CA1278680C - Dispositif d'injection de matiere pulverulente, notamment de charbon, dans un haut-fourneau - Google Patents

Dispositif d'injection de matiere pulverulente, notamment de charbon, dans un haut-fourneau

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CA1278680C
CA1278680C CA000506548A CA506548A CA1278680C CA 1278680 C CA1278680 C CA 1278680C CA 000506548 A CA000506548 A CA 000506548A CA 506548 A CA506548 A CA 506548A CA 1278680 C CA1278680 C CA 1278680C
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Abstract

ABREGE DESCRIPTIF

Il comporte une tuyère à vent chaud débouchant dans le haut-fourneau, un busillon bloqué
contre la tuyère et coaxial à celle-ci pour l'amenée du vent chaud, un piquage réalisé obliquement sur le busillon et orienté vers la tuyère, et une canne d'injection passant dans ce piquage et débouchant dans la tuyère. Selon l'invention la canne d'injection est sensiblement en arc de cercle dont la convexité est tournée vers l'axe du busillon et de la tuyère. Le rayon de courbure de la canne d'injection est au moins égal à cent fois le diamètre intérieur de la canne.

Description

AFBI ~75 ~;~'78~

Dispnsitl~ d'ln~ection de ~atl~ræ pulv~rulentR, note~men~ de ~har~on, dEns un h~ut tourneau.
L'inventlon cancerne l'in~ection de matières pulvérulentes d~ns un haut~fourneau, et notsmment de charbon.
05 ~n ~ait que }'ln~ection de charbon pulverlsé permet de réduire la consommation de coke dans le haut-fourneau. Ce oharbon est introduit par une canne d'in~ection dans le vent chaud en provenance des cowpers.
Un dispositlf d'in~ectlon connu compnrte une tuyère à
SO vent chaud débouchant dans le haut ~ourneau, un busillon bloqué
contre la tuyère et coaxial à celle-ci pour l'emenee du vent chaude un piquage réalisé obllquement sur le busillon et orienté
ver-~ la tuyère, et une canne d'injection passant dans ce piquage et débouchant dans la tuyère. Dans ce dispDsitif connu~ la canne d'injection est une canne droite dont l'inclinaifion ~ur l'sxe de la tuyère est celle du piquage du busillon~ soit généralement 15.
Il npparait que cette technologie, satisfaiF~ante sous bien des rapports, présente cependant l'inconvénient de manquer de souplesse. Plus précisément, cette technologie ne permet pas de modifier facilement la positlon de l'extrémité de décharge de 18 canne d'injection par rapport a la tuyère. Or le choix idéal de nette position n'est pas facile à connaltre car il dépend de paramètres agissant en sens contraires ; ~elon les uns il est préférable que la canne pénètre le plus en avant possible dans 19 tuyère, alors que selon les sutres la canne ne doit pas pénétrer trop en avant. La cflnne drnlte inclinée à 15 ne permet pas de s'écarter, sans inconvénlents majeurs pour la qualité de ; 1'in~ection elle-nême, de la position normale.
3D Le but de l'invention est de proposer un nouveau disposltif d'in~ection présentant plus de soupleqse et permettant d'explorer une plus grande région de la tuyère pour y arreter le chDix de la position idéale de l'extrémité de décharge de la canne d'injection.
L'invention atteint son hut par le fait gue l'axe de la .' ~

