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"Procédé de chauffage de batteries de fours à ooke aveo des hydrocarbures, en particulier avec de l'essence légère".
Le chauffage des batteries de fours à coke est effectué habituellement au moyen du gaz riche de four à coke produit dans la batterie ou au moyen de gaz pauvre de provenance étrangère.
Le chauffage au moyen de gaz riche est, au point de vue économique, très désavantageux, car ce gaz peut être utilisé pour la distribution à distance ou autres usages. L'utilisation du gaz pauvre pour le chauffage des batteries de fours à coke conduit normalement à une augmentation des frais d'exploitation, si
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l'on doit dans oe but gazéifier des combustibles solides et non pas, comme oela est ordinairement le cas dans les usines métallurgiques, utiliser du gaz de haut-fourneau pour le foyer inférieur.
Dans le cas de la gazéification de combustibles solides, on utilise seulement la partie du pouvoir oalorifique du Oombustible correspondant au rendement de gazéification. Comme en outre de telles installations de gazogènes nécessitent des frais d'investissement considérables, le oodt du gaz est augmenté de l'amortissement du capital ainsi engagé. Cela est particulièrement sensible lorsque les gazogènes fonctionnent seulement d'une manière intermittente, c'est-à-dire seulement lorsque le besoin de gaz de cokerie est plus grand.
L'invention a pour objet un procédé de chauffage de batteries de fours à coke au moyen d'hydrocarbures, plus particulièrement d'essence légère. Ce procédé consiste essentiellement à charger une partie des fumées des fours à coke d'essence légère ou autres hydrocarbures volatils, par exemple aliphatiques ou aromatiques, et à brûler le mélange gazeux ainsi obtenu dans le dispositif de chauffage des fours à coke.
Les avantages obtenus selon l'invention résident dans le fait que, à l'aide de la fumée et d'hydrocarbures liquides, on peut obtenir un gaz dont le pouvoir calorifique correspond à peu près à celui du gaz de cokerie, de sorte qu'on peut utiliser pour la combustion de ce gaz le dispositif de chauffage au gaz riche des fours à coke et que même les batteries de fours à coke qui ne possèdent pas de dispositifs de chauffage au gaz pauvre peuvent laisser disponible leur gaz de four à coke grâce à l'utilisation de gaz à l'essence légère.
Le gaz produit selon l'invention est obtenu avantageusement par injection d'hydrocarbures volatils dans les fumées, car on peut ainsi régler avec précision l'addition d'hydrocarbure et qu'il ne se produit pas, comme
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dans 1 saturation des gaz de combustion par l'essence en faisant passer les fumées à travers un bac d'essence, une vaporisation fractionnée de l'essence légère, qui présente normalement une zone de température d'ébullition s'étendant sur plus de 50 C.
Grâce à la t eneur en oxygène des fumées comprise entre 2 et 4% environ, et au plus égale à 10%, il se produit dans les carneaux d'arrivée situés dans la zone chaude des fours à coke une faible précombustion des hydrocarbures qui est avantageuse, car les hydrocarbures sont ainsi rendus moins éclairants et l'on évite la formation de suie dans les carneaux de chauffage des parois de fours.
Comme le système de récupération des fours à coke nécessite le renversement périodique du chauffage et que par suite l'arrivée de gaz est interrompue lorsque les vannes d'air sont ouvertes pendant l'inversion du chauffage, il se produit pendant l'intervalle de renversement des fumées fortement chargées d'oxygène, en conséquence les pompes d'injection d'hydrocarbures sont avantageusement, selon l'invention, arrêtées automatiquement pendant le renversement.
Afin que les fumées ne reçoivent pas une t eneur élevée en oxygène, c'est-à-dire en air, on installe aussi avantageusement selon l'invention une vanne d'air qui empêche l'entrée d'air dans les fumées pendant le renversement.
