<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
" Procédé de chauffais r(" . - t dt. haut-fourneau "
<Desc/Clms Page number 2>
La présente invention concerne un procédé de chauffage de vent de haut-fourneau à l'aide de dispositifs de réchauffage tels que des régénérateurs ou des récupérateurs.
Les dispositifs de réchauffage que l'on utilise normalement, par exemple des fours Cowper, sont réchauffés à l'aide de brûleurs à gaz ou à mazout jusqu'à ce que la température à la coupolp soit d'environ 200 C supérieure à celle de la température du vent chaud devant être fourni, par exemple, atteigne 1400 C Les fours Cowper sont construits à l'aide de briques de ruche réfractaires qui servent de réservoir de chaleur. La température de chauffage nécessaire exige que le ruchage réfractaire soit de très grande qualité.
A des températures supérieures à 1000 C, il n'existe que @@@ de matériaux qui ont une grande durée de résistance, de sorte que la réalisation de fours Cowper nécessite des investissements considérables et, cependant, il n'est pas possible d'éviter que la maçonnerie ne soit dégradée après des durées de fonctionnement prolongées, de sorte que les réparations de four Cowper sont très coûteuses et ont pour conséquence des dérangements considérables dans l'exploitation du haut-fourneau.
Un autre inconvénient des fours Cowper connus réside dans le fait que les gaz: d'échappement doivent être évacués à une température de 180 à 250 C pendant la période de chauffage, de sorte que de grandes quantités de chaleur sont perdues:.
<Desc/Clms Page number 3>
La présente invention a pour objet un dispositif de réchauffage qui évite ces inconvénients et ces difficultés et dans lequel l'énergie introduite par le combustible est utilisés avec un haut rendement pour la production de chaleur, c'est-à-dire, dont les gaz d'échappement ont une température basse, le dispositif de réchauffage ne doit donc pas être soumis à des températures élevées mettant en danger ou réduisant son endurance, de manière à permettre en outre d'utiliser ainsi des matériaux réfractaires bon marché pour leur réalisation; la température finale désirée du vent chaud du dispositif de l'invention est réglable à volonté et des organes, de sécurité sont prévus pour que des conditions do température optimalesrègent dans toutes les parties du système de chat..' age.
A cet effet, selon une particularité essentielle de l'invention, du combustible tel que du gaz ou du masout ost injecté dans le conduit à revêtement réfractaire reliant le dispositif de réchauffage ot ce haut-fourneau, ce combustible étant injecté dans le vent chaud ayant une température supérieure à celle de son allumage en quantité telle que la température finale désirée, par exemple 1000 à 1300 C soit atteint avant l'introduction du vent chaud dans le hatt-fourneau, la combustion du combustible injecté étant com- plète du fait que le vent chaud contient de l'oxygène en excès*
L'injection de combustible est commandée de préférence par des régulateurs qui sont reliés à des détecteurs de température réglés pour une température prédéterminée,
la commande étant obtenue par exem-
<Desc/Clms Page number 4>
ple par l'ouverture ou la fermeture d'un clapet monté dans la pipe du combustible.
Pour des raisons de sécurité, un détecteur de température peut être monté devant remplacement d' injection du combustible, ce détecteur fermant l'arri- vée du combustible par l'intermédiaire d'organes régu-
EMI4.1
lat(;'1.'... lorsque la température d'allumage du combustible n?8st pas atteinte.
Le procédé de l'invention peut être mis eu ...a:y o de diverses manières qui ont donné satisfact,;t0r Ç,! pratique. Dans un mode de réalisation, on u- #&#*>. l.-re somme dispositif de chauffage des régénérateurs, uv autre mode de réalisât* mi, on utilise des rér ":1' ,.\';'OUl'S et, finalement, dans un troisième mode de 21iRtion préféré, on utilise une chambre de combus- %l*jiïa La température de travail des régénérateurs et dc récupérateurs doit être supérieure à celle d'atoP2i, du combustible, mais elle ne doit pas être de beau- coup supérieure à cette température et, de préférence,
EMI4.2
ç1J,r gaz la dépasse pas de plus de 100 C.
Lorsqu'on uti18c une chambre de combustion comme dispositif de réchauffage, on envoie dans celle-ci du combustible et de l'oxygène en quantités telles que la température obtenue du vent chaud soit supérieure à celle d'allu-,
EMI4.3
1.22±:(:) du combustible, mais de manière que cette tempért11.r0 ne la dépasse pas de beaucoup, et de préférence qu'elle ne la dépasse pas de plus de 100 C.
