EP0037460B1 - Procédé et dispositif de régulation de pression et de fluidisation d'une masse pulvérulente dans une enceinte de distribution - Google Patents

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EP0037460B1
EP0037460B1 EP19810101434 EP81101434A EP0037460B1 EP 0037460 B1 EP0037460 B1 EP 0037460B1 EP 19810101434 EP19810101434 EP 19810101434 EP 81101434 A EP81101434 A EP 81101434A EP 0037460 B1 EP0037460 B1 EP 0037460B1
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pressure
gas
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intermediate tank
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Paul Wurth SA
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/001—Injecting additional fuel or reducing agents
    • C21B5/003—Injection of pulverulent coal

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for regulating the pressure and fluidization of a pulverulent mass in a pressure distribution enclosure which is provided on the downstream side with a series of orifices for extracting the pulverulent material and connected, on the upstream side, to an intermediate powder supply tank which is designed as an airlock to be alternately ventilated and put under a pressure substantially equal to or greater than the pressure in said enclosure and to be placed in communication with the latter.
  • the invention relates more particularly to an installation of the type described in patent LU-A-81,388, designed for the injection of coal or lignite powder into a blast furnace.
  • the coal or lignite powder is extracted by the bottom of the enclosure through the extraction orifices provided with blast chambers with a cellular rotor to be then conveyed pneumatically to each of the nozzles of the blast furnace and be injected into it.
  • the object of the present invention is a new process for fluidizing the pulverulent mass in the enclosure and for regulating the pressure inside it, which does not have the drawback mentioned above, that is to say that is to say a process whose implementation is possible, even with a modest consumption of compressed air.
  • the invention also relates to a device for ensuring the implementation of this method.
  • the method according to the present invention is essentially characterized in that, at least during a first phase corresponding to the isolation of the intermediate reservoir from the distribution enclosure, a gas is injected into it. pressure, in that this gas is recycled by filtering and compressing the gas discharged from this enclosure, and by reinjecting it therein, and in that, during a second phase, corresponding to the communication of the intermediate tank with the distribution enclosure, a forced circulation of a pressurized gas is established which is injected into the intermediate tank, which is evacuated from the pressure enclosure and which is filtered and compressed before reinjecting it into the intermediate container.
  • the same gas is used for this purpose during the two phases, by sending the gas discharged from the distribution enclosure alternately into the intermediate tank and into the distribution enclosure.
  • the distribution enclosure is periodically connected to an additional source of pressurized gas to compensate for the losses.
  • the installation for implementing this method comprises a first circuit connecting a discharge opening provided in the upper part of the enclosure to a pressure gas inlet opening provided in the lower part of this enclosure and a second circuit connecting said discharge opening to the intermediate tank, the first and the second circuit having a common branch in which at least one filter and a booster are provided, while in each of the separate branches of the first and second circuits is provided a valve to regulate the circulation of gases in each of the two circuits.
  • reference 2 represents an enclosure in which a pulverulent material, for example, coal or lignite powder, is stored for injection into an oven 10, for example a blast furnace.
  • the pulverulent material is extracted from the enclosure 2 through a series of blast chambers with a cellular rotor represented by the reference 4, while the transport and the injection are carried out pneumatically through a line 6 ali driven by a propulsion fluid sent by a compressor 8.
  • the reference 12 designates an intermediate reservoir used to fill the enclosure 2.
  • the communication between the reservoir 12 and the enclosure 2 is established through a pair of valves 14 and 16, automatically controlled by a level detection system minimum and of a maximum level, represented diagrammatically by 18, in the enclosure 2.
  • a level detection system minimum and of a maximum level represented diagrammatically by 18, in the enclosure 2.
  • the latter is isolated from the enclosure 2 by closing the valves 14 and 16 to be ventilated through a valve 20.
  • the pressure in the enclosure 2 must be greater than the pressure in the oven 10, while the pressure in the tank 12, when filling the enclosure 2 must be at least equal to the pressure in this enclosure.
  • gas preferably air
  • gas is injected into this enclosure 2 under pressure through a pipe 22.
  • the adjustment pressure inside the enclosure 2 is ensured through a self-regulating pressure valve 28 intended to connect the enclosure 2 through a filter 24 to the atmosphere.
  • This valve 28 is calibrated on a set pressure and opens automatically as soon as the pressure inside the enclosure 2 exceeds this value.
  • a recycling line 30 is provided, connected between the filter 24 and the auto valve pressure regulator 28.
