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"Système de coupoles pour réoha1ù"'"1eur8 d'air et procédé 4 fonctionnement des réobautfeurs d'air de oe get'".
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la présente invention a pour objet un 818 dg ecupoloe pour réchauffeure d'air en vue de la combustion de cimbaa't1'blea
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de valeur, de môme qu'un procédé de fonctionnement des Téchesuffmsn
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d'air de ce genre.
Comme on le sait, l'air destiné au fonotionneaeat des
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haute fourneaux est préchauffé dana des réchauffa d'air. En règle générale, oes derniers forment des constructione concertant un compartiment intérieur cylindrique, une votte sphérique et des
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parole rétraotairee. le réchauffeur d'air suivant la e1Dt Cowper;
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est très répandu.. Ce réchauffeur est subdiviaé en une cuve à foyer
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et en une ouve à grille pour l'échange de chaleur. Dans une phase
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opératoire, on brdlo du gaz de gueulard dane la cuve à foyer.
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ce cas, les produite de combustion sont forcés, par le tirage de* la cheminée, de passer à travers un ruohage en briques de ohamot et de participer ainsi à un échange de chaleur, la quantité de chaleur cédée s'accumulant en majeure partie dans le rucher de chamotte* Dans une deuxième phase opératoire,on interrompt le Chauffage et, par le ruohage accumulant la chaleur, on insuffla l'air froid dans une direction opposée au sens précèdent.
Cette quantité d'air absorbe la quantité de ohaleur aooumulée dans le ruohage de ohanotte, tout en s'échappant du réchauffeur d'air à une température d'environ 800 C
Lore du fonctionnement des hauts fourneaux aveo insuffl." tion de gaz naturel ou de gaz de chambre, il est indispensable d'élever la température de l'air chaud fourni par le réchauffer:
d'air d'une valeur moyenne de 60000 à une température de 1000 à 1200 C. lors de l'utilisation habituelle d'un gaz de gueulard valeur . d'une/calorifique de 950 oal/Nm3, on ne peut élever la tempéras les gaz ayant des valeurs calorifiques plus élevées ne peuvent être à nouveau brûlés dans les réchauffeurs d'air habituels, cc c'est notamment le cas dans les réohauffeursd'air suivant le système Cowper, car leur système de coupole ne peut résister am températures plus élevées des flammes. Par suite de la haute température des flammes, le compartiment de la coupole du écha feur d'air est notamment chauffé à une température supérieure point de ramollissement des meilleures briquen de ohamotte,
do@ on dispose habituellement. De plus, la fumée du gaz de gueulare entre en réaotion chimique avec la chamotte de la ooupole, de sorte que les briques s'égouttent et deviennent plus minces.
On a proposé de supprimer la cuve à foyer et de rempli-- tout le compartiment intérieur du réohauffeur d'air d'un ruch@@ pour l'échange de ohaleur, les dimensions d'un réchauffeur d' pouvant ainsi être plus faibles, tout en assurant le même rend: nent. Dans ce cas, la combustion de la matière de chauffage de
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s'effectuer par des brvtleura dirigée vers le bang qui sont placées
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non pas dans la cuve à foyer, mais dans la 'voûte.
A cet effet, la coupole du réchauffeur d'air doit être munie de truie voûtée enfermant deux OOr.lpaJ.'t1mente, le gaz de gueulard étant amené à l'un d'aux et l'air de combustion, à l'autre, tandis que l'insuffla-, tion du gaz de gueulard doit s'effectuer par des tuyère s'étendant à travers le compartiment d'air. Dans ce cas, toutes les conduites
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et les armatures sont raccordées au réohautte.rur d'air au niveau des compartiments de combustible et d'air de l'installation, ce
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réchauffeur d'air étant par ailleurs situé à environ O motives
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au-dessus de la voûte sphérique.
L'extension en hauteur du :r40ho.ut.
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feur d'air, lo maniement difficile des conduites et des raaturee s'étendant en hauteur, l'impossibilité du contrôle de ltallumage plus
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et des prooesous de combustion, de même que le/grand danger d'explosion ont entravé le développement dee chauffages par le - dessus, effectué par l'intermédiaire des compartiments de coupole, de sorte que les réohauffeurs d'air suivant le système Cowper n'ont pu être remplacés par le chauffage par le dessus, lequel no con- vient absolument pas pour un fonctionnement satisfaisant des haute fourneaux.
La présente invention a pour objet de perfectionner les réchauffeurs d'air cylindriques habituels suivant le système
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Cowper ou comportant d'autres vo\1tephérique8 de façon que, par M, refroidissement de la voûte ephérique au moyen d'une admission d'air supplémentaire par le dessus, ces rdohauffeura conviennent pour la oombustion de gaz, dont la valeur calorifique est supérieure à
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celle du gaz de cueulard, de r8mo que pour le prooliaufface de l'air à une température de 1200 à 1;00 0.