Dans une variante préférée du procédé dE l'invention, de l'oxygène pur peut être injecté, er
EMI4.4
plus du combustible, dans le conduit reliant le difPO-
<Desc/Clms Page number 5>
sitif de réchauffage et le haut-fourneau. Il est possible, de cette; manière, de régler la quantité d'oxygène introduite dans le haut-.fourneau.
On peut prévoir des réglages complémentai- res et, par exemple, on peut envoyer du vent froid, devant l'admission du vent chaud, dans la conduite circulaire du haut-fourneau.
D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui va suivre des trois modes de mise en oeuvre les plus importants du procédé de l'invention, et à l'aide des dessins sur lesquels:
La figure 1 est un schéma de montage d'une installation conforme à l'invention dans laquelle le dispositif de réchauffage est un récupérateur;
La figure 2 est une représentation analogue dans laquelle le dispositif de réchauffage est constitué par trois régénérateurs en céramique;
et
La figure3 est une représentation analogue dans laquelle le dispositif de réchauffage est constitué par une chambre de combustion
Sur la figure 1 est représenté schématiquement un récupérateur métallique 1 qui comporte une chambre de chauffage 2 et un conduit d'évacuation 3 pour les gaz d'échappement dirigés sur la cheminée* La référence 4 désigne le haut-fourneau et la référence 5 désigne sa conduit circulaire. Sur un conduit 6 d'arrivée du vent froid est branché un conduit 7 dirigé dans le récupérateur et un conduit 8 dirigé dans la,conduite circulaire du haut fourneauo Le vent froid qui est envoyé par des soufflantes a une température d'environ
<Desc/Clms Page number 6>
100 C par suite de la compression.
Dans la chambre de chauffage 2 du récupé- rateur sont envoyés par des conduites 9 et 10, un gaz contenant de l'oxygène (par exemple de l'air) et du combustible, par exemple du gaz ou du mazout, le com- bustible et le comburant sont brûlés dans la chambre Z et les gaz de combustion chauffent le vent froid dans le récupérateur qui est muni, par exemple, d'un faisceau de tubes 2. Comme on l'a mentionné, la tem- pérature de travail du récupérateur, c'est-à-dire la température que le vent froid doit atteindre dans le récupérateur, ne doit pas être notablement supérieure à la température d'allumage du combustible injecté ul- térieurement, de manière à éviter tout risque d'explo- sion.
En outre, cette température de travail ne doit pas être trop élevée, car les gaz d'échappement s'écou- lant par le conduit 3 du récupérateur vers la cheminée doi\ -t avoir une température qui n'est que de 10 à 15 supérieure à celle du vent froid, pour que l'énergie soit utilisée de façon optimale, Un intervalle conve- nable de température de travail dans le récupérateur est, par exemple, de 600 à 700 C, Un détecteur de tem- pérature 12 prévu pour le réglage de cette température est relié à un régulateur 13 qui, de son côté, est re- lié au conduit 10 d'arrivée du combustible.
Le conduit du vent chaud reliant le récu- pérateur 1 et le hau@fourneau 4 porte la référence 14.
Dans ce conduit, le vent chaud doit donc avoir une tem- pérature d'environ 600 C. Un autre détecteur de tem- pérature 15 assurant le contrôle de cette température un est relié à/regulateur 13 et, si cette température est
<Desc/Clms Page number 7>
trop élevée ou trop basse, la température de travail, du récupérateur est commandée de manière connue et usuelle par le réglage de l'admission du combustible
EMI7.1
dans sa chambre de ohauffage,
En aval du détecteur 15 de température a lieu l'injection selon l'invention du combustible dans le conduit de liaison 14.
On utilise à cet effet un système qui comprend un conduit 16 d'arrivée du com- bustible commandée par un régulateur 17, un dispositif 18 de mesure de la température monté en amont de l'em- bouchure du conduit d'arrivée du combustible et un dis- positif 19 de mesure de la température, monté en aval
EMI7.2
de l'embouchure- du1 conduit/i' arrivée du combustible, ces dispositif de mesure de la mpérature étant également reliés au régulateur 17. En outre, un conduit 20 d'arrivée d'oxygène peut également être prévu en amont du conduit d'arrivée de combustible et être associé également à un régulateur 21.
Par le conduit 16, un combustible tel que du mazout ou du gaz est ajouté au vent chaud et, comme celui-ci a une température qui est supérieure à celle d'allumage du combustible et qu'il contient dans tous les cas de l'oxygène en excès, la combustion est complète. S'elon la quantité du combustible injecté, le vend chaud est amené' à uné température voulue prédéterminée, par exemple de 1000 C. Le conduit dans lequel passe ce vent chaud porte la référence 22, dans le schéma de la figure 1.
