BE456672A - - Google Patents

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BE456672A
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B9/00Stoves for heating the blast in blast furnaces
    • C21B9/10Other details, e.g. blast mains
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00Making pig-iron in the blast furnace

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Installation pour produire et chauffer du vent. 



   L'invention a pour objet une installation pour produire et pour chauffer du vent et son but est de réduire la consommation de chaleur de ces installations, c'est-à-dire d'augmenter leur économie. 



  A cet effet, dans une installation suivant l'invention, un compresseur comprime l'air d'utilisation (vent) à une valeur supérieure à la pression requise au lieu d'utilisation, augmentée de la perte de charge additionelle normale dans les tuyauteries et les appareils, cet air étant ensuite indirectement chauffé et détendu dans une turbine à air. Dans ce cas, la turbine à air sert à l'entraînement dudit compresseur. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   Si l'entraînement du compresseur exige de la puissance supplémentaire, celle-ci peut être fourni.e par une installation thermique de force motrice dans laquelle la majeure partie, au moins, d'un fluide de travail gazeux circule en circuit fermé, est   recompriméc   par au moins un compresseur, puis chauffée par un apport de chaleur extérieur et détendue ensuite dans au moins une turbine. Dans ce cas il est alors possible de chauffer, dans un même appareil, l'air d'utilisation et le fluide de travail circulant en circuit fermé dans l'installation thermique de force motrice et on réalise l'avantage supplémentaire que les gaz de combustion peuvent être très largement refroidis dans cet appareil sans qu'il soit nécessaire de prévoir un réchauffeur préalable spécial pour l'air de combustion. 



   Le dessin annexé représente schématiquement deux modes d'exécution de l'objet de l'invention. 



   La fig. 1 montre une installation pour produire et chauffer du vent pour un haut-fourneau dans laquelle la puissance complémentaire exigée par le compresseur d'air d'utilisation est fournie par une installation thermique de force motrice. 



   La fig. 2 montre une installation dans laquelle un dispositif de combustion complémentaire est prévu entre le système de chauffage du fluide de travail de l'installation thermique de force motrice et un système de chauffage pour l'air d'utilisation (vent). 



   A la fig. 1, 1 désigne un haut-fourneau. L'air d'utilisation (vent) qu'il exige est fourni par   un   compresseur 2 qui aspire cetair de l'atmosphère et le comprime à une pression supérieure à la pression d'utilisation dans le haut-fourneau 1, augmentée de la perte de   charge   additionelle normale dans les tuyauteries et les   appareils,   Ainsi que le montre le tracé en pointillé, l'air ainsi comprimé arrive dans un système tubulaire 3 d'un échauffeur 4, où il est porté à une température plus élevée par un apport de chaleur indirect, pour être ensuite détendu partiellement dans une turbine à air 5.

   L'air ainsi partiellement détendu traverse ensuite un deuxième système tubulaire 6 de 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 l'échauffeur 4 où il est porté indirectement à la température finale exigée pour le fonctionnement du haut-fourneau '1. La puissance développée dans la turbine à air 5 est utilisée pour l'entraînement du compresseur 2 de l'air d'utilisation.

   La puissance complémentaire qu'exige ce compresseur 2 est ,fournie par une installation thermique de force motrice dans laquelle la majeure partie, au moins, d'un fluide de travail gazeux circule en circuit fermé - ainsi que le montre le tracé en traits pleins - dans lequel il est recomprimé à l'aide d'un compresseur 7 comportant trois cylindres, ensuire chaulé indirectement à une température plus élevée par un apport de chaleur extérieur dans un système tubulaire 9 de l'échauffeur 4, après avoir subi un préchauffage dans un échangeur de chaleur 8, pour être enfin détendu dans deux turbines 10 et 11 connectées en série et actionnant des arbres différents.

   La turbine 10 qui, la première est traversée par le fluide de travail chauffé (turbine à haute pression), actionne le compresseur 7 de l'installation thermique de force motrice, tandis que la turbine 11 (turbine à basse pression) traversée ensuite par le fluide de travail, fournit de la puissance complémentaire au compresseur 2 pour l'air d'utilisation. Four être complet, il convient d'indiquer que 111 désigne un réchauffeur préalable pour l'air de combustion,
Dans une installation du genre précédemment décrit les dimensions des machines sont de préférence choisies de façon que la   pres-   .¯¯or¯absolue de l'air à la sortie du compresseur d'air d'utilisation 2 soit au moins deux fois supérieure à la pression absolue à l'entrée du haut-fourneau 1.