L'invention consiste en oe que le système de coupole
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oomprend une ooupole intérieure et une coupole extérieure, déparés l'une de l'autre par un compartiment intermédiaire, tout en !or- mant, par le dessus, la ouve à foyer et la cuve à grille pour
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l'échange de chaleur, des conduites d'air passant par la coup')}. extérieur et débouchant dans le compartiment intermédiaire, tendis que la coupole intérieure comporte un certain nombre d;e
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t1ee reliant le compartiment intermédiaire à un compartiment de combustion au-deseus de la cuve à foyer et de la cuve à ±.-.Il pour l'échange de chaleur.
D'autres détails de la présente invention ressorti-
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xçnt au moyen de deux exemples de réalisation, en se référant aux dessins en annexe, dans lesquels : la figure 1 est une coupe verticale du premier exemple de réalisation; la figure 2 représente, en perspective, un exemple de réalisation d'une brique profilée prévue pour la formation de la ooupole intérieure;
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la figure 3 est une ooupe analogue à la figure 1 du deuxième etemp3e de réalisation; les figures 4 à 6 sont des coupes rorizontales le long des lignes .'#A, "-D et C-C de la figure 3.
Dans la description et les dessins, les mêmes chif- fresde référence déeignent des détails analogues.
A la figure 1, on représente un réohauffeur d'air cylindrique en forme de tour suivant le système Cowper, et compn: tant une paroi réfraotaire 1. Une paroi de séparation divise le compartiment intérieur du réohauffeur d'air 1 en une cuve
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foyer 1 et une cuve d'échange do chaleur 4 comportant un ruo}n de ohp.mott'9. les gaz de chauffage et l'air de combustion sont introduits par une conduite tubulaire ou un brûleur à gaz 5 tandis que l'admission de l'air de soufflage s'effectue par une conduite tubulaire 6, les gaz de combustion étant évacuée par une conduite tubulaire 7
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Suivant la présente invention, au-dessus ' 1 ot'Jr.:
), , aiment de combustion 21 reliant la ouve à foyer 1 et la* cuve
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d'échange- de chaleur ip on forme une voûte oom,6rtant Un cer,. tain nomtre dtorifîoeo d'admiseion d'air et permettant, pex l'adm1ecion d'une quantité supplémentaire d'air, d'dl?ver la température du compartiment de combustion "1,. le oopart1nt intérieur oyJindr1' du réohauffn11 n'1r t fermé par uno coupole intérieure, constituée d'éléments ou de briques do
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voûte (fleure 2) ts la manière d'une calotte aphérique.
la parole comporte une enveloppe non-représentée, à laquelle sont fixées des consoles 10, supportant une coupole extérieure 12 Entre la ooupole extérieure 12 et la coupole intérieure , subsiste un @
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compartiment intermédiaire 11. servant de compartiment de diatr1- bution ou de refroidissement. Comme le montre la figure 2, la brique de voûte 2. est réalisée sous forme d'une pyramide tronquée
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et elle comporte une rainure Me Des rainures de 03 genre peuvent être prêtes sur deux ou plusieurs cotes de la brique façonnée, de façon qu'une rainure vienne chaque fois se plaoer entre deux
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briques voisines.
On peut égalejnt prévoir des orifices tutu- lairas traversant la brique façonnée de part en part. De la sorte
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on obtient une vote en quelque sorte perforée aven une Óp(rt1. tion uniforme et réticulée d'orifices, une quantité d*air PQG8ant à travero la voûte étant ainsi répartie 8Upe101o11ent. la ooupole extérieure la est constituée de briqueo massives, quatre tubes 11 débouchant d'une conduite cixculairo dans le ooepartinont de refroidissement 11, entre loo deux coupoles 8 et 1,,.
Dans la phase de chauffage et pondant l'incuf- flation, on introduit de l'air dans le compartiment intermédiaire 11 par les tubes 14 et de là, par les orifices pratiqués sur la surface intérieure de la voûte et limités par les rainures des triques ± de la coupole intérieure 8, cet air est réparti
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dans 7.9 compartiment de combustion ,"7,.
Dans ce cas la coupole intérieure 8 ou plutôt la voûte est refroidie par liait froid
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introduit et elle est protégée contre les réeiduô do combuction e
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les débris éventuellement dus à. une surchauffe, Pendant le chauffage ou l'insufflation, au moyen de soupapes17 adaptées
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h une oonduito d'admission 16 de la conduite circulaire 15. d" même qu'au moyen de soupapes JL8 prévues dans la oonduite tubu- iaire 6. on peut régler la quantité d'air supplémentaire dans
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de larges limites, les tubes précités pouvant égalenont être fermes.
De même, on peut régler l'excès d'air du chauffage à l'air et ainsi contrôler le chauffage, la durée de fonctionne- ment du réchauffeur d'air étant réduite et son rendement élan
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accru, Pendant le chauffage et l'insufflation, les soupapes ),..: et 18 sont verrouilléesen sens opposé, oe qui signifie qu'ur' groupe de soupapes ne peut être ouvert que lorsque l'autre e=, fermé.