Les conduits 14 et 22 de circulation, d'a- bord du vent froid et ensuite du vent chaud qui est
<Desc/Clms Page number 8>
dirigé dans le haut-fourneau, sont constitués par un tube à revêtement réfractaire;' on peut utiliser par exemple, comme matériau réfractaire,de la brique si- licieuse et de l'argile réfractaire.
Un avantage essentiel du procédé de l'invention réside non seulement dans le fait qu'on fait l'économie d'un four Cowper, mais également dans le fait qu'un agent de réduction est introduit dans le haut-fourneau par le combustible injecté qui a été brûlé pour donner du Co2 et de l'H2O cet agent ayant un effet réducteur qui permet de réduire la consommation de coke.
En amont de l'arrivée du vent chaud dans la conduite circulaire du haut-fourneau, le conduit 8 de vent froid débouche dans le conduit 27 d'amenée du vent chaud, un obturateur 24 actionné par un ré- gulateur 23 étant prévu dans le conduit 80 Un dé- tecteur de température 25 est @@@ié au régulateur 23 Cette arrivée 'de vent froid dans le conduit 22 de vent chaud peut être utilisée pour éviter des variations éventuelles de. température. D'ans les installations antérieures comportant un four Cowper, un tel réglage de température du vent mixte introduit dans la conduite circulaire était aussi normalement prévu.
Dans le mode de réalisation de la figure 2, le dispositif de réchauffage est constitué par trois régénérateurs 30,31 32 en céramique, chacun de ceux-ci étant muni d'une arrivée 33 de gaz et d'une arrivée 34 d'air. Le conduit 6 d'arrivée du vent froid fourni par une soufflante comporte trois dérivations 35, 36,
<Desc/Clms Page number 9>
37 aboutissant aux régénérateurs et ils déboucnent finalement dans le conduit 22 d'arrivée du vent chaud dans le haut-fourneau. Deux régénérateurs fonctionnent de manière usuelle de façon alternée et le troisième sert de réserve. Comme mentionné précédemment, la température de travail des régénérateurs ne doit pas être sensiblement supérieure à la température d' allumage du combustible injecté ultérieurement.
Le conduit 38 d'évacuation des gaz d'échappement des ré- cupérateurs est relié à la cheminée. La température , des gaz d'échappement ne doit pas être supérieure à
120 C.
Comme daris le mode de réalisation de la figure 1, le vent chaud sortant des régénérateurs pas- se dans le conduit de liai on 14 dans lequel du com- bustible est injecté en 16. Le référence 18 désigne un détecteur de température, la référence 20 désigne un conduit d'arrivée d'oxygène et les références 21 et
17 désignent des régulateurs, la fonction de ces élé- ments étant la même que celle de ceux qui ont été dé- c@its en regard de la figure 1. Le régulateur 23 ain- si que le détecteur de température 25 ont également des fonctions qui ont été décrites en regard du mode de réalisation de la figure !.. Le vent mixte passant dans le conduit 26 pénètre dans laonduite circulaire du haut-fourneau.
Dans le mode de réalisation de la figure 3, les mêmes éléments portent à nouveau les mêmes référen- ces. -La référence 6 désigne le conduit d'arrivée du vent froid provenant de la soufflante et de ce conduit partent d'une tubulure dans laquelle débouche le vent
<Desc/Clms Page number 10>
@ chaud provenant du dispositif de réchauffage et une seconde tubulure 8 conduisant'à la conduite annulaire du haut-foureau. Le @@spositif de réchauffage est constitué dans ce ca par une chambre de combustion 40 qui est amenée à la température de travail par le com- bustible arrivant par le conduit 10 et par 1' oxygène arrivant par le conduit 9. Un régulateur* 41 commande l'arrivée de l'oxygène et un régulateur 42 commande l'arrivée du combustible.
La température du vent chaud provenant de la chambre de combustion et circulant dans la conduit 14 est contrôlée par un détecteur 15 de tem- pérature. qui est relié à un régulateur 42. De la même manière que décrit précédemment, du combustible est introduit dans le conduit de liaison 14 par le conduit
16. De manière analogue aux modes de réalisation dé-
18 crits, on prévoit un détecteur de température/un con- duit 20 d'arrivée d'oxygène et un autre détecteur de tempèrat@re 19. Le système est @@@andé par les ragu- lateurs 17 et 21. De même, un détecteur de tempéra- ture 25 et un régulateur 23 assurent le mélange du vent mixte provenant du conduit 22 d'arrivée du vent chaud et du conduit 8 d'arrivée du vent froid.
