Brevet FR2537709A1 — publié le 19840615

a 53 T To 9 PROCEDE ET INSTALLATION POUR REDUIRE LA PRESSION DE GAZ DE GUEULARD ET DE FOURS A CUVE D'UN ECHELON SUPERIEUR DE PRESSION L'invention concerne un procédé pour réduire la pression de gaz de gueulard d'un échelon supérieur de pression, et qui se dégage pendant l'alimentation de fours à cuve, notamment de hauts fourneaux dans les trémies dtéclusa-ge branchées en amont, lesquelles après l'alimentation, sont détendues les unes dans les autres ou bien dans un espace spécial de réception des gaz, après quoi les gaz sont évacués dans la libre atmosphère par l'intermédiaire d'un dispositif d'insonorisation. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans un exemple pratique, de tels gaz de gueulard se dégagent à des intervalles de temps de 150 secondes et occupent en fonction de la dimension du Tour, un volume de par exemple 1400 m normaux Considérée d'un point de vue relatif, cette quantité de gaz de gueulard chargée de poussière constitue un problème. L'élimination des gaz de gueulard compensés en pression est théoriquement 2537 ?O 9 possible selon deux principes Le premier prin- cipe consiste à évacuer dans la libre atmosphère les gaz de gueulard se dégageant de façon discontinue ou bien à le traiter plus complète- ment et à le soumettre à un processus d'utilisa- tion. L'état de la technique est un procédé selon le préambule initialement indiqué, qui est connu par le document DE-FS 29 45 045 La poussière contenue dans les gaz de gueulard est toutefois, après comme avant, au moins partiellement soufflée à l'air libre à travers le dispositif d'insonorisation. Le spécialiste pourrait sur la base de l'état de la technique, envisager de canaliser la quantité de gaz poussiéreux dégagée de façon discontinue dans une installation de dépoussiérage En admettant un volume de 60 m 3 de gaz poussiéreux, c'est-à-dire 1400 m 3 normaux, il pourrait se dégager jusqu'à 80 000 m 3 normaux qui seraient à traiter dans une installation de dépoussiérage L'installation de dépoussiérage devrait-en s'exprimant de façon générale, être environ 60 fois plus importante qu'il n'est néces- saire pour une installation exploitée de façon continue L'installation de dépoussiérage serait en conséquence relativement coûteuse, fonctionne- rait la plupart du temps sans être utilisée et entrainerait une consommation et des frais deêner- gie inutiles. Une autre méthode pour élimi- ner les gaz de gueulard chargés de poussière se dégageant avec compensation de pression, prévoit un dépoussiérage des gaz de gueulard d'un échelon de pression plus bas, dans un séparateur de 253 ? 109 poussière et la détente sur la contre pression du réseau de gaz de gueulard (DE-OS 30 26 019). L'ensemble des récipients de dépoussiérage devrait ici également être adapté à la quantité de ga'z se dégageant momentanément, c'est-à-dire qu'ici éga- lement, l'installation de dépoussiérage serait relativement coûteuse et en outre, problématique parce que une teneur en poussière correspondant à un gaz pur de degré élevé doit être obtenue En outre, ce système dit fermé nécessite une subdivision du dépoussiérage en préépuration et en post-épuration pour pouvoir introduire dans tous les cas, le gaz de gueulard compensé en pression de l'échelon de pression le plus bas dans un échelon intermédiaire dans le ré- seau de gaz de gueulard. Par rapport à cet état de la tech- nique, l'invention a pour but de créer un procédé économique pour l'évacuation de gaz de gueulard, provenant de la compensation de pression, avec dépous- siérage simultané. Ce but est atteint en ce que, dans une première phase, les gaz de gueulard chargés de poussière de l'échelon supérieur de pression sont canalisés dans un espace rempli d'air à pression nor- male et à température normale, auquel est raccordé le dispositif d'insonorisation, avec formation d'une onde de pression, tandis que, dans une seconde phase, ces gaz de gueulard éventuellement mélangés d'une partie d'air d'un échelon de pression plus bas, sont réaspirés de cet espace avec fermeture simultanée des soupapes dans les canalisations tubulaires de gaz de gueulard des trémies d'éclusage et sont ensuite amenés au processus de dépoussiérage De cette façon, seules des fractions des gaz de gueu- lard se dégageant à un instant donné de la compen- sation de pression, ont besoin d'être amenées à l'installation de dépoussiérage Pour