   D'autre part, le réglage de la puissance est réalisé de préférence par modification du niveau de pression dans le circuit fermé de l'installation thermique de force motrice, la vitesse de rotation du compresseur 7 de cette installation restant à peu près invariable alors que la vitesse de rotation du compresseur de l'air d'utilisation 2 varie suivant les conditions de chaque instant. 



   Grâce au fait que le chauffage indirect de l'air d'utilisation avantet après sa détente dans la turbine 5, et aussi le chauffage 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 indirect du fluide de travail de l'installation   thermique   de force motrice sont réalisés par un apport de chaleur extérieur dans une appareil unique 4, on obtient une   construction     compacte   et   simple.   Dautre part, il est possible de refroidir les gaz de combustion a l'aide de l' air d'utilisation qui traverse le dernier   système   tublaire 3 léché par 
 EMI4.1 
 ces gaz, et de pousser ce refroi-dissement au g.;>.i.iit qu'il :1':' ,'0; t, .'; :, nécessaire de prévoir encore un réchauffeur ::->l',jaL: 1,1 E' PO')' : ": i,1 él" combustion destiné à soutirer aux gaz de CO:mbW3fj,)1l a:;58',;.3 r à. ;

   '..:L' ': :'1:' pour qu'on obtienne une température suffisamment   basse   de'3 gaz d'éva- 
 EMI4.2 
 cuation et, par conséquent, un rendement élevé de J' 2chO,lxff:'s'l11" d'il j r. Si malgré cela et pour d'autres raisons, on prévoit un   réchauffeur   pour l'air de combustion, ainsi que le montre la fig. l, celui-ci peut toutefois recevoir des dimensions réduites. Au lieu de faire   balayer   par les gaz de combustion tout d'abord le système tubulure   dans     le-   quel est chauffé le fluide de travail de l'installation thermique de force motrice etensuite seulement le système tubulaire dans lequel l'air d'utilisation subit un deuxième chauffage, on peut également prévoir la disposition inverse. 



   Tandis que dans les échauffeurs d'air connus jusqu'à présent,   'la   transmission de chaleur à l'intérieur des tubes devaitavoir lieu sous une faible surpression de 1 à 2 atm., ce qui exigait des vitesses relativement élevées pour l'obtention des coefficients de transmission de chaleur nécessaires et, en même temps, une température basse des parois tubulaires, et entraînait des pertes de charge d'une valeur correspondante, la pression intérieure élevée des tubes du système de   chauffage   9 pour le fluide de travail de l'installation thermique de force motrice d'après la fig. 1, pression égale à 20 à 30 atm. abs., par exemple, facilite l'évacuation de la chaleur dans la zone des   températures   élevées des gaz de combustion.

   En effet l'augmentation de la pression de l'air apporte une amélioration de la transmission de la chaleur analogue à celle de l'augmentation correspondante de la vitesse, les coefficients de transmission de la chaleur pour les gaz variant   suivant,,   

 <Desc/Clms Page number 5> 

 l'expression (c. p) 0,75 c'est-à-dire dans un rapport égal au produit de la vitesse ± et de la pression des gaz p. Il est donc plus facile de maintenir basse la température des parois tubulaires.

   Les parties tubulaires de l'échauffeur d'air qui produisent les températures d'air les plus élevées, se trouvent dans ce cas situées dans une zone de tempéra- . ture déjà réduite des gaz de combustion dans laquelle, d'après ce qui précède, les conditions pour le contrôle des températures maxima admissibles pour les parois tubulaires sont favorables malgré les températures élevées de l'air intérieur et malgré la faible pression de l'air. 



   Si, lors du chauffage de l'air d'utilisation et du fluide de travail d'une installation thermique de force motrice dans un même appareil, apparaissait la nécessité de pouvoir agir sur la température de l'air d'utilisation indépendamment de la température du fluide de travail de l'installation thermique, on pourrait prévoir la disposition que montre la fig. 2.Dans cette disposition, un brûleur complémentaire 14 est prévu entre un système de chauffage 12 pour le fluide de travail d'une installation thermique de force motrice, par ailleurs non représentée, et un système de chauffage 13 pour l'air d'utilisation. Dans la fig. 2,15 désigne d'autre part le brûleur principal de l'échauffeur 16. 