Le mode de réalisation de la figure 3 pré- sente l'avantage mentionné précédemment que les gaz de combustion provenant de la chambre de combustion sont . utilisés comme transporteurs auxiliaires de carbone et que la totalité de la chaleur des gaz de combustion est envoyée dans le vent à réchauffer. La. consommation de chaleur de ce mode de réalisation est donc celle qui est la plus faible.
Les calculs suivants montrent de façon claire
<Desc/Clms Page number 11>
les avantages du procédé de l'invention par rapport à l'état antérieur de la technique.
On admet que la quantité de vent consommée est de 100 000 m3/h. que la température du vent froid fourni par la soufilante est de 100 C que la température du vent mixte à introduire dans le haut-fourneau est de 1000 C et on admet en outre qu'on dispose de gaz de gueulard ayant un pouvoir calorifique de 900 kcal/m3 pour le chauffage du dispositif de réchauffage et de gaz naturel ayant un pouvoir calorifique de 8.500 kcal/nr comme combustible devant être introduit dans le conduit de liaison menant au haut-fourneau;
la consommation de chaleur dans une installation antérieure à four Cowper est la suivante:
La température à la @oupole du four Cowper doit être de 200 C supérieure à la température maximale du vent mixte, c'est-à-dire que si le haut-fourneau doit être exploité avec une température du vent mixte de 1000 C la température à la coupole doit être d'au moins 1200 C après le chauffage du four-Cowper pour que la température qui doit être atteinte par le vent mixte soit obtenue pendant la totalité de la période d' insufflation. On admet que la température moyenne des gaz d'échappement pendant le chauffage du four Cowper est de 220 C.
La consommation de chaleur pour le chauffage de 100000 m3/h devant être amenée de 100 à 1000 C est de 36,8.106kcal/h y compris les pertes de chaleur du réchauffeur.. Comme aucun gaz d'échappement n'est introduit dans le vent, la composition de ce dernier ne chair- pas. Donc, il n'st pas nécessaire d'ajouter de l'oxygène.
'Par contre, la consommation de chaleur dans
<Desc/Clms Page number 12>
le procédé de l'invention est la suivante;
EMI12.1
a) Dans le premier mode de réalisation compre>- nant un récupérateur:
Le vent est amené dans le récupérateur à
EMI12.2
6000C pour une température moyenne des gaz d'échappe- ment de 100 C. Le chauffage à 1000 C est obtenu par mélange de gaz naturel ayan t un pouvoir calorifique de 8500 kcal/m3.
La consommation de chaleur dans le récupérateur est de 19.5.106 kcal/h y compris; les 'pertes.
La consommation de chaleur pour le chauffa/** ultérieur du ventà 1000*0 est de 14,5106 kcal/h. La consom-
EMI12.3
mctt<)1J. de chaleur pour le chauffage du vent de 100*C à 1000 0 est donc de 34oOolO6 ,.a.ha Pour le chauffage du vent de 6000C à IOOGOC# il faut une quantité de 1706 m3/h de gaz naturel ayant
EMI12.4
tUt pouvoir calorifique de 8500 kca7./m et une quantité deoxycùne de 34I2m3/H.
La composition du vent de haut-fourneau est alors de 19,87 % de 02e 75,27 % de N2,3,rf4 % de HBO, bzz de @@2. la quantité d'oxygène contenue dans le vent avant son injection dans le haut-fourneau étant à nouveau
EMI12.5
de 20900 n/h. L61. quantité de gaz envoyée da'18 le haut-* fourneau est accrue à une valeur de 105 203 m3/h donc elle est augmentée de 5,2%
Si aucun oxygène n'est ajouté, la quantité de gaz à injecter est réduite à 101 791 m3/h. La. com-
EMI12.6
position du vent est alors de l7tl8 % de 0, 77,79 % de Bzz r,68 % de 002 3,?5% de HO et la quantité d'oxy- gène contenue dans le vent est de 17 488 m3/h.
La quantité d'oxygène qui est libérée pour
<Desc/Clms Page number 13>
la. combustion du coke par la décomposition du CO2 et de l'H2o est de-? 559m3/h. Ainsi, la quantité effective injectée d'oxygène est de 23 459 m3/h lorsqu'on ajoute de l'oxygène et elle est de 20 047 m3/h sana addition d'oxygène. b) Dans le second mode de réalisation de 1' invention dans lequel on utilise des régénérateurs en céramique, la consommation de chaleur est la suivante
Le vent est chauffé à 600 C' dans les régénérateurs. Le chauffage complémentaire à 1000 C est obtenu à nouveau par addition de gaz naturel ayant un pouvoir calorifique de 8500 kcal/m3.