On peut alors procéder en accouplant la pompe d'injection avec le courant des fumées et, pour éviter qu'au début ou à la fin du renversement de l'essence ou autre hydrocarbure volatil soit injecté dans une fumée à forte teneur en oxygène, disposer avant la cheminée un registre de réglage qui interrompt l'écoulement de sa?. dans les cameaux de fumée lorsque les robinets de gaz sont fermés. Ainsi, selon une particularité de l'invention, lorsque les robinets de gaz sont fermés pendant le renversement, une vanne se ferme pour éviter u'une fumée riche en air, ou de l'air seul, s'écoule dans les carneaux de
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gaz brûles d'où l'on aspire les fumées pour la préparation de gaz à l'essence ou autre Mélange gazeux.
Selon un autre mode de réalisation, la pompe d'injection d'essence ou autres hydrocarbures volatils peut être commandée par les vents de renversement de telle sorte qu'aucune injection n'ait lieu lorsque les robinets de gaz sont fermés.
Pour fournir la chaleur de vaporisation des hydrocarbures volatils, on peut utiliser la chaleur sensible des fumées qui quittent les fours à coke à 200-250 C, d'où il résulte un abaissement de la température des fumées. La température du mélange d'hydrocarbures et de fumée est encore notablement supérieure au point de rosée de ce mélange lorsque celui-ci a un pouvoir calorifique de 4.000 kcal/m3.
Si la teneur des fumées en S02 est forte, on peut effectuer un lavage par des moyens connus pour éliminer le SO2, Dans ce cas, on peut utiliser la chaleur sensible des fusées restantes pour unréchauffage indirect de la partie lavée et par conséquent refroidie.
Pour éviter des corrosions dans les carneaux de chauffage, il est recommandé selon l'invention d'effectuer la com- bustion des fumées ou gaz brûlés chargés d'essence légère dans des parois de chauffage spéciales de la batterie et d'aspirer les fumées qui en proviennent séparément des autres, puis de les carburer à nouveau et de les réintroduire dans ces parois de chauffage spéciales. La combustion des gaz carburés a lieu par exemple dans les dispositifs de chauffage au gaz riche habituels .
Les avantages obtenus ainsi résident surtout dans le fait que la fumée pratiquement exempte d'anhydride sulfureux obtenue par la combustion de fumée carburée avec de l'essence légère ou autres hydrocarbures semblables est réutilisée immédiatement comme gaz de support et qu'il n'est ainsi plus néces-
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saire de préparer spécialement des fumées pour les utiliser comme milieu de support de carburation. Cependant, aucune corrosion ne se produit dans les conduites.
Pour améliorer et régler la combustion, en particulier pour éviter le craquage, on peut ajouter de l'oxygène (oxygène primaire) au mélange gazeux avant son entrée dans le dispositif de chauffage, c'est-à-dire non pas au moment de la combustion, mais auparavant, et faire brûler ce mélange de gaz enrichi en oxygène avec introduction d'air supplémentaire (air secondaire).
En général, on réglera à environ 10% la teneur en oxygène du mélange de gaz enrichi, c'est-à-dire la proportion d'oxygène primaire, dans le cas d'un gaz riche ayant un pouvoir calorifique d'environ 4.000 unités thermiques. Cependant, en principe, on peut enrichir le gaz jusqu'à 18% d'oxygène primaire, c'est-à- dire jusqu'à la limite d'inflammation. Habituellement, les fusées quittent les dispositifs de chauffage des batteries de fours à coke avec une teneur résiduelle en oxygène d'environ 4%. Selon l'invention, on élève cette teneur en oxygène jusqu'à environ 10% de préférence, et au maximum jusqu'à la limite d'explosion, lorsque le mélange de gaz ayant un pouvoir calorifique de 4. 000 doit être brûlé comme gaz riche dans les dispositifs le chauffage au gaz riche.