cette raison, on peut renoncer à une installation de dépoussié- rage supplémentaire Les installations de dépoussié- rage existantes peuvent, en conséquence, être utili- sées sans être modifiées, ce qui aboutit à une rentabilité élevée de l'exploitation. Dans la réalisation de l'inven- tion, il est prévu que les gaz de gueulard chargés de poussière de l'échelon de pression le plus bas, sont mélangés en dehors de l'espace avec de l'air, le rapport du mélange air/gaz de gueulard étant réglé à la valeur 3:1 ou bien à une valeur-supé- rieure Ce rapport air/gaz de gueulard sécurise les gaz de brûleurs contre le risque d'explosion. Cette sécurité est avantageuse du point de vue d'une utilisation possible d'électrofiltres comme instal- lation de dépoussiérage. A partir-de là, le procédé est en outre amélioré en ce que l'espace rempli d'air à pression normale et à température ambiante est choisi au moins 30 % plus grand que le volume de gaz de gueu- lard libéré par détente Cette précaution empêche l'échappement de gaz de gueulard chargés de poussière hors du dispositif d'insonorisation. Une autre amélioration de l'inven- tion consiste en ce que la mise en marche du processus d'aspiration des gaz de gueulard après expulsion de l'air hors du dispositif d'insonorisation, commence au plus tard après 5 secondes Ainsi, du temps est ménagé dans le déroulement du procédé sans avoir à augmenter les trémies d'éclusage En outre, il est crée une certaine zone de sécurité pour empêcher que des gaz de gueulard chargés de poussière puissent sortir à l'air libre hors du dispositif d'insonorisation. Le procédé conforme à l'invention est en outre amélioré en ce que, pendant la seconde phase, c'est-à-dire pendant la ré-aspiration, de l'eau est pulvérisée dans l'espace par l'intermédiaire de buses L'introduction d'eau sert à maintenir la pro- preté de l'espace dans lequel se déplace l'onde de pression des gaz de gueulard, dont le sens de dépla- cement est ultérieurement inversé. Ltinstallation pour la mise en oeuvre du procédé est équipée de plusieurs espaces de réception des gaz, reliés au moyen de canalisations tubulaires de compensation de pression pour les gaz de gueulard à l'échelon de pression supérieur, et respectivement d'une canalisation tubulaire pour les gaz de brûleurs de l'échelon de pression le plus bas, susceptible d'être reliée à un dispositif deinsono- risation et d'être isolée au moyen d'organes de fermeture. Dans le cas d'une telle installa- tion, il est avantageux qu'un tube d'accumulation soit raccordé entre le dispositif d'insonorisation et les organes de fermeture prévus dans les canalisa- tions tubulaires de gaz de gueulard, ce tube d 9 accu- mutation comportant au moins un volume égal à 1,3 fois celui des gaz de gueulard qui se dégagent, tandis que le tube d'accumulation est raccordé à un dispositif d'aspiration à son extrémité opposée au dispositif d'insonorisation L'étendue longitudinale de l'espace précité enforme de tube d'accumulation, ne provoque qu'un mélange réduit des gaz de gueulard avec Pair pur dans la zone de contact de l'onde de pression. En outre, la formation d'un front uniforme de l'onde de pression, est favorisée par le tube d'accumula- tion. Dans la réalisation de l'invention, il est prévu qu'un organe de réglage de débit est disposé entre le dispositif d'aspiration et le tube d'accumulation On empêche ainsi que l'onde de pres- sion pénètre dans le système d'aspiration Cette précaution sert en outre, à doser les gaz de gueulard par rapport à l'air aspiré. Une autre amélioration de l'invention, consiste à prévoir un emplacement de mesure du débit respectivement à l'intérieur de la canalisation tubulaire et à l'intérieur de la cana- lisation d'aspiration Ces emplacements de mesure du débit servent à surveiller le dosage de l'air aspiré ou bien d'un gaz aspiré par rapport aux gaz de gueulard. Une autre amélioration de l'in- vention consiste à prévoir une chambre de mélange au débouché de la canalisation tubulaire dans la canalisation d'aspiration Cette chambre de mélange évite la formation de trainées de gaz qui pour- raient contribuer à une déflagration. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, il est prévu un séparateur de gouttes à l'intérieur du tube d'accumulation Ce séparateur de gouttes présente l'avantage que l'eau injectée ne parvient pas au système d'aspiration. L'invention peut être mise en oeuvre en s'adaptant à des installations existantes. Il est utile à cet effet, que la canalisation tubu- laire d'aspiration soit intégrée dans une instal- lation de dépoussiérage de l'ensemble de hauts- fourneaux Une installation spéciale de dépoussié- rage comme dans le cas connu, n'est en conséquence pas nécessaire. Cette intégration de la cana- lisation tubulaire d'aspiration s'effectue selon une autre proposition, en ce que cette canalisation tubulaire d'aspiration soit raccordée à un dépous- siérage des Halles de coulée de l'installation de hauts-fourneaux Un tel raccordement est particuliè- rement avantageux, parce que, de toutes façons, dans ce dépoussiérage des Halles de coulée, une grande quantité d'air évacuée est disponible. Un exemple de réalisation 0 de l'invention est représenté sur les dessins à l'aide desquels le procédé et l'installation vont être décrits ci-après. La figure unique des dessins est une coupe transversale schématique de la partie supérieure d'un haut-fourneau et des parties de l'installation pour la compensation de pression entre les trémies d'éclusage et les parties intéressant l'invention, pour la réduction de pression des gaz de gueulard compensés en pression. Comme four à cuve est représenté le haut-fourneau 1 exploité selon le procédé à haute pression Les tubes d'extraction des gaz de gueulard ne sont pas représentés sur le dessin car ils ne sont pas en relation directe avec l'invention Sur la tête la du four se trouve la fermeture 2 du gueulard Cette fermeture est essen- tiellement constituée des trémies d'éclusage 3 et 4 avec les organes d'étanchement décrits ci- après A chaque trémie d'éclusage 3 ou 4 est,associé un entonnoir de remplissage 5 ou 6 Les trémies d'é- clusage 3 et 4 sont susceptibles d'Utre isolées de l'atmosphère libre au moyen de clapets d'étanchement 7 et 8 A la sortie de chaque trémie d'éclusage 3 ou 4, se trouvent des clapets diétanchement 9 et T O et respectivement des clapets 11 de retenue du produit approvisionné. A partir d'une installation classique de dépoussiérage, non représentée plus en détail, du gaz de gueulard épuré est introduit par la canalisation tubulaire 13 et par les canali- sations tubulaires dérivées 13 a dans les trémies d'éclusage 3 ou 4, pour établir la pression néces- saire jusqu'à ce que soit atteinte la pression de gaz qui règne dans le haut-fourneau 1 Pour l'éta- blissement ou la coupure d'alimentation en gaz épuré, des dispositifs de fermeture 14 ou 15 se trouvent respectivement sur les parties de canalisations tubulaires considérées Sur les dérivations 16 ou 7, est raccordée la canalisation tubulaire 18 de compensation de la pression qui relie les deux trémies d'éclusage 3 et 4 pour détendre la pression plus élevée d'une trémie d'éclusage dans l'autre trémie d'éclusage Chacune des d êix trémies d'éclu- sage 3 ou 4 peut être isolée de l'ensemble du système de canalisations tubulaires au moyen des dispositifs de fermeture 19 ou 20 Le courant de gaz se déplaçant dans la canalisation tubulaire 13, dans les canalisations dérivées '3 a ou bien dans la canalisation tubulaire de compensation de la pression 18, passe dans un sens d'écoulement opposé à travens la canalisation tubulaire de dérivation 18 a Pour le branchement en sens opposé de l'écoulement du gaz, on utilise les paires de dispositifs de fermeture 21 a et 21 b Les parties de l'installation décrites jusqu'à maintement servent uniquement à la compensation de la pression ( de par exemple 2,5 bars) entre les trémies d'éclusage 3 et 4 des gaz de gueulard se trouvant dans le haut-fourneau 1. Dès que la trémie d'éclusage 4 désormais complètement vidée, doit être remplie de minerai et de fondant, la pression abaissée par exemple à 1,8 bar daçis la trémie d'éclusage 4 doit être finalement détendue à 1 bar pour pouvoir ouvrir sans effort important le clapet d'étanche- ment 8. Dans cette situation qui se répète fréquemment au cours d'une heure, et ceci o de façon constamment alternative pour les trémies d'éclusage 3 et 4, lorsque les clapets d'étanchement 8 et 10 sont fermés-, les dispositifs de fermeture sont fermés, la soupape 22 a est ouverte, de sorte que les gaz de gueulard chargés en poussière accu- mulés dans la trémie d'éclusage 4, pénètrent avec formation d'une-onde de pression à travers la cana- lisation tubulaire 23 a des trémies d'éclusage dans le tube d'accumulation 24, traverse ce tube d 2 