La consommation de chaleur des régénérateurs qui sont chauffés par du gaz de haut-fourneau est de 19.0.106kcal/h y compris les pertes. La consommation de chaleur pour le chauffage ultérieur du vent à 1000 C est de 14,5.106kcal/h. La consommation totale de chaleur est donc de 33,5.106 kcal/h.
C'omme la quantité du gaz naturel devant être ajoutée au vent de haut-fourneau est égale à celle du cas a). la quantité nécessaire d'oxygène qui est éventuellement nécessaire ainsi que la composition du vent sont les mêmes. c) Pans le troisième mode de réalisation comportant une chambra de combustion, la consommation de chaleur est la suivantes
Dans ce cas, la consommation de chaleur est la plus faible, car aucune perte n'est subie par des gaz d'échappement, La chaleur totale du gaz est introduite dans le vent à chauffer. La consommation
<Desc/Clms Page number 14>
EMI14.1
de chaleur n'est donc que de 32,4.106kcal/h.
Pour le chauffage du vent de 100 C à 1000 C, 'il faut une quantité de gaz naturel, ayant un pouvoir calorifique de 8500 kcal/m3 égale à 3812 m3, et une quantité d'oxygène de 7624 m3
La composition du vent de faut-fourneau pour une quantité d'oxygène de 20 900 m3/h est la sui-
EMI14.2
vante : bzz de 02 - 71,03 % de N2P 3, lZ de 002# 6,82% de H2O La quantité de vent à envoyer dans le haut-four-
EMI14.3
neau est accrue de 11,6 %, c'est-A-dire qu'elle est de 1:1626 m3/h
Si on n'ajoute;
de l'oxygène que pour la combustion du gaz dans la chambre de combustion dans laquelle le vent est amené à 600 C, la quantité d' oxygène à injecter est réduite à 4236m/h. La quantité de vent est alors de 108 238 m3/h et sa composition
EMI14.4
est de 16,18 % de 02# 7326 % de N2, 3,52% de C02p 7104% de H o. La quantité d'oxygène envoyé dans le haut-fourneau est alors de 17 512 m3/h.
La quantité d'oxygène qui est libérée pour la combustion du coke par la décomposition du C02 et de l'H20 du vent est de 5 718 m3/h La quantité effective d'oxygène insufflée est donc accrue à 26 618 m3/h lorsque de l'oxygène est ajouté et cette quantité atteint 23 230 m3/h sans addition d'oxygène.
REVENDICATIONS.
EMI14.5
..¯.....-....,....¯--.....
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
EMI1.1
"Heating process r (". - t dt. Blast furnace "
<Desc / Clms Page number 2>
The present invention relates to a method for heating blast furnace wind using heating devices such as regenerators or recuperators.
Normally used heaters, for example cowper ovens, are heated with gas or oil burners until the temperature at the cupolp is about 200 ° C higher than that of the temperature of the hot blast to be supplied, for example, reaches 1400 C. Cowper ovens are constructed using refractory beehive bricks which serve as a heat reservoir. The necessary heating temperature requires that the refractory beehive be of very high quality.
At temperatures above 1000 C there are only materials which have a long duration of resistance, so the realization of cowper furnaces requires considerable investment and, however, it is not possible to prevent the masonry from being degraded after extended operating times, so that Cowper furnace repairs are very expensive and result in considerable inconvenience in the operation of the blast furnace.
Another disadvantage of the known Cowper ovens is that the exhaust gases must be discharged at a temperature of 180 to 250 C during the heating period, so that large amounts of heat are lost.
<Desc / Clms Page number 3>
The present invention relates to a heating device which avoids these drawbacks and these difficulties and in which the energy introduced by the fuel is used with a high efficiency for the production of heat, that is to say, of which the gases. exhaust have a low temperature, the heater must therefore not be subjected to high temperatures endangering or reducing its endurance, so as to further allow the use of cheap refractory materials for their realization; the desired final temperature of the hot blast of the device of the invention is adjustable at will and safety devices are provided so that optimum temperature conditions exist in all parts of the cat system.
To this end, according to an essential feature of the invention, fuel such as gas or masout ost injected into the refractory lined duct connecting the heating device and this blast furnace, this fuel being injected into the hot blast having a temperature higher than that of its ignition in a quantity such that the desired final temperature, for example 1000 to 1300 C, is reached before the introduction of the hot blast into the hatt-furnace, the combustion of the injected fuel being complete due to the fact that the hot wind contains excess oxygen *
The fuel injection is preferably controlled by regulators which are connected to temperature detectors set for a predetermined temperature,
the command being obtained for example
<Desc / Clms Page number 4>
ple by opening or closing a valve mounted in the fuel pipe.