  • This pipe 30 recycles the excess air towards the pipe 22, so as to establish a closed circuit.
  • the circulation in this recycling pipe 30 is controlled by means of a valve 26 mounted above the filter 24.
  • a pipe booster 32 is provided in the pipe 30.
  • An auxiliary pipe 34 furthermore connects the pipe 30, from a point located downstream of the booster 32, to the intermediate tank 12.
  • the pressurized air recycled through the pipe 30 can therefore be sent either through the pipe 2 9 in the enclosure 2 either through the pipe 34 in the tank 12, the control in one and / or the other of the two pipes 22, 34 being ensured by a pair of valves 36 and 38 provided respectively in the lines 22 and 34.
  • the recycling pipe 30 is connected through a booster pipe 40 to the compressor 8.
  • the recycling circuit is supplied by an automatic valve 42.
  • non-return valve 42, 44, 46 and 48 are each provided with a non-return valve represented by 42, 44, 46 and 48 respectively.
  • the valves 14 and 16 are open to establish communication between the reservoir 12 and the enclosure 2.
  • the recycling pipe 30 is connected through the pipe 34 to the reservoir 12, by opening the valve 38.
  • the valve is completely or only partially closed 36, that is to say that the air recycled through the pipe 30 is sent totally or partially through the pipe 34 in the tank 12 to ensure. the flow of the pulverulent material towards the enclosure 2.
  • the valves 14 and 16 are closed.
  • the valve 38 to disconnect the pipe 30 and ensure complete recycling of the pressurized air through the pipe 22 in the enclosure 2.

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Description

  • La présente invention concerne un procédé et un dispositif de régulation de pression et de fluidisation d'une masse pulvérulente dans une enceinte de distribution sous pression qui est pourvue, du côté aval d'une série d'orifices d'extraction de la matière pulvérulente et reliée, du côté amont, à un réservoir intermédiaire d'alimentation en matière pulvérulente qui est conçu comme sas pour être alternativement aéré et mis sous une pression sensiblement égale ou supérieure à la pression dans ladite enceinte et être mis en communication avec celle-ci.
  • Quoique n'y étant pas limitée, l'invention a trait plus particulièrement à une installation du genre décrit dans le brevet LU-A-81 388, conçue pour l'injection de poudre de charbon ou de lignite dans un haut fourneau. Dans cette installation, la poudre de charbon ou de lignite est extraite par le fond de l'enceinte à travers les orifices d'extraction pourvus de sas de soufflage à rotor alvéolaire pour être acheminée ensuite par voie pneumatique à chacune des tuyères du haut fourneau et être injectée dans celui-ci.
  • Pour assurer une évacuation uniforme de la matière pulvérulente à travers chacun des sas de soufflage, il faut que la pression à l'intérieur de cette enceinte de distribution soit supérieure à la pression de transport pneumatique en aval de ces sas. En outre, il est absolument indispensable que la masse à l'intérieur de l'enceinte soit parfaitement fluide. Pour remplir ces deux conditions, on a proposé dans le brevet LU-A-81 388, d'injecter dans l'enceinte un gaz, notamment de l'air sous pression, pour assurer la fluidisation et la pression à l'intérieur de l'enceinte. L'air sous pression est évacué de l'enceinte à travers un clapet auto-régulateur de pression, réglé de manière à lâcher vers l'atmosphère la quantité d'air nécessaire et suffisante pour assurer la pression voulue à l'intérieur de l'enceinte.
  • Toutefois, la mise en œuvre de ce procédé de fluidisation et de régulation de pression dans l'enceinte présente l'inconvénient d'une consommation considérable d'air sous pression. A titre d'exemple, il faudrait, pour une enceinte de distribution d'un diamètre de 3,80 mètres, une quantité d'air sous pression équivalant à 21 kg par minute.
  • Le but de la présente invention est un nouveau procédé de fluidisation de la masse pulvérulente dans l'enceinte et de régulation de pression à l'intérieur de celle-ci, qui ne présente pas l'inconvénient mentionné ci-dessus, c'est-à-dire un procédé dont la mise en oeuvre est possible, même avec une consommation modeste en air comprimé. L'invention concerne également un dispositif pour assurer la mise en oeuvre de ce procédé.
