Brevet FR2857028A1 — publié le 20050107

Procédé de rénovation d'un haut-fourneau La présente invention concerne la réalisation d'un haut-fourneau tout oxygène dans lequel l'air aujourd'hui injecté dans le haut-fourneau est remplacé par de l'oxygène (avec une teneur en oxygène supérieure à 50 % vol, préférablement 80 % 02 et même 95 % vol d'oxygène). Dans le cas de la rénovation d'un haut-fourneau classique (dans lequel le vent est de l'air ou de l'air enrichi jusqu'à 35 % vol en oxygène) en un haut-fourneau tout oxygène , on peut ainsi réutiliser la (ou les) soufflante(s) d'air existante(s) (du haut-fourneau), qui n'a plus d'utilité pour le sidérurgiste pour fournir tout ou partie de l'air de l'unité de séparation d'air qui produit tout ou partie de l'oxygène du (ou des) haut(s)-fourneau(x). La soufflante d'air existante n'a plus d'utilité pour le sidérurgiste car en marche normale du haut-fourneau tout oxygène, soit on n'injecte plus du tout d'air dans le haut-fourneau, soit on injecte une très faible quantité d'air (moins de 25 % de la capacité de la soufflante) pour diluer l'oxygène, et la soufflante existante est alors en dessous de sa capacité minimum de fonctionnement, si bien qu'elle doit être utilisée soit en recyclant une partie de l'air qu'elle délivre, soit en mettant à l'air libre une partie de cet air comprimé. Ce mode de fonctionnement représente donc un coût énergétique supérieur au coût habituel avec une perte d'énergie inutile. Selon l'invention on réalise un procédé de rénovation d'un haut-fourneau alimenté en air par un compresseur (ou une soufflante) qui délivre de l'air comprimé à une pression qui n'est pas supérieure à 5 x 105 P, qui est ensuite réchauffé par échange thermique avec les fumées issues du haut-fourneau, en remplaçant tout ou partie de l'air injecté dans le hautfourneau par de l'oxygène qui est engendré à partir d'une partie au moins de l'air comprimé engendré par le compresseur d'air et qui est envoyé à une unité de séparation des gaz de l'air qui délivre un gaz contenant plus de 50 % vol, de préférence plus de 80 % vol, plus préférentiellement plus de 95 % vol d'oxygène. Selon une variante de l'invention, une partie de l'air comprimé issu du premier compresseur d'air (soufflante), de préférence entre 10 et 50 % vol, est envoyée directement vers le haut-fourneau tandis que l'autre partie de l'air comprimé est envoyée vers un second compresseur qui délivre de l'air comprimé à une pression supérieure à 5 x 105 P à l'entrée de l'unité de séparation des gaz de l'air. Selon une autre variante, une partie au moins de l'oxygène fourni par l'unité de séparation des gaz de l'air est envoyée vers des moyens d'utilisation d'oxygène autres que ledit haut-fourneau. Selon encore une autre variante, l'unité de séparation des gaz de l'air produit également de l'azote et/ou de l'argon, l'azote produit étant de l'azote impur et/ou l'azote produit est utilisé pour transporter du charbon ou du coke et/ou pour diluer l'oxygène produit par ladite unité, notamment avant de l'envoyer au haut-fourneau. L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples de réalisation suivants donnés à titre non limitatif, conjointement avec les figures qui représentent: la figure 1, un haut-fourneau et son alimentation en air avant rénovation, - la figure 2, une première variante de rénovation de haut-fourneau, la figure 3, une seconde variante de rénovation de haut-fourneau. Sur la figure 1, est représenté un haut-fourneau classique avec sa soufflante d'air 1 qui alimente en air comprimé par la canalisation 2 les échangeurs de chaleur 3 (en général à une pression qui n'est pas supérieure à 5 x 105 P) injecté en 4 à la base du haut-fourneau 5 pour le chauffage de la charge. Sur la figure 2, la canalisation 2 d'air comprimé issu de la soufflante 1 est reliée à l'entrée d'une unité de séparation des gaz de l'air (ASU), par exemple une unité cryogénique bien connue de l'homme de métier ou une unité de production d'oxygène du type VSA fonctionnant par adsorption, bien connu également de l'homme de métier. Cette unité délivre de l'oxygène, éventuellement impur, mais qui contient plus de 50 % vol, de préférence plus de 80 % vol d'oxygène, plus préférentiellement plus de 88 %, voire 95 % vol d'oxygène. Cet oxygène, éventuellement dilué avec l'azote produit ou avec de l'air de manière à contenir au moins 50 % vol d'oxygène, est envoyé dans l'échangeur 3 puis dans le haut-fourneau 5, comme précédemment. La figure 3 est une variante dans laquelle une partie de l'air comprimé issu de la soufflante 1 est envoyé en partie directement via la vanne 21 (qui peut être ouverte ou fermée) dans la ligne 22, l'échangeur 3 et le haut-fourneau 5 et en partie vers un compresseur 20 qui va comprimer l'air de la soufflante à une pression supérieure à 5 x 105 P de manière à alimenter de préférence une unité cryogénique ASU 11 qui va délivrer au moins une partie de son oxygène dans la canalisation 22, une autre partie (éventuellement) dans la ligne 25 vers des moyens 26 d'utilisation d'oxygène, et de l'azote via la ligne 23 pour injecter du carbone généralement pulvérulent (charbon, coke) dans le haut-fourneau en 24, en tant que combustible pour chauffer la charge. REVENDICATIONS 1. Procédé de rénovation d'un haut-fourneau alimenté en air par un compresseur qui délivre de l'air comprimé à une pression qui n'est pas supérieure à 5 x 105 P qui est ensuite réchauffé par échange thermique avec les fumées issues du haut-fourneau, caractérisé en ce que l'on remplace tout ou partie de l'air injecté dans le haut-fourneau par de l'oxygène qui est engendré à partir d'une partie au moins de l'air comprimé engendré par le compresseur d'air et qui est envoyé à une unité de séparation des gaz de l'air qui délivre un gaz contenant plus de 80 % vol, de préférence plus de 95 % vol d'oxygène. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie de l'air comprimé issu du compresseur d'air, de préférence entre 10 et 50 % vol, est envoyée directement vers le haut-fourneau tandis que l'autre partie de l'air comprimé est envoyée vers un second compresseur qui délivre de l'air comprimé à une pression supérieure à 5 x 105 P à l'entrée de l'unité de séparation des gaz de l'air. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une partie au moins de l'oxygène fourni par l'unité de séparation des gaz de l'air est envoyée vers des moyens d'utilisation d'oxygène autres que ledit hautfourneau. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de séparation des gaz de l'air produit également de l'azote et/ou de l'argon. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'azote produit est impur. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'azote produit est utilisé pour transporter du charbon ou du coke et/ou pour diluer l'oxygène produit avant de l'envoyer au haut-fourneau.