For safety reasons, a temperature detector can be fitted before fuel injection replacement, this detector shutting off the arrival of fuel by means of regulating devices.
EMI4.1
lat (; '1 .'... when the fuel ignition temperature is not reached.
The method of the invention can be implemented in various ways which have given satisfaction,; t0r Ç ,! convenient. In one embodiment, u- # &# *>. l.-re sum heating device of the regenerators, uv another embodiment, one uses rér ": 1 ',. \'; 'OUl'S and, finally, in a third preferred 21iRtion mode, a chamber is used of combus-% l * jiïa The working temperature of regenerators and recuperators must be higher than that of atoP2i, of the fuel, but it must not be much higher than this temperature and, preferably,
EMI4.2
ç1J, r gas does not exceed it by more than 100 C.
When a combustion chamber is used as a heating device, fuel and oxygen are fed into it in such quantities that the temperature obtained from the hot blast is higher than that of the combustion chamber.
EMI4.3
1.22 ± :( :) of the fuel, but in such a way that this temperature11.r0 does not exceed it by much, and preferably does not exceed it by more than 100 C.
In a preferred variant of the process of the invention, pure oxygen can be injected, er
EMI4.4
more fuel, in the pipe connecting the difPO-
<Desc / Clms Page number 5>
reheating device and the blast furnace. It is possible, of this; way of regulating the quantity of oxygen introduced into the blast furnace.
Additional adjustments can be provided and, for example, cold wind can be sent, in front of the hot wind inlet, into the circular duct of the blast furnace.
Other objects and advantages of the invention will be better understood with the aid of the following description of the three most important embodiments of the process of the invention, and with the aid of the drawings in which:
FIG. 1 is a circuit diagram of an installation according to the invention in which the heating device is a recuperator;
FIG. 2 is a similar representation in which the heating device consists of three ceramic regenerators;
and
FIG. 3 is a similar representation in which the heating device consists of a combustion chamber
In Figure 1 is shown schematically a metal recuperator 1 which comprises a heating chamber 2 and an exhaust duct 3 for the exhaust gases directed onto the chimney * Reference 4 designates the blast furnace and reference 5 designates its circular duct. A duct 6 for the arrival of the cold wind is connected a duct 7 directed into the recuperator and a duct 8 directed into the circular duct of the blast furnace o The cold wind which is sent by blowers has a temperature of approximately
<Desc / Clms Page number 6>
100 C as a result of compression.
Into the heating chamber 2 of the recuperator are sent via lines 9 and 10, a gas containing oxygen (for example air) and fuel, for example gas or oil, the fuel. and the oxidant are burnt in the chamber Z and the combustion gases heat the cold wind in the recuperator which is provided, for example, with a bundle of tubes 2. As mentioned, the working temperature of the recuperator, that is to say the temperature that the cold wind must reach in the recuperator, must not be appreciably higher than the ignition temperature of the fuel injected subsequently, so as to avoid any risk of explosion. if we.
In addition, this working temperature should not be too high, since the exhaust gases flowing through duct 3 from the recuperator to the chimney must have a temperature which is only 10 to 15. greater than that of the cold wind, so that the energy is used optimally, A suitable working temperature range in the recuperator is, for example, 600 to 700 C, A temperature sensor 12 provided for the regulation of this temperature is connected to a regulator 13 which, for its part, is connected to the conduit 10 for the fuel inlet.
The hot air duct connecting the recuperator 1 and the blast furnace 4 bears the reference 14.
In this duct, the hot blast must therefore have a temperature of about 600 C. Another temperature sensor 15 ensuring the control of this temperature is connected to / regulator 13 and, if this temperature is
<Desc / Clms Page number 7>
too high or too low, the working temperature of the recuperator is controlled in a known and usual manner by adjusting the fuel inlet
EMI7.1
in its heating chamber,
Downstream of the temperature detector 15, the fuel is injected according to the invention into the connection pipe 14.
A system is used for this purpose which comprises a fuel inlet pipe 16 controlled by a regulator 17, a temperature measuring device 18 mounted upstream of the mouth of the fuel inlet pipe and a device 19 for measuring the temperature, mounted downstream
EMI7.2
of the mouth of the fuel inlet / conduit, these temperature measuring devices also being connected to the regulator 17. In addition, an oxygen inlet conduit 20 may also be provided upstream of the supply conduit. arrival of fuel and also be associated with a regulator 21.
Through line 16 a fuel such as fuel oil or gas is added to the hot blast and, as the latter has a temperature which is higher than that of ignition of the fuel and which it contains in any case of the excess oxygen, combustion is complete. Depending on the amount of fuel injected, the hot vend is brought to a predetermined desired temperature, for example 1000 C. The duct through which this hot blast passes bears the reference 22, in the diagram of FIG. 1.