  • Pour atteindre cet objectif, le procédé selon la présente invention est essentiellement caractérisé en ce que, au mois lors d'une première phase correspondant à l'isolement du réservoir intermédiaire de l'enceinte de distribution, on injecte dans celle-ci un gaz sous pression, en ce que l'on recycle ce gaz en filtrant et en comprimant le gaz évacué de cette enceinte, et en le réinjectant dans celle-ci, et en ce que, lors d'une deuxième phase, correspondant à la mise en communication du réservoir intermédiaire avec l'enceinte de distribution, on établit une circulation forcée d'un gaz sous pression que l'on injecte dans le réservoir intermédiaire, que l'on évacue de l'enceinte sous pression et que l'on filtre et comprime avant de le réinjecter dans le récipient intermédiaire.
  • De préférence, on utilise, à cet effet, le même gaz lors des deux phases, en envoyant le gaz évacué de l'enceinte de distribution alternativement dans le réservoir intermédiaire et dans l'enceinte de distribution.
  • Lors de la deuxième phase, il est possible de recycler le gaz évacué de l'enceinte de distribution en partie dans celle-ci et en partie dans le réservoir intermédiaire.
  • En outre, on branche périodiquement l'enceinte de distribution sur une source d'appoint de gaz sous pression pour compenser les pertes.
  • Le recyclage du gaz envoyé sous pression dans l'enceinte de distribution permet une réduction considérable de la consommation de ce gaz, cette consommation n'étant constituée que par l'apport de gaz à travers la source d'appoint pour compenser les pertes.
  • L'installation pour la mise en oeuvre de ce procédé comporte un premier circuit reliant une ouverture d'évacuation prévue dans la partie supérieure de l'enceinte à une ouverture d'admission d'un gaz sous pression prévu à la partie inférieure de cette enceinte et un second circuit reliant ladite ouverture d'évacuation au réservoir intermédiaire, le premier et le second circuit ayant une branche commune dans laquelle sont prévus au moins un filtre et un surpresseur, alors que dans chacune des branches séparées du premier et du second circuits est prévue une vanne pour régler la circulation des gaz dans chacun des deux circuits.
  • D'autres particularités et caractéristiques ressortiront de la description détaillée d'un mode de réalisation présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en référence à la figure unique qui montre schématiquement une partie d'une installation analogue à celle faisant l'objet du brevet LU-A-81 388 et sur laquelle on a greffé le dispositif de recyclage des gaz de fluidisation et de régulation de pression.
  • Sur la figure, la référence 2 représente une enceinte dans laquelle une matière pulvérulente, par exemple, de la poudre de charbon ou de lignite, est stockée en vue de l'injection dans un four 10, par exemple un haut fourneau. La matière pulvérulente est extraite de l'enceinte 2 à travers une série de sas de soufflage à rotor alvéolaire représentés par la référence 4, tandis que le transport et l'injection sont effectués par voie pneumatique à travers une conduite 6 alimentée par un fluide de propulsion envoyé par un compresseur 8.
  • La référence 12 désigne un réservoir intermédiaire servant au remplissage de l'enceinte 2. La communication entre le réservoir 12 et l'enceinte 2 est établie à travers une paire de clapets 14 et 16, commandés automatiquement par un système de détection d'un niveau minimal et d'un niveau maximal, représenté schématiquement par 18, dans l'enceinte 2. Lors du remplissage du réservoir 12, celui-ci est isolé de l'enceinte 2 par la fermeture des clapets 14 et 16 pour être aéré à travers un clapet 20. Pour que le système de transport et d'injection pneumatique dans le four 10 fonctionne correctement, il faut que la pression dans l'enceinte 2 soit supérieure à la pression dans le four 10, tandis que la pression dans le réservoir 12, lors du remplissage de l'enceinte 2 doit être au moins égale à la pression dans cette enceinte.
  • Afin de maintenir une pression suffisante dans l'enceinte 2 et afin d'assurer une fluidisation optimale de la masse pulvérulente, on injecte dans cette enceinte 2 un gaz, dé préférence de l'air, sous pression à travers une conduite 22. Le réglage de la pression à l'intérieur de l'enceinte 2 est assuré à travers un clapet auto-régulateur de pression 28 destiné à relier l'enceinte 2 à travers un filtre 24 à l'atmosphère. Ce clapet 28 est étalonné sur une pression de consigne et s'ouvre automatiquement dès que la pression à l'intérieur de l'enceinte 2 dépasse cette valeur.
  • Pour éviter une consommation excessive d'air sous pression en lâchant vers l'atmosphère à travers le clapet 28 l'air injecté sous pression à travers la conduite 22, on prévoit une conduite de recyclage 30, branchée entre le filtre 24 et le clapet auto-régulateur de pression 28. Cette conduite 30 recycle l'excès d'air vers la conduite 22, de manière à établir un circuit fermé. La circulation dans cette conduite de recyclage 30 est contrôlée au moyen d'un clapet 26 monté au-dessus du filtre 24. Pour compenser les pertes de charge dues à ce recyclage, on prévoit dans la conduite 30 un surpresseur32.
  • Une conduite auxiliaire 34 relie, en outre, la conduite 30, à partir d'un point situé en aval du surpresseur32, au réservoir intermédiaire 12. L'air sous pression recyclé à travers la conduite 30 peut donc être envoyé soit à travers la conduite 29 dans l'enceinte 2 soit à travers la conduite 34 dans le réservoir 12, le contrôle dans l'une et/ou l'autre des deux conduites 22, 34 étant assuré par une paire de clapets 36 et 38 prévus respectivement dans les conduites 22 et 34.
  • Pour compenser les pertes d'air, la conduite de recyclage 30 est reliée à travers une conduite d'appoint 40 au compresseur 8. L'approvisionnement du circuit de recyclage est assuré par un clapet automatique 42.
  • Pour assurer une circulation correcte dans les différents circuits, ceux-ci sont pourvus chacun d'un clapet anti-retour représentés respectivement par 42, 44, 46 et 48.
  • On va décrire maintenant brièvement le fonctionnement du système illustré sur la figure. On va d'abord supposer que l'enceinte 2 est en cours de vidange et qu'elle est isolée du réservoir 12 par la fermeture des clapets 14 et 16, ce réservoir 12 étant en phase de remplissage. Dans ce cas l'air sous pression circule en circuit fermé à travers la conduite22, l'enceinte 2, le filtre 24 et la conduite de recyclage 30, grâce à l'opération du surpresseur 32. Pour compenser la diminution de volume à l'intérieur de l'enceinte 2 résultant de l'extraction de la masse pulvérulente on injecte une certaine quantité d'air sous pression à travers la conduite d'appoint 40 et la vanne 42. Si la pression dans l'enceinte 2 et dans le circuit de recyclage dépasse la valeur de consigne sur laquelle est étalonné le clapet auto-régulateur 28, celui-ci est ouvert automatiquement pour rétablir la pression maximale.
  • Lorsque le niveau de la masse pulvérulente dans l'enceinte 2 atteint le niveau minimal, les clapets 14 et 16 sont ouverts pour établir la communication entre le réservoir 12 et l'enceinte 2. Pour assurer le transfert du contenu du réservoir 12 dans l'enceinte 2, on branche, lors de cette phase de remplissage de l'enceinte 2, la conduite de recyclage 30 à travers la conduite 34 au réservoir 12, en ouvrant le clapet 38. Simultanément on ferme complètement, ou seulement en partie, le clapet 36, c'est-à-dire que l'air recyclé à travers la conduite 30 est envoyé totalement ou partiellement à travers la conduite 34 dans le réservoir 12 pour assurer. l'écoulement de la matière pulvérulente vers l'enceinte 2. Dès que le niveau maximal est atteint dans l'enceinte 2, ou que le réservoir intermédiaire 12 est vide, on ferme les clapets 14 et 16. En même temps, on ferme le clapet 38 pour déconnecter la conduite 30 et assurer le recyclage complet de l'air sous pression à travers la conduite 22 dans l'enceinte 2.

Claims (9)

1. Procédé de régulation de pression et de fluidisation d'une masse pulvérulente dans une enceinte de distribution sous pression qui est pourvue, du côté aval d'une série d'orifices d'extraction de la matière pulvérulente et reliée, du côté amont, à un réservoir intermédiaire d'alimentation en matière pulvérulente qui est conçu comme sas pour être alternativement aéré et mis sous une pression sensiblement égale ou supérieure à la pression dans ladite enceinte et être mis en communication avec celle-ci, caractérisé en ce que, au moins lors d'une première phase correspondant à l'isolement du réservoir intermédiaire de l'enceinte de distribution, on injecte dans celle-ci un gaz sous pression, en ·ce que l'on recycle ce gaz en filtrant et en comprimant le gaz évacué de cette enceinte, et en le réinjectant dans celle-ci, et en ce que, lors d'une deuxième phase, correspondant à