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Comme on l'a déjà dit, une partie de l'air ineuf"' peut être introduite par la voûte intérieure 8. De la sorte, - assuré l'alimentation de l'air de soufflage h température oc- tante dans le réch:uffeur d'air. Ic rapport entre l'air de ". w'e et l'air de combustion est réglé par le soupapes à ai'L;., Jl± t 20 prévoies respectivement dans la conduite tubulaire ,
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et le brûleur Ausci bien la coupole intérieure Jg que la c le extérieure massive forcent des structures auto-porten' 2?ar exemple, lord'un décontace, leo réchauffeurs d'air dé, existants peuvent être transformés aisément et à peu de fre on installations suivant la présente invention.
Grâce à la présente invention, on peut refroidi:-
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ooupole intérieure 8 ou sec surfacee orientées vers le con ment de combustion 21, tout en les protégeant également con
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toute surchauffe. En effet, lors de l'assemblage, gréce à 1 rainures, les briques de voûte ± forment environ 4.ouzo or¯: . dé refroj dissocient ou plue, de sorte que l'air passant par orifices forme.une couche de refroidissement solidaire et uniformément. De la corte, on peut employer des gaz, comme
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exemple le gaz naturel, le gaz d'huile et leurs mélanges, tout en les brûlant dans la cuve à foyer, bien que leur valeur calo-
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rifique soit supérieure à 1.C40 cal/%39 o.à.d. qu'elle dépasse la valeur calorifique du gaz do gueulard.
L'air supplémentaire réparti sous foi-.in d'une oouohe de refro1d1Dsernent nseure égale. ment une oorbustion complète.
Ortoe à l'air de chauffage porte à une température plus élevée et pouvant être fourni par le réchauffeur d'air suivant la présente invention, on peut également insuffler, dans
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les hauts fourneaux, de plus grandes quantités de oombuotiblos d'une valeur calorifique plus élevée, corme par exemple du gaz naturel ou de l'huile, tout en augmentant le pourcentage du mélange fritté.
Les figures 3 à 6 représentent un rchauffeur d'air d'une section transversale différente du cercle et, dans les - fleures 4 et 5, oe réchauffeur d'air comporte une cuve à foyer
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2 séparée do la ouve d'échange de ohpleur à ruchage i (figure 6).
Tandis que, dans les premiers exemples de réalisation, les deux ooupolee 8 et 12 sont hémisphériques, celles du deuxième exemple de réalisation comportent deux surfaces latérales en quart de sphère, reliées l'une à l'autre par un demi-cylindre. Dans ce cas, on prévoit des paroisde séparation 22 entre les deux cou- polee et 12 l'espace intermédiaire 11 étant subdivisé en
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trois ooopart1rnente. De la aorte, on assura la répartition nuanti-1 tative de l'air amené à la ohambre de combustion 21 et ainei, l'uniformité de l'effet de retroidiae90ent.
Afin de maintenir la température de l'air de eoufflace constante, une partie de ce
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dernier est t-menée, r-s' la conduite tuirxxltviro et une conduite tutulaire , formant un prolongement de la conduite tutulnire 16, aux tubes 14 dans la coupole extérieure 12 et ainsi, au compartiment intermédiaire entre les coupoles 2, et 12.
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Les produits de combustion du combustible de valeur brûle dans la cuve à foyer séparée 2. arrivent, par la chambre de combustion 21 en 'dessous de la coupole intérieure 8. dans la cuve d'échange de ohalour à ruchage 4 et de là, par l'aspi- rateur de gaz résiduaires 24 ils pénètrent dans une cheminée non-représentée de 1''installation.
Pendant le chauffage ou plutôt la période de chauffage, l'air de refroidissement, venant de la conduite tubulaire 16 servant à la répartition de l'air, arrive dans le compartiment intermédiaire 11 par les soupapes de réclage prévues dans les tubes 14 la quantité d'air pouvant être réglée par une conduire soupape 26 ou une soupape à ailettes 27 prévue dans la/tubu- laire 16.
Pendant le soufflage, la soupape 26 est fermée et une soupape 28, prévue dans la oonduite tubulaire pour le régla- ge de l'air de soufflage, est ouverte. Après l'ouverture d'une soupape 29. raccordée à la oonduite tubulaire 23 l'air de soufflage s'éooule d'une conduite circulaire 30 à l'extrémité inférieure du réchauffeur d'air, dans une partie inférieure de la ouve d'échange de chaleur 4. en dessous du ruchage de oett dernière. L'air de soufflage qui s'écoule s'échauffe sur le ruchage et, après l'ouverture d'une soupape 32 il pénètre dans une oonduite d'air chaud 31 allant vers un point d'utilisation non-représenté.
Môme pendant l'insufflation, l'air de refroi- dissement, dont la quantité peut être réglée par la soupape 28, arrive dans la ohambre de combustion 21, en passant par les orifioes de la coupole intérieure 8. le replace d'une température constante d'air de chauffage s'effectue dans le réohauffeur d;air lui-même.
Un brûleur à grand rendement 33 dont la flamme est di- visée, sert à. la combustion du combustible dans la ouve à foyer 3