The ducts 14 and 22 for circulation, first of all the cold wind and then the hot wind which is
<Desc / Clms Page number 8>
directed into the blast furnace, consist of a refractory lined tube; ' Silicon brick and refractory clay can be used, for example, as the refractory material.
An essential advantage of the process of the invention lies not only in the fact that a cowper furnace is saved, but also in the fact that a reducing agent is introduced into the blast furnace by the injected fuel. which has been burnt to give CO2 and H2O this agent having a reducing effect which allows to reduce the consumption of coke.
Upstream of the arrival of the hot blast in the circular duct of the blast furnace, the cold blast duct 8 opens into the duct 27 for supplying the hot blast, a shutter 24 actuated by a regulator 23 being provided in the duct. duct 80 A temperature sensor 25 is connected to the controller 23 This arrival of cold wind into the hot blast duct 22 can be used to avoid possible variations in. temperature. In previous installations including a Cowper furnace, such a temperature control of the mixed wind introduced into the circular duct was also normally provided.
In the embodiment of FIG. 2, the heating device consists of three ceramic regenerators 30, 31 32, each of these being provided with a gas inlet 33 and an air inlet 34. The duct 6 for the arrival of the cold wind supplied by a blower comprises three branches 35, 36,
<Desc / Clms Page number 9>
37 leading to the regenerators and they finally open into the duct 22 for the arrival of the hot wind in the blast furnace. Two regenerators normally operate alternately and the third serves as a reserve. As mentioned above, the working temperature of the regenerators must not be significantly higher than the ignition temperature of the fuel injected subsequently.
The duct 38 for discharging the exhaust gases from the recuperators is connected to the chimney. The temperature of the exhaust gases must not be higher than
120 C.
As in the embodiment of FIG. 1, the hot wind exiting the regenerators passes through the connection duct 14 into which fuel is injected at 16. Reference number 18 designates a temperature detector, reference number 20 designates an oxygen inlet pipe and references 21 and
17 denote regulators, the function of these elements being the same as that of those which have been decided with regard to FIG. 1. The regulator 23 as well as the temperature detector 25 also have functions. which have been described with reference to the embodiment of the figure! .. The mixed wind passing through the duct 26 enters the circular duct of the blast furnace.
In the embodiment of FIG. 3, the same elements again bear the same references. -Reference 6 designates the inlet duct of the cold wind coming from the blower and from this duct leave a pipe into which the wind emerges
<Desc / Clms Page number 10>
@ hot coming from the heating device and a second pipe 8 leading to the annular pipe of the upper oven. The reheating device is constituted in this case by a combustion chamber 40 which is brought to the working temperature by the fuel arriving by the duct 10 and by the oxygen arriving by the duct 9. A regulator * 41 controls the arrival of oxygen and a regulator 42 controls the arrival of fuel.
The temperature of the hot blast coming from the combustion chamber and circulating in the duct 14 is controlled by a temperature sensor 15. which is connected to a regulator 42. In the same manner as described above, fuel is introduced into the connecting duct 14 via the duct
16. Analogously to the embodiments described
18, there is provided a temperature sensor / oxygen supply line 20 and another temperature sensor 19. The system is operated by the regulators 17 and 21. Likewise, a temperature detector 25 and a regulator 23 ensure the mixing of the mixed wind coming from the duct 22 for the arrival of the hot wind and the duct 8 for the arrival of the cold wind.
The embodiment of Figure 3 has the aforementioned advantage that the combustion gases from the combustion chamber are. used as auxiliary carbon carriers and that all of the heat from the combustion gases is sent to the wind to be reheated. The heat consumption of this embodiment is therefore the lowest.
The following calculations clearly show
<Desc / Clms Page number 11>
the advantages of the process of the invention compared to the prior state of the art.
It is assumed that the amount of wind consumed is 100,000 m3 / h. that the temperature of the cold wind supplied by the blower is 100 C that the temperature of the mixed wind to be introduced into the blast furnace is 1000 C and it is also admitted that we have top gas having a calorific value of 900 kcal / m3 for heating the reheating device and natural gas having a calorific value of 8,500 kcal / nr as fuel to be introduced into the connecting duct leading to the blast furnace;
the heat consumption in an installation prior to a Cowper oven is as follows:
The temperature at the top of the Cowper furnace must be 200 C higher than the maximum mixed wind temperature, i.e. if the blast furnace is to be operated with a mixed wind temperature of 1000 C the temperature at the dome must be at least 1200 C after the heating of the oven-Cowper so that the temperature which must be reached by the mixed wind is obtained during the entire period of insufflation. It is assumed that the average temperature of the exhaust gases during the heating of the Cowper furnace is 220 C.