Il est surprenant qu'on évite ainsi la dissociation des hydrocarbures et la formation de suie ainsi \u'un dépôt de graphite, tous désavantageux.
Pour obtenir non seulement des conditions ausi favorables que possible pour la combustion du mélange de gaz dans les dispositifs de chauffage, mais aussi effectuer un réglage de la combustion de façon à adapter celle-ci aux conditions d'exploitation existantes, il est recommandé selon l'invention de régler la proportion d'oxygène primaire et par suite en même temps la combustion ; outre ce réglage de la pro- portion d'air primaire, on peut aussi effectuer un réglaje du
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débit du mélange gazeux ainsi que de l'air secondaire.
Dans le procédé selon l'invention, on peut effectuer de différentes manières l'enrichissement en oxygène précédant la combustion. Il est avantageux de le faire par addition d'air. L'addition d'air peut être effectuée au moyen d'une soufflante. Cependant, on peut aussi disposer le circuit des fumées ramenées au dispositif de chauffage de la batterie en passant par le dispositif de carburation de telle sorte que la proportion d'air nécessaire soit aspirée, par exemple au moyen d'un injecteur, grâce à l'énergie d'écoulement de ce courant de fumée circulant et carburé. Il est alors recommandé, na- turellement, de prévoir des dispositifs appropriés pour régler la proportion d'air aspiré.
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"Method of heating batteries of ooke ovens with hydrocarbons, in particular with light gasoline".
Heating of the coke oven coils is usually carried out by means of the rich coke oven gas produced in the coil or by means of lean gas of foreign origin.
Heating by means of rich gas is economically very disadvantageous because this gas can be used for remote distribution or other purposes. The use of lean gas for heating coke oven batteries normally leads to an increase in operating costs, if
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solid fuels must be gasified for this purpose and not, as is usually the case in metallurgical plants, blast furnace gas for the lower hearth.
In the case of the gasification of solid fuels, only the part of the oalorific power of the fuel corresponding to the gasification efficiency is used. As, moreover, such gasifier installations require considerable investment costs, the gas oodt is increased by the depreciation of the capital thus committed. This is particularly noticeable when the gasifiers operate only intermittently, that is, only when the demand for coke oven gas is greater.
The subject of the invention is a process for heating coke oven batteries by means of hydrocarbons, more particularly light gasoline. This process consists essentially in charging part of the fumes from the coke ovens with light gasoline or other volatile hydrocarbons, for example aliphatic or aromatic, and in burning the gas mixture thus obtained in the heating device of the coke ovens.
The advantages obtained according to the invention lie in the fact that, using smoke and liquid hydrocarbons, it is possible to obtain a gas whose calorific value corresponds approximately to that of coke oven gas, so that the rich gas heater of coke ovens can be used for the combustion of this gas and that even coke oven batteries which do not have lean gas heaters can leave their coke oven gas available thanks to to the use of gas to light gasoline.
The gas produced according to the invention is advantageously obtained by injecting volatile hydrocarbons into the flue gases, since the addition of hydrocarbon can thus be precisely regulated and it does not occur, as
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in 1 saturation of combustion gases with gasoline by passing the fumes through a gasoline tank, a fractional vaporization of light gasoline, which normally has a boiling temperature zone extending over 50 vs.
Thanks to the oxygen content of the fumes of between 2 and 4% approximately, and at most equal to 10%, there occurs in the inlet flues located in the hot zone of the coke ovens a low pre-combustion of the hydrocarbons which is advantageous, since the hydrocarbons are thus rendered less illuminating and the formation of soot in the heating flues of the walls of the furnaces is avoided.
As the recovery system of coke ovens requires periodic reversal of the heating and therefore the gas supply is interrupted when the air valves are opened during the heating reversal, it occurs during the reversal interval fumes heavily loaded with oxygen, consequently the hydrocarbon injection pumps are advantageously, according to the invention, automatically stopped during the overturning.
