Brevet FR2765889A1 — publié le 19990115

La présente invention est relative à un procédé et une installation d'alimentation d'un haut fourneau. Un haut fourneau est alimenté à sa base par une grande quantité d'air, éventuellement enrichie en oxygène, appelée vent . Ce vent est généralement comprimé à une pression souvent comprise entre 3 et 6 bars par un ou plusieurs compresseurs axiaux appelés soufflantes . Ces compresseurs n'étant pas équipés de réfrigérant inter-étage, la compression alors réalisée est de type adiabatique et une partie de l'énergie dépensée sert à chauffer le vent qui ainsi comprimé sort de la soufflante à une température comprise entre 1 50 C et 250"C. La quantité d'eau contenue dans le vent correspond dans ce cas à la quantité d'eau contenue dans l'air ambiant. L'invention a pour but de diminuer la consommation énergétique du compresseur qui alimente un haut fourneau. Un autre but de l'invention est de réduire le coût en investissement de l'installation. Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé d'alimentation d'un haut fourneau caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'air ou de l'air enrichi en oxygène destiné au haut fourneau provient d'un compresseur à N étages de compression ayant au moins un étage à compression isotherme. Selon d'autres aspects de l'invention: - de l'air éventuellement enrichi en oxygène provenant du compresseur isotherme est envoyé à un moyen de chauffage en amont du haut fourneau, - le dernier étage de compression est à compression isotherme, - une partie de l'air provenant du compresseur est envoyée à un appareil de séparation d'air produisant au moins un gaz de l'air, - un gaz de l'air provenant de l'appareil de séparation d'air est envoyé au haut fourneau. Selon un autre objet de l'invention, il est prévu une installation d'alimentation d'un haut fourneau comprenant des moyens de compression d'air éventuellement enrichi en oxygène destiné au haut fourneau, caractérisée en ce que ces moyens comprennent un compresseur à N étages de compression ayant au moins un étage à compression isotherme. Selon d'autres aspects de l'invention: - les moyens de compression sont constitués par un compresseur de type centrifuge, - des moyens de chauffage de l'air sont en aval des moyens de compression et en amont du haut fourneau - des moyens de réfrigération sont en aval du N-1 ème étage ou en aval du dernier étage, - les moyens de refroidissement de l'air provenant des moyens de compression sont constitués par un réfrigérant à contact direct ou indirect, - I'air des moyens de compression est envoyé à un appareil de séparation d'air produisant au moins un gaz de l'air, - un gaz de l'air de l'appareil de séparation d'air est envoyé au haut fourneau. D'autres détails de l'invention seront maintenant illustrés dans les figures suivantes: Dans la figure 1, de l'air destiné à un haut fourneau 1 est comprimé à entre 3 et 6 bar dans un compresseur isotherme 3, équipé de réfrigérants interétages 5. Une partie de la vapeur d'eau contenue dans l'air sera éliminée par condensation lors du passage dans ces réfrigérants 5. L'air sort du compresseur à environ 100 "C et peut éventuellement être refroidi par un systéme de réfrigération adapté, tel qu'un réfrigérant à eau 6. L'air ainsi séché est chauffé dans des Cowpers 7 jusqu'à 1000 "C, avant d'être injecté dans le haut fourneau 1. Comme on voit à la figure 2, une partie de l'air provenant du compresseur isotherme 3 peut être prise en amont des Cowpers 7 et envoyée à un appareil de séparation d'air 9 comprenant des colonnes de distillation d'air. L'oxygène produit par cet appareil peut enrichir l'air destiné au haut fourneau et se chauffe avec cet air dans les Cowpers 7. D'autres types d'appareil de séparation d'air peuvent évidemment être utilisés. L'appareil de séparation d'air 9 peut donc être alimenté entièrement ou partiellement à partir du compresseur isotherme. Ce compresseur peut être du type centrifuge. A la figure 3, le haut fourneau est alimenté par de l'air provenant d'un compresseur centrifuge 11, n'ayant pas de réfrigération inter-étages. La compression est donc du type adiabatique. L'intérêt de cette invention est de permettre un abaissement sensible du coût de fabrication de la fonte produit par le haut fourneau. Les facteurs participant à cette baisse sont les suivants: - la diminution de la consommation énergétique de la soufflante par utilisation de compresseurs isothermes consommant beaucoup moins d'énergie