  Les brûleurs 14,15 reçoivent du gaz de gueulard respectivement par les tuyauteries 17 et 18, la quantité pouvant être réglée à l'aide d'un régulateur 19 en fonction de la température de l'air d'utilisation sortant du système de chauffage 13, ou à l'aide d'un régulateur 20 en fonction de la température du fluide de travail sortant du système de chauffage 12.,A l'aide du brûleur complémentaire 14 il est possible d'agir dans de larges limites sur la température de l'air d'utilisation, indépendamment de l'état de fonctionnement du brûleur 15. Le fonctionnement est alors de préférence réglé de façon que la quantité principale des gaz de gueulard (par exemple 80%) arrive au brûleur 15, tandis que le brûleur 14 ne reçoit qu'une quantité relativement faible (par exemple 20%). 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 



   Dans une installation d'après   la   fig. 1, un brûleur   complé-   mentaire de ce genre peut être prévu entre les systèmes de chauffage 3 et 6, ou entre les systèmes de chauffage 6 et 9,ou encore à   la   figs entre les systèmes de chauffage 6 et 9 et entre les systèmes dE chauffage 3 et 6. 



     REVENDICATIONS  S:-     
1. Installation pour produire et chauffer du vent, caractérisée en ce qu'un compresseur comprime l'air d'utilisation (vent) à une pression supérieure à la pression au lieu d'utilisation, augmentée de   la   perte de charge additionnelle normale dans les tuyauteries et les appareils, cet air étant ensuite chauffé indirectement et détendu partiellement dans une turbine à air servant a actionner ledit compresseur.

Claims (1)

  1. 2. Installation selon la revendication l, caractérisée en ce que la pression absolue de l'air à la sortie du compresseur est au moins égale à deux fois la pression absolue de l'air à l'entrée de l'appareil d'utilisation.
    3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la puissance complémentaire exigée par le compresseur pour l'air d'utilisation est fournie par une installation thermique de force motrice dans laquelle la majeur partie, tout au moins, d'un fluide de travail gazeux circule en circuit fermé et est recomprimé dans au moins un compresseur, pour être ensuite chauffée par un apport extérieur de chaleur et détendue dans au moins une turbine.
    4. Installation selon les revendications 1 et 3, caractérisée en ce que la détente du fluide de travail circulant dans le circuit fermé de l'installation thermique de force motrice a lieu dans deux turbines connectées en série, dont la deuxième en direction du sens de circulation (turbine à basse pression) actionne le compresseur de l'air @ <Desc/Clms Page number 7> d'utilisation et la première en direction du sens de circulation (turbine à haute pression) actionne le compresseur de l'installation thermique de force motrice9 5.
    Installation selon les revendications 1, 3 et 4, caractérisée en ce que le réglage de la puissance de l'installation thermique de force motrice a lieu par modification du niveau de pression dans son circuit fermé, la vitesse de rotation du compresseur de cette installation restant invariable, tandis que la vitesse de rotation du compresseur de l'air d'utilisation varie dans un rapport correspondant aux conditions du moment.
    6. Installation selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que l'air d'utilisation est chauffé avant et après sa détente partielle et ce chauffage a lieu dans le même appareil qui sert également au chauffage du fluide de travail de l'installation thermique de force motrice, le premier chauffage de l'air d'utilisation ayant lieu dans la partie de cet appareil où règnent les températures les plus basses des gaz de combustion.
    7. Installation selon les revendications 1, 3 et 6, caractérisée en ce que le deuxième chauffage de l'air de combustion a également lieu dans une partie de l'appareil échauffeur dans laquelle règnent des températures de gaz de combustion déjà réduites.
    8. ' Installation selon les revendications 1, 3 et 6, caractérisée en ce qu'un brûleur complémentaire est prévu au moins entre deux systèmes de chauffage de l'appareil échauffeur.
    9. Installation selon les revendications 1,3,6 et 8, caractérisée en ce que le réglage des flammes produites dans les brûleurs complémentaires a lieu en fonction de la température finale du fluide chauffé immédiatement par le brûleur complémentaire correspondant.
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