So that the fumes do not receive a high oxygen content, that is to say air, an air valve is also advantageously installed according to the invention which prevents the entry of air into the fumes during the heating. reversal.
It is then possible to proceed by coupling the injection pump with the flow of fumes and, to prevent that at the beginning or at the end of the spillage of gasoline or other volatile hydrocarbon from being injected into a smoke with a high oxygen content, dispose before the chimney an adjustment register which interrupts the flow of its ?. in smoke stalls when the gas taps are closed. Thus, according to a feature of the invention, when the gas taps are closed during the reversal, a valve closes to prevent u'a smoke rich in air, or air alone, flows into the flues of
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burnt gases from which the fumes are sucked for the preparation of gas for petrol or other gas mixture.
According to another embodiment, the injection pump for gasoline or other volatile hydrocarbons can be driven by the reversing winds so that no injection takes place when the gas taps are closed.
To provide the heat of vaporization of volatile hydrocarbons, the sensible heat of the fumes leaving the coke ovens at 200-250 C can be used, resulting in a lowering of the temperature of the fumes. The temperature of the mixture of hydrocarbons and smoke is still appreciably higher than the dew point of this mixture when the latter has a calorific value of 4,000 kcal / m3.
If the SO2 content of the fumes is high, washing can be carried out by known means for removing SO2. In this case, the sensible heat of the remaining rockets can be used for indirect heating of the washed and therefore cooled part.
To avoid corrosions in the heating flues, it is recommended according to the invention to carry out the combustion of the flue gases or burnt gases laden with light petrol in special heating walls of the coil and to suck the fumes which come from them separately from the others, then carburize them again and reintroduce them into these special heating walls. The combustion of the carburized gases takes place, for example, in the usual rich gas heaters.
The advantages thus obtained lie mainly in the fact that the smoke practically free of sulfur dioxide obtained by the combustion of carburized smoke with light gasoline or other similar hydrocarbons is immediately reused as a carrier gas and is thus not no longer needed
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sary to prepare specially fumes for use as a carburizing support medium. However, no corrosion occurs in the pipes.
To improve and regulate the combustion, in particular to avoid cracking, oxygen (primary oxygen) can be added to the gas mixture before it enters the heater, that is to say not at the time of heating. combustion, but beforehand, and burn this oxygen-enriched gas mixture with the introduction of additional air (secondary air).
In general, the oxygen content of the enriched gas mixture, that is to say the proportion of primary oxygen, in the case of a rich gas having a calorific value of approximately 4,000 units will be adjusted to approximately 10%. thermal. In principle, however, the gas can be enriched with up to 18% primary oxygen, ie up to the ignition limit. Usually, rockets leave the heaters of coke oven batteries with a residual oxygen content of about 4%. According to the invention, this oxygen content is preferably increased up to about 10%, and at most up to the explosion limit, when the gas mixture having a calorific value of 4,000 is to be burned as gas. rich in devices rich gas heating.
Surprisingly, this avoids the dissociation of hydrocarbons and the formation of soot as well as a deposit of graphite, all of which are disadvantageous.
In order not only to obtain as favorable conditions as possible for the combustion of the gas mixture in the heaters, but also to adjust the combustion so as to adapt it to the existing operating conditions, it is recommended according to the invention to regulate the proportion of primary oxygen and hence at the same time the combustion; in addition to this adjustment of the primary air proportion, it is also possible to adjust the
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flow rate of the gas mixture as well as the secondary air.
In the process according to the invention, the oxygen enrichment preceding the combustion can be carried out in different ways. It is advantageous to do this by adding air. The addition of air can be effected by means of a blower. However, it is also possible to arrange the circuit of the fumes returned to the heating device of the battery passing through the carburizing device so that the necessary proportion of air is sucked in, for example by means of an injector, thanks to the the flow energy of this flowing, fueled smoke stream. It is therefore recommended, of course, to provide suitable devices to regulate the proportion of air sucked in.