que les compresseurs adiabatiques pour comprimer un même débit d'air à une pression donnée; - I'utilisation éventuelle de compresseurs centrifuges moins chers en investissement que les compresseurs axiaux habituellement installés pour cette application; - la diminution de la consommation de coke dans le haut fourneau du fait du séchage partiel du vent réalisé par condensation d'une partie de la vapeur d'eau contenue dans l'air. Ce séchage permet d'éviter la réaction endothermique de réduction de la vapeur d'eau en hydrogène dans la zone d'élaboration du haut fourneau et limite de la sorte la consommation de coke. Le séchage est réalisé par condensation de la vapeur d'eau lors du passage de l'air dans les réfrigérants inter-étages du compresseur isotherme et éventuellement dans le réfrigérant final de la soufflante lorsque l'installation de ce réfrigérant est économiquement intéressante. L'air sera dans ce cas injecté dans les Cowpers à une température plus faible que dans le cas d'utilisation d'une soufflante adiabatique ce qui entraînera une augmentation de la consommation de combustible nécessaire au chauffage du vent pour les installations comportant un récupérateur de chaleur sur les fumées sortant des Cowpers . Comme dans la majorité des cas, les fumées sont mises à l'air à une température supérieure à 250 "C, une alimentation des Cowpers avec de l'air venant d'un compresseur isotherme, éventuellement réfrigéré, aura en fait pour conséquence d'abaisser la température de mise à l'air des fumées mais ne générera pas d'augmentation (ou augmentation limitée) de la consommation de combustible pour le chauffage du vent. - en alternative, I'alimentation d'une unité de séparation d'air à partir de cette même soufflante isotherme permettra de produire au moins un gaz de l'air pour les besoins du haut fourneau et/ou d'autres consommateurs en bénéficiant d'une synergie au niveau de la compression d'air permettant ainsi une baisse de l'investissement global et par voie de conséquence une baisse du coût des gaz ainsi produits. REVENDICATIONS 1. Procédé d'alimentation d'un haut fourneau (1) caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'air ou de l'air enrichi en oxygène destiné au haut fourneau provient d'un compresseur à N étages de compression ayant au moins un étage à compression isotherme (3). 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel de l'air éventuellement enrichi en oxygène provenant du compresseur isotherme (3) est envoyé à un moyen de chauffage (7) en amont du haut fourneau. 3. Procédé selon la revendication 2 dans lequel le dernier étage de compression est à compression isotherme. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel une partie de l'air provenant du compresseur est envoyée à un appareil de séparation d'air (9) produisant au moins un gaz de l'air. 5. Procédé selon la revendication 4 dans lequel un gaz de l'air provenant de l'appareil de séparation d'air (9) est envoyé au haut fourneau (1). 6. Installation d'alimentation d'un haut fourneau (1) comprenant des moyens de compression d'air éventuellement enrichi en oxygène destiné au haut fourneau, caractérisée en ce que ces moyens comprennent un compresseur à N étages de compression ayant au moins un étage à compression isotherme (3). 7. Installation selon la revendication 6 dans laquelle les moyens de compression sont constitués par un compresseur de type centrifuge (3). 8. Installation selon la revendication 6 ou 7 comprenant des moyens de chauffage (7) de l'air en aval des moyens de compression et en amont du haut fourneau. 9. Installation selon la revendication 6, 7 ou 8 comprenant des moyens de réfrigération (6) du dernier étage de compression. 10. Installation selon la revendication 9 dans laquelle les moyens de réfrigération (6) de l'air provenant des moyens de compression sont constitués par un réfrigérant à contact direct ou indirect. 11. Installation selon l'une des revendications 6 à 10 comprenant des moyens pour envoyer de l'air des moyens de compression à un appareil de séparation d'air (9) produisant au moins un gaz de l'air. 12. Installation selon la revendication 11 comprenant des moyens pour envoyer un gaz de l'air de l'appareil de séparation d'air (9) au haut fourneau (1). 13.lnstallation d'alimentation d'un haut fourneau (1) comprenant des moyens de compression d'air éventuellement enrichi en oxygène destiné au haut fourneau caractérisée en ce que ces moyens comprennent une compresseur adiabatique centrifuge (lui).