce qui prévient tout échappement incontrôlé des gaz entre lesdits douille et tuyaux. Comme il ressort bien de la figure 4, le tuyau de sortie 5 peut être pourvu d'une ouverture de chargement supplémentaire 13 en regard o-u Xpréférence diamétralement opposée à celle de la première ouverture, tandis que les orifices 12 de la douille 7 peuvent être réalisés deux par deux de façon symétrique. Cela permet d'amener les poussières de charbon dans la douille en deux courants opposés, et, par là même, de diminuer sensiblement l'usure de ladite douille et d'élever la différence de pression entre la chambre d'aération et le tuyau de sortie, d'où une mesure plus précise de la dose de poussières de charbon à amener dans le haut fourneau. La figure 5 représente une autre mode de réalisation, en conformité duquel des pièces d'insertion 14 sont engagées dans les orifices calibrées 12 de la douille 7. Les pièces d'insertion mentionnées sont réalisées en matériau résis tnt à l'usure, par exemple en métallocéramique. Dans les pièces 14 sont ménagées des canaux 15, la section totale de chacune des paires des canaux diamétralement opposés 15 se trouvant sensiblement dans les limites de 0,05 à 0,20 de la section de passage du tuyau de sortie 5. Comme mentionné plus haut, la réduction de la section totale des canaux 15 au-dessous de 0,05 de la section de passage du tuyau de sortie est à éviter, car cela oblige à recourir à des souffleries plus puissantes pour assurer un débit donné des poussières, ou bien, ce qui revient au même, conduit à une consommation élevée d'énergie. Quand la section totale des canaux est supérieure à 0,20 de la section de passage du tuyau de sortie, on arrive pratiquement pas à améliorer la précision de dosage du fait de la faible difference de pression entre la chambre d'aération et le tuyau de sortie. L'appareil fonctionne de la manière suivante. Le collecteur 3 reçoit par le conduit 4 (voir les figures 1, 2 et 3) un gaz d'aération, par exemple de l'air, avec un débit d'environ 5 à environ 15 % de celui du gaz transporteur. Le charbon pulvérisé se trouvant au-dessus de la grille 2 de répartition de gaz passe à l'état pseudoliquide. Quand l'un des orifices calibrés 12 de la douille 7 coïncide avec l'ouverture de chargement 6, le charbon pulvérisé arrive dans le tuyau de sortie 5 d'où, entraîné par le gaz transporteur arrivant à travers les ouvertures Il de la tige creuse 8, il est dirigé vers les tuyères du haut fourneau. Dans la variante de réalisation, objet de la figure 4acomportant une ouverture de chargement 13 supplémentaire ménagée dans le tuyau 5, les poussières de charbon arrivent à l'intérieur de la douille 7 en deux flux à contre-courant l'un de l'autre et s'engagent dans le tuyau 5 à une vitesse (mesurée sur la surface intérieure de la douille) proche de zéro,ce qui contribue à diminuer l'usure dela douille 7 grâce à ce qui vient d' être dit, on arrive à obtenir une différence de pression entre la chambre 1 et le tuyau 5 plus importante, par exemple de 2.105Pa, ce qui dépasse sensiblement la valeur des pulsations de pression dans les tuyères du haut fourneau et dans les conduits (environ 1.104 à 2.104Pa.) L'effet des pulsations exercé sur la résistance hyd m Aique de tout le système alimentateurconduit-tuyère est de ce fait insignifiant. Les avantages mentionnés permettent d'obtenir une haute précision de dosage des poussières de charbon arrivant auxtuyères du haut fourneau. REVENDICATIONS 1. Alimentateur-aérateur pour amener du charbon pulvérisé dans un haut fourneau, du type comprenant une chambre d'aération munie d'une grille de répartition de gaz disposée en travers de ladite chambre, un tuyau de sortie présentant une ouverture de chargement ménagée dans la paroi latérale de son bout disposé dans la chambre d'aération, ainsi qu'un élément de fermeture et de dosage engagé télescopiquement dans ledit tuyau et muni d'une tige creuse, cet élément étant adapté pour obturer périodiquement l'ouverture de chargement, caractérisé en ce que son élément de fermeture et de dosage (7) se présente sous forme d'une douille orientable munie d'orifices calibrés (12) mis en communication à tour de rôle avec l'ouverture de chargement (6) du tuyau de sortie (5). 2. Alimentateur-aérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le tuyau de sortie (5) est ménagée, en regard de l'ouverture de chargement précitée, une ouverture de chargement supplémentaire (13), les orifices calibrés de la douille étant disposés deux par deux d'une manière symétrique. 3. Alimentateur-aérateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans les orifices calibrés (12) de la douille (7) sont engagées des pièces d'insertion (14) résistants à l'usure et munies de canaux (15), la section totale de chaque paire de canaux (15) diamétralement opposés se trouvant dans les limites de 0,05 à 0,20 de la section de passage du tuyau de sortie (5).