Z ~L2~78~

canne d'ln~ectlan est sensiblement un ~rc de cercle dont la convexité est tournée vers l'~xe du busillon et de 1~ tuyère. En e~et, gr~ce ~ cette csnne courbe, 11 est pacsible p~r un mouvement ~déquat de rotetion de ls csnne ~utuur de son centre de D5 courbure, de 1~ ~aire pénètrer our d'ss~e~ gr~ndes distances a l'intérieur de la tuyère, tout en cDnservant une ~ncllnei~on cQnvenable de l'extremité de la csnne sur l'~xe de 1~ tuyère.
Pour éviter une usure lntempest1ve de la c~nne courbe, il est souhaitable que le rayon de courbure de la canne soit au molns égal à cent fois son di~mètre intérieur.
Du reste, un rayon de cDurbure trop petit ne permettrait pas le logement de la csnne et son extraction, dans l'~gencement traditiDnnel de le tuyère et des organes voisins.
Un rayon de courbure suffisamment grand présente l'avantage supplémentaire de pouvoir prevoir un piquage du busillon dant le passage interne a une section permettant indiféremment d'y loger une c~nne droite ou une canne courbe.
Des avantages encore plus considérables sont 9 ~ttendre de l'invention, lorsqu'on utilise, comme cela est connu en soi, Z0 une torche à plssma pour surchauffer le vent chaud provenant des co~pers, et sméliorer l'économle génerale du haut-fourneau.
La surchau~fe conduit en e~fet le charbon à brûler plus tôt (pratiquement dès sa sortie de la canne) et se pose alors le double problème de la résistance à la chaleur de la canne elle-Z5 même et de la tuyère.
Selon l'inventinn, l'adaptation de la canne courbe permet d'avancer son orifice de décharge suffisamment en ~vant de la tuyère pour éviter les problèmes liés a la température excessive (et à l'abrasion mécanique du charbon).
3D Par silleurs, on prévoit avantageusement un système de refrDidissement pour la canne elle-mêmel de même que pDur le husillon et son piquage.
D'autres caractéristiques et avantages ressDrtiront de la description suivante d'un mode préféré de realisation de l'invention. Il ~era fait référence sux desslns annexés, sur 3 ~ 7~ 30 lesquel~ :
- la ~igure 1 est une vue en coupe longitudinsle d'une tuyère de h~ut-~ournecu et des organes ennexes, d~ns l'ensemble des~uels s'lneère le disposltl~ de l'invention, 05 - la ~igure 2 est une coupe lon~ltudinale nchématlque ~ontrant 1~ tuyère, le buslllon, le plquage du buslllon et l'implantation respective des Rxes d'une canne d'in~ection traditionnelle et d'une canne conforme ~ l'invention (pour des raisons de lisibilité de 1~ figure, cn n'a représenté les cannes que par leur axe, et non par leur prDfil reel), - la ~lgure 3 est une coupe transversale III-III de la figure 2, montrant 1~ ~orme du passage interne du piquage du busillon et de la canne d'ln~ection qu'il loye.
La figure 1 mantre lu tuyère ~ vent 1 ~ixee de facon classique sur le blindage Z du haut-fourneau par l'intermédlaire de la tympe 3 et de la chapelle 4.
Le ne~ 5 de la tuyère 1 déDouche à l'interieur du h~ut-Faurneau nu dessus du creuset.
~loqué contre une portée sphérique a l'arrière de la tuyère 1, le bu~illon 6 lui ~eit suite coaxialement, pour condu~re le vent chaud qu'il reçoit du coude porte-vent 7 et des autres organes connus d'amenée du vent au haut-fourneau.
Le busillon 6 comporte un piquage oblique ~, lncliné 8 15 sur l'axe 9 du busillon et de la tuyère, et prevu pour ~5 l'insertion d'une canne d'injection.
Selon la technique antérieure, la canne d'injection e~t une canne droite dont l'axe est confondu ou parallele ~vec l'axe 10 du piquage B. Elle débouche dans la tuyère, au niveau du point d'intersectiDn I des axes 9 et 10, c'est-à-dire qu'elle pénètre dans la tuyère sur une distance d'environ 7 Lm eu mieux, a comparer aux 50 à 60 cm de longueur de la tuyère.
Selon l'invention, la canne est courbe, comme le montre en tirets sur la f}gure 2, son axe 11. ~elui-ci F~rme un arc de cercle dont le rayon est eu moins égal à cent ~ois le rayon interne de la canne pour éviter les problèmes d'usure de la canne p~r læ c~orbDn qo~lle v~hlculæ.
Pbur ~onner un rxemple aoncret, ll ~ ~t~ pr~vu dcns un ~xempl~ p~rticulier de r~ol~cotlon, ur~ G~nne d'ln~ectlun dont læ
diomètre int~rleur ~st de 2Dmm, et le r~yDn de courbure est de 05 ~6DDmm.
Gr8ce a ~ courbure de lo c~nnæ~ il est pDssible de ~lre d~bouc~er nu poin~ J, ~ntersect'lon de~ oxe6 9 et 1~ tu~
dan~ ln tuy~re b~en plu~ en ~vent que I ~44,5 m QU lleu de 7cm dcns l'exemple particulier precité). Elle y débDu~he par ~llleurs 80US un engle plu5 ~aible que l'inclinai~on (15~ de 13axe 1D
sur l'sxe 9, ce qui ~'~v~re feVDreble i3 l~explDltation normale du procéde d'ln~eotion m~ic ~galement u sDn r~glage lnltl~l ou l'expérlment~tion.
En e~et, ~l eet poss~ble ~e déplacer le c:enne psr un dépl~cement (rotatlDn ~yant pour centre le centre de courbure de ~a canne) 8u cDur~ duquel 80n axe 11 reste tou~ours Elltu~ 8ur le N~eme ~ercle, lJorif~ce de 6Drtie de 18 c~nne 6~él0l9n~nt plus ou moins du polnt J en ~vant DU en errière : den5 tous les C25~ le canne débouche dans l~ tuyère sous un angle inf~rieur ~ l'in~
2D n~ison de l'~xe lO. On peut ainsi dan~ une plage de régl~ge de l'ordre du mètre explorer une gamme de positions de l'orifice de sortie de la canne, en mainten~nt celui-ci relativement proche de l'axe d~ la t~yère mais en variant sa penétration dans ~elle-ci et trouver ainsi plus facilement le compromus entre les fac-teurs contraires gui règlent le choix de l'emplacement iAéal :d'une part réduire l'abrasion des parois de tuyère p~r le charbon, ce qui tend à placer l'orifice de sortie de la canne d'injec-tion le plus en avant ; d'autre part faire bruler le charb~n le plus surement possible et le plus tôt avec l'oxygène encore 3D disponible, ce qui tend à reculer l'orifice de sortie d~ la anne d'injection La sectlon du passage interne 12 du piquage B du busillon est evantageusement celle repré~entée en figure 3, formée psr deux deml-cercles raccordés par deux parties rectilignes. Dans l~exemple particulier de réalisation déjà mentionné, le rayon de ces demi-cercles et lg lan~ueur des parties rectilignes est de ~2~