accu- mulation 24 et après environ 5 secondes, parvient jusqu'à la position 24 a o elle pousse en atmosphère libre à travers le dispositif d'insonorisation 25 l'air se trouvant devant les gaz de gueulard L'air se déplace alors dans la direction de la flèche a Le déplacement de l'impulsion des gaz de gueulard est admis jusque dans la zone de mélange 26 à partir de laquelle on suppose que les gaz de gueulard chargés de poussière se mélangent avec de l'air pur. A partir de là, s'effectue la fermeture de la canalisation tubulaire 23 a des gaz de gueulard par l'intermédiaire de la soupape 22 a et l'ouverture de l'organe de réglage du débit 27 qui, en pratique, est constitué par un clapet tubulaire installé dans la canalisation tubulaire 28 La canalisation tubulaire 28 est raccordée au dispositif d'aspiration 29 et à l'extrémité 24 a du tube d'accumulation 24. Un processus analogue pour la trémie d'éclusage 3 s'effectue par l'intermédiaire des parties correspondantes de l'installation: les clapets d'étanchement 7 et 9 sont alors fermés La soupppe 22 b est ouverte et l'onde de pression se déplace à travers la canalisation tubulaire 23 b des gaz de gueulard de la trémie d'éclusage dans le tube d'accumulation 24 Ici également, la masse d'air se déplace alors dans l'atmosphère libre dans la direc- tion de la flèche 25 a à travers le dispositif d'insonorisation 25 Le déroulement ultérieur du procédé s'effectue comme déjà décrit après la ferme- ture de la canalisation tubulaire 23 b des gaz de gueulard par l'intermédiaire de la soupape 22 b. Le dispositif d'aspiration 29 n'est pas représenté plus en détail car il est une partie constitutive de l'installation du haut-four- neau et il peut être constitué des différents organes oui engendrent la dépression d'un gaz tel que par exemple de l'air ou de l'azote Les gaz de gueulard chargés de poussière qui ont été amenés sont introduits dans la canalisation tubulaire d'as- piration 30 d'une installation de dépoussiérage (non représentée) A l'intérieur de la canalisation tubulaire 28 et de la canalisation tubulaire d'aspi- ration 30 est respectivement disposé un emplacement de mesure du débit 31 constitué par exemple d'une buse de mesure Venturi Au débouché 32 de la canalisa- tion tubulaire 28 dans la canalisation tubulaire d'aspiration 30, il est prévu la chambre de mélange 33. Le rapport de mélange de l'air au gaz de gueulard est réglé à cet emplacement au Z 537709 moyen de l'organe de réglage de débit 27 à une valeur 3: 1 ou bien à une valeur supérieure, pour éviter des déflagrations, bien que celles-ci ne soient pas dangereuses étant donné l'épaisseur - appropriée des parois du tube d'accumulation 24, ou bien de la chambre de mélange 33, ou bien d'au- tres organes. A l'intérieur du tube d'accu- mulatian 24 est prévu le séparateur de gouttes 34 associé à la buse d'eau 34 a Le séparateur de gouttes 34 ou bien la buse d'eau 34 a ne sont en fonctionnement que lorsque l'onde de pression a démarré En vue de rincer des résidus de poussière, de l'eau est injectée au moyen de la buse 35 Cette injection d'eau par la buse 35 s'effectue toutefois seulement lors de la réaspiration des gaz de gueu- lard, c'est-à-dire lorsque le dispositif d'aspira- tion 29 est en fonctionnement et exerce son action sur les gaz de gueulard dans le tube d'accumulation 24 Un certain dépoussiérage s'effectue déjà alors à l'intérieur du tube d'accumulation 24, l'eau en même temps que la poussière pouvant être évacuée par des tubulures d'évacuation d'eau 36. La canalisation tubulaire d'as- pirption 30 peut être raccordée à un dépoussiérage des Halles de coulée par des emplacements d'aspiration Pux trous de coulée, nu carnenu, à la rigole de dé- chprgement de fer brut du transfert de la bande de chargement et à la trémie de chargement située à cet emplacement, si bien qu'une très grande puissance d'aspiration est disponible Le gaz aspiré par ta canalisation tubulaire 28 fait passer à nouveau de l'air pur à travers le dispositif d'insonorisation 25 en direction de la flèche 25 b. Grace à cette aspiration de longue durée d'air frais, il est possible de rincer plusieurs fois le tube d'ac- cumulntion 24, si bien que l'on est assuré qu'aucun résidu de gpz de gueulard n'est demeuré dans le tube d'nccumulation lors de la prochaine impulsion de gpz de gueulprd compensé en pression. REVENDICATIONS 1 Procédé pour réduire la pression de gaz de