The heat consumption for the heating of 100,000 m3 / h to be brought from 100 to 1000 C is 36.8.106kcal / hy including the heat losses from the heater. As no exhaust gas is introduced into the wind , the composition of the latter does not flesh. Therefore, it is not necessary to add oxygen.
'On the other hand, the heat consumption in
<Desc / Clms Page number 12>
the method of the invention is as follows;
EMI12.1
a) In the first embodiment comprising> - a recuperator:
The wind is brought into the recuperator at
EMI12.2
6000C for an average exhaust gas temperature of 100 C. Heating to 1000 C is obtained by mixing natural gas with a calorific value of 8500 kcal / m3.
The heat consumption in the recuperator is 19.5.106 kcal / h including; the loss.
The heat consumption for the subsequent heating of the wind to 1000 * 0 is 14.5106 kcal / h. The consumption
EMI12.3
mctt <) 1J. of heat for heating the wind from 100 * C to 1000 0 is therefore 34oOolO6, .a.ha For heating the wind from 6000C to IOOGOC # it takes a quantity of 1706 m3 / h of natural gas having
EMI12.4
tUt calorific value of 8500 kca7./m and a quantity of deoxycùne of 34I2m3 / H.
The composition of the blast furnace wind is then 19.87% of 02e 75.27% of N2.3, rf4% of HBO, bzz of @@ 2. the quantity of oxygen contained in the wind before its injection into the blast furnace being again
EMI12.5
of 20,900 n / h. L61. quantity of gas sent into the blast furnace is increased to a value of 105,203 m3 / h so it is increased by 5.2%
If no oxygen is added, the quantity of gas to be injected is reduced to 101,791 m3 / h. The. Com
EMI12.6
wind position is then 17t18% 0.77.79% Bzz r, 68% 002.3.5% HO and the amount of oxygen contained in the wind is 17488 m3 / h.
The amount of oxygen that is released for
<Desc / Clms Page number 13>
the. combustion of coke by the decomposition of CO2 and H2o is de-? 559m3 / h. Thus, the effective injected quantity of oxygen is 23,459 m 3 / h when oxygen is added and it is 20,047 m 3 / h without the addition of oxygen. b) In the second embodiment of the invention in which ceramic regenerators are used, the heat consumption is as follows
The wind is heated to 600 C 'in the regenerators. The additional heating to 1000 C is obtained again by adding natural gas having a calorific value of 8500 kcal / m3.
The heat consumption of the regenerators which are heated by blast furnace gas is 19.0.106kcal / h including losses. The heat consumption for the subsequent heating of the wind to 1000 C is 14.5.106kcal / h. The total heat consumption is therefore 33.5.106 kcal / h.
As the quantity of natural gas to be added to the blast furnace wind is equal to that of case a). the necessary quantity of oxygen which is possibly required as well as the composition of the wind are the same. c) In the third embodiment comprising a combustion chamber, the heat consumption is as follows
In this case, the heat consumption is the lowest, since no loss is suffered by exhaust gases, The total heat of the gas is introduced into the wind to be heated. The consumption
<Desc / Clms Page number 14>
EMI14.1
of heat is therefore only 32,4.106kcal / h.
For the heating of the wind from 100 C to 1000 C, a quantity of natural gas is required, having a calorific value of 8500 kcal / m3 equal to 3812 m3, and a quantity of oxygen of 7624 m3
The composition of the blast furnace wind for an oxygen quantity of 20,900 m3 / h is as follows:
EMI14.2
boasts: bzz of 02 - 71.03% of N2P 3, lZ of 002 # 6.82% of H2O The amount of wind to send into the blast furnace
EMI14.3
water is increased by 11.6%, i.e. it is 1: 1626 m3 / h
If we don't add;
oxygen that for the combustion of gas in the combustion chamber in which the wind is brought to 600 C, the quantity of oxygen to be injected is reduced to 4236m / h. The amount of wind is then 108 238 m3 / h and its composition
EMI14.4
is 16.18% O 2 # 7326% N2, 3.52% C02p 7104% H o. The quantity of oxygen sent to the blast furnace is then 17,512 m3 / h.
The quantity of oxygen which is released for the combustion of coke by the decomposition of CO2 and H2O in the wind is 5,718 m3 / h The effective quantity of oxygen blown in is therefore increased to 26,618 m3 / h when oxygen is added and this quantity reaches 23,230 m3 / h without addition of oxygen.
CLAIMS.
EMI14.5
..¯ .....-...., .... ¯ --.....
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.