Z5mm.
Cette forMe permet le pnssage au ~holx, 8an9 changer de busillon, de l~ canne courbe de l'invention ou d'une canne rectlligne traditionnelle.
05 L'lnvention trouve une applicatian plu5 partlculièrement avantageuse lur~que, comme cunnu en aol, on utllise une torche a plasma 13 (~19.1) puur ~urchauffer le vent. Le busillon 6 est garni de réfractalre 1~ et muni d'un système de refroidissement par eau 15 (figs. 1 et 3~.
La température elevée permet au charbon de brûler dès sa sortie de la canne d'injection. Aussi est-il important dP faire pénétrer 18 eortie de la canne d'injection plus en ~vant dans la tuyère, par rapport à llimplantation classlque d'une canne rigide, afin de ~avoriser la tenue de l~ tuyère. La canne courbe con~orme à l'invention permet de résnudre ce problème.
La canne courbe doit pouvoir elle-aussi résister aux températures élevées rencontrées lors de l'utiliaation d'une torche a plasma. C'est pourquol on prévoit un refrDidissement de la canne, par exemple par l'une des trois dispositions suivantes.
Z0 Selon une premiere version, on réalise autour du conduit central de la canne véh~culant le mélange d'air et de charbon, une chemise double annulaire de circulat~on formée d'eau. Etant donné
le peu de place dont Dn dispose, il s'agit d'un refroidissement par lame d'eau ~d'environ 2mm d'épaisseur) : on utilise Z5 avantageusement à cet effet la même eau ultra-pure, désionlsée et déminéralisée, exigée pour le refroidissement de la torche à
plasma.
Selon une seconde version, le conduit central de la canne est entouré d'une chaMbre annulaire d'injection d'air sous 3D fort débit ~par exemple 80m3/h).
Selon une troisième version, le conduit central 16 (cf.
f~g.3) est entouré d'une chambre annulaire 17 dans la~uelle est injecté un hydrocarbure liquide.

Claims (8)

1. Dispositif d'injection de matière pulvérulente , notamment de charbon dans un haut-fourneau, du type comportant une tuyère à vent chaud débouchant dans le haut-fourneau, un busillon bloqué
contre la tuyère et coaxial à celle-ci pour l'amenée du vent chaud, un piquage réalisé obliquement sur le busillon et oriente vers la tuyère, et une canne d'injection passant dans ce piquage et débouchant dans la tuyère, caractérisé en ce que la canne d'injection est conformée sensiblement en arc de cercle dont la convexité est tournée vers l'axe du busillon et de la tuyère.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rayon de courbure de la canne d'injection est au moins égal à cent fois le diamètre intérieur de la canne.
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la canne est refroidie.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la canne est refroidie par une circulation d'eau dans une chemise double annulaire.
5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la canne est refroidie au moyen d'une chambre annulaire d'injection d'air sous fort débit.
6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la canne est refroidie au moyen d'une chambre annulaire d'injection d'hydro-carbure liquide.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le piquage du busillon est refroidi.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte en amont du busillon une torche à plasma.
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