gueulard d'un échelon supérieur de pression, et oui se dégage pendant l'alimenta- tion de fours à cuve, notamment de hauts fourneaux dans les trémies d'éclusage branchées en amont, lesouelles 1 près l'alimentation/sont détendues les unes dans les autres ou bien dans un espace spécial de réception des gaz après quoi les gaz sont évocués dans la libre Atmosphère par l'inter- médiaire d'un dispositif d'insonorisation, procédé caractérisé en ce que dans une première phase, les gaz de gueulard chargés de poussière de l'échelon supérieur de pression sont canalisés dans un, espace rempli d'air à pression normale et à tempé- rature normale, auquel est raccordé le dispositif d'insonorisation, avec formation d'une onde de Dression tandis que dans une seconde phase, ces gaz de gueulard éventuellement mélangés d'une partie d'air d'un échelon de pression plus bas, sont réas- pirés de cet espace avec fermeture simultanée des soupapes dans les canalisations tubulaires de gaz de gueulard des trémies d'éclusage, et sont ensuite amenés à un processus de dépoussiérageo 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gaz de gueulard chargés de poussière de l'échelon de pression plus bas sont mélangés à l'extérieur de l'espace -vec de l'air, le rapport de mélange air,/gaz de gueulard étant réglé à 3 * 1 ou bien à une voleur supérieure. 3 Procédé selon l'une quelcon- que des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'espace rempli d'air à la pression normale et à la température ambiante, est choisi de façon qu'il soit Pu moins 30 % supérieur au volume des gaz de gueulard libérés par la détente. 4 Procédé selon l'une quel- conque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la mise en route du Drocessus d'aspiration des gaz de gueulard -près expulsion de l'air du dis- positif d'insonorisation s'effectue au plus tard pprès 5 secondes. Procédé selon l'une quel- conque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que pend-nt la seconde phase,-c'est-à-dire pendant la ré-spiration, de l'eau est pulvérisée dans cet espace par l'intermédiaire de buses. 6 Installation pour la mise en oeuvre du orocédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 5, avec plusieurs espaces de-réception des gaz reliés à l'échelon supérieur de pression par plusieurs canalisations tubulaires d'équilibrage de Dression pour les gaz de gueulard, et avec respec- tivement une canalisation tubulaire de gaz de gueulard pour les gaz de gueulard de l'échelon de pression plus bas, susceptible d'être reliée à un dispositif d'insonorisation et susceptible d'être isolée Pu moyen d'organes de fermeture, installation caractérisée en ce que, entre le dispositif d'inso- nor'sation ( 25) et les organes de fermeture ( 22 a, 22 b) prévus sur les canalisations tubulaires ( 23 a, 23 b) de gp 7 de gueulard, est raccordé un tube d'accumula- tion ( 24 ', ayant nu moins un volume correspondant à 1,3 fois le volume des gaz de gueulard s'échappant, tandis nue ce tube d'accumulatinn ( 24 ' est raccordé à un dispositif d'aspiration ( 29 \ à son extrémité ( 24 a opposée au dispositif d'insonorisation ( 25). 7 Installation selon la reven- dicption 6, caractérisée en ce qu'entre le dispositif d'pspirption ( 29) et le tube d'accumulation ( 24) un org Pne de régl Pge du débit ( 27) est disposé dans la cpn Plisption tubulaire ( 28 % 8 Installation selon l'une quelconoue des revendications 6 et 7, caractérisée en ce ou'un emplacement de mesure du débit ( 31) est respectivement prévu à l'intérieur de la cana- lisption tubulaire ( 28 % et de la canalisation tubulaire d'aspiration ( 30). 9 Installation selon l'une ouelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que, Su débouché ( 32) de la canalisation tubulaire ( 28 i dnns la canalisation tubulaire d'as- pirption ( 301 il est prévu une chambre de mélange ( 33 '. Installation selon les revendications 6 à 9, caractérisée en ce que, à l'intérieur du tube d'accumulation ( 24 h, il est prévu un séparateur de gouttes ( 34 %. 11 Installation selon les revendications 6 à 10, caractérisée en ce que la canalisation tubulaire d'aspiration ( 30) est inté- grée dans une installation de dépoussiérage de l'ensemble de hauts-fourneaux. 12 Installation selon les revendications 6 à 11, caractérisée en ce que la cpnpli st'on tubulaire d'aspiration ( 30) est rac- cordée à un dépoussiérage du halle de fonderie de l'inst>tllation de hauts-fourne Pux.