Procédé d'injection d'un combustible solide dans un four de réduction de minerais.
La présente invention concerne un procédé d'injection d'un combustible solide dans un four de réduction de minerais, en particulier dans un haut fourneau.
La description qui va suivre fera plus spécialement référence à l'injection de charbon pulvérisé dans un haut fourneau de production de fonte par réduction de minerais de fer. Cette description particulière n'entraîne cependant aucune limitation de l'invention, qui peut s'appliquer avec intérêt à l'injection de tout type de combustible solide, par exemple charbon, coke ou lignite, dans un four de réduction de minerais.
Depuis de nombreuses années déjà, on cherche à réduire la mise au mille de coke au haut fourneau, c'est-à-dire la quantité de coke nécessaire à la production d'une tonne de fonte.
Pour des raisons économiques, une telle diminution de la consommation de coke est généralement obtenue, à l'heure actuelle, par l'injection de charbon pulvérisé au niveau des tuyères à vent, combinée le plus souvént à une augmentation de la température et/ou de la teneur en oxygène du vent. Pour fixer les idées, le vent chaud présente couramment une température de 1100'C à 1300[deg.]C et une teneur en oxygène comprise entre 21 % et 30 %.
Des procédés récents, décrits notamment dans les documents de brebrevet BE-A-08700853 et BE-A-08700928, proposent d'injecter au niveau des tuyères principales d'un four à cuve, un combustible auxiliaire solide accompagné d'un comburant très riche en oxygène, qui se trouve à la température ambiante.
Cette technique présente certains inconvénients, en particulier une vitesse d'inflammation et de combustion relativement faible du combustible solide, due notamment au fait que la température des ma-tières injectées (combustible solide, comburant) est inférieure à leur température d'inflammation. De plus, la flamme ainsi obtenue n'est pas toujours suffisamment stable.
Pour remédier à ces inconvénients, il a déjà été proposé, notamment par la demande de brevet BE-A-08701383, de provoquer le déclenchement de la combustion d'au moins une partie du combustible solide avant son injection dans le four à cuve. A cet effet, on expose ladite partie du combustible solide à une flamme pilote obtenue par combustion d'un combustible gazeux tel que du gaz de gueulard ou du gaz de four à coke.
Cette technique conduit certes à des résultats intéressants et elle permet de ne pas perturber l'équilibre thermique du four par l'injection de matières relativement froides.
Il est cependant apparu, lors d'essais ultérieurs, qu'une telle flamme pilote est particulièrement efficace lorsqu'elle est produite par combustion d'un gaz riche en hydrogène.
La présente invention a pour objet de proposer un procédé avec lequel il est possible de réaliser ces conditions et d'augmenter ainsi l'efficacité 'de la flamme pilote.
Conformément à la présente invention, un procédé d'injection d'un combustible solide dans un four de réduction de minerais, dans lequel on provoque le déclenchement de la combustion d'au moins une partie dudit combustible solide, avant son injection dans ledit four, au moyen d'une flamme pilote formée par la combustion d'un combustible gazeux, est caractérisé en ce que ledit combustible gazeux contient au moins 30 % en volume d'hydrogène.
Parmi les combustibles gazeux utilisables dans ce procédé on peut citer, l'hydrogène pur ou sensiblement pur, ainsi que les mélanges gazeux combustibles dont la teneur en hydrogène atteint au moins la valeur précitée.
Les diverses caractéristiques du procédé de la demande de brevet BE-A-08701383 précitée sont également applicables dans le cas de la présente invention. Il suffira de rappeler ici ces caractéristiques, qui pourront d'ailleurs être associées selon toutes les combinaisons permises par les revendications qui suivent :
1) ladite partie du combustible solide est au préalable mélangée
à un comburant très riche en oxygène;
2) ledit comburant très riche en oxygène est prélevé dans le comburant très riche en oxygène destiné à être injecté dans le four de réduction;
3) on provoque le déclenchement de ladite combustion dans la conduite utilisée pour l'injection, dans le four de réduction, dudit combustible solide, respectivement dudit mélange de combustible solide et de comburant très riche en oxygène;
4) au moins une partie dudit combustible solide est transportée
par ledit combustible gazeux;
5) on maintient ladite .flamme pilote en permanence pendant les
périodes d'injection de combustible solide dans le four de réduction de mènerais.
L'utilisation d'un combustible gazeux riche en hydrogène, suivant l'invention, permet d'obtenir une flamme pilote très courte et très chaude, qui ne présente pas de turbulences.
La différence de température accrue entre la flamme pilote et le combustible solide, par exemple les grains de charbon pulvérisé, améliore le transfert de chaleur et provoque un échauffement plus rapide du combustible solide. Celui-ci devient plus réactif : il émet davantage de matières volatiles, dont la combustion est rapide et complète; de même, le semi-coke obtenu est également plus réactif, il brûle mieux et plus complètement avec le comburant riche en oxygène qu'avec le vent chaud conventionnel.
Le procédé de l'invention permet d'augmenter encore de manière non négligeable la quantité de combustible solide, et singulièrement de charbon pulvérisé, injectée au haut fourneau et de réduire la consommation de coke dans une mesure correspondante.
REVENDICATIONS
1. Procédé d'injection d'un combustible solide dans un four de réduction de minerais, dans lequel on provoque le déclenchement de la combustion d'au moins une partie dudit combustible solide, avant son injection dans ledit four, au moyen d'une flamme pilote formée par la combustion d'un combustible gazeux, caractérisé en ce que ledit combustible gazeux contient au moins 30 % en volume d'hydrogène.
Process for injecting solid fuel into an ore reduction furnace.
The present invention relates to a method of injecting solid fuel into an ore reduction furnace, in particular into a blast furnace.
The description which follows will refer more specifically to the injection of pulverized coal into a blast furnace for the production of cast iron by reduction of iron ores. This particular description does not however entail any limitation of the invention, which can be applied with interest to the injection of any type of solid fuel, for example coal, coke or lignite, in an ore reduction furnace.
For many years now, efforts have been made to reduce the kilowatting of coke in the blast furnace, that is to say the quantity of coke necessary for the production of one ton of pig iron.
For economic reasons, such a reduction in coke consumption is generally obtained, at present, by the injection of pulverized coal at the level of the wind nozzles, most often combined with an increase in temperature and / or the oxygen content of the wind. To fix ideas, the hot wind commonly has a temperature of 1100 ° C to 1300 [deg.] C and an oxygen content of between 21% and 30%.
Recent processes, described in particular in patent documents BE-A-08700853 and BE-A-08700928, propose injecting solid auxiliary fuel accompanied by a very rich oxidant at the level of the main nozzles of a shaft furnace oxygen, which is at room temperature.
This technique has certain drawbacks, in particular a relatively low ignition and combustion speed of the solid fuel, due in particular to the fact that the temperature of the injected materials (solid fuel, oxidizer) is lower than their ignition temperature. In addition, the flame thus obtained is not always sufficiently stable.
To remedy these drawbacks, it has already been proposed, in particular by patent application BE-A-08701383, to cause the combustion of at least part of the solid fuel to be started before its injection into the shaft furnace. To this end, said part of the solid fuel is exposed to a pilot flame obtained by combustion of a gaseous fuel such as top gas or coke oven gas.
This technique certainly leads to interesting results and it does not disturb the thermal equilibrium of the oven by the injection of relatively cold materials.
However, it has appeared, during subsequent tests, that such a pilot flame is particularly effective when it is produced by combustion of a gas rich in hydrogen.
The object of the present invention is to propose a method with which it is possible to achieve these conditions and thus to increase the efficiency of the pilot flame.
In accordance with the present invention, a method of injecting a solid fuel into an ore reduction furnace, in which the combustion of at least part of said solid fuel is triggered, before its injection into said furnace, by means of a pilot flame formed by the combustion of a gaseous fuel, is characterized in that said gaseous fuel contains at least 30% by volume of hydrogen.
Among the gaseous fuels which can be used in this process, mention may be made of pure or substantially pure hydrogen, as well as combustible gas mixtures whose hydrogen content reaches at least the above-mentioned value.
The various characteristics of the process of the aforementioned patent application BE-A-08701383 are also applicable in the case of the present invention. It will suffice to recall here these characteristics, which may moreover be combined according to all the combinations permitted by the claims which follow:
1) said part of the solid fuel is mixed beforehand
an oxidizer very rich in oxygen;
2) said oxidizer very rich in oxygen is taken from the oxidizer very rich in oxygen intended to be injected into the reduction furnace;
3) triggering the initiation of said combustion in the pipe used for injecting, into the reduction furnace, said solid fuel, respectively said mixture of solid fuel and oxidant very rich in oxygen;
4) at least part of said solid fuel is transported
by said gaseous fuel;
5) said pilot flame is maintained continuously during the
solid fuel injection periods into the lead reduction furnace.
The use of a hydrogen-rich gaseous fuel, according to the invention, makes it possible to obtain a very short and very hot pilot flame, which does not exhibit turbulence.
The increased temperature difference between the pilot flame and the solid fuel, for example pulverized coal grains, improves heat transfer and causes the solid fuel to heat up faster. It becomes more reactive: it emits more volatile matter, the combustion of which is rapid and complete; similarly, the semi-coke obtained is also more reactive, it burns better and more completely with the oxidant rich in oxygen than with the conventional hot wind.
The process of the invention makes it possible to further increase in a non-negligible way the quantity of solid fuel, and in particular pulverized coal, injected into the blast furnace and to reduce the consumption of coke by a corresponding measure.
CLAIMS
1. A method of injecting a solid fuel into an ore reduction furnace, in which the combustion of at least part of said solid fuel is triggered, before its injection into said furnace, by means of a pilot flame formed by the combustion of a gaseous fuel, characterized in that said gaseous fuel contains at least 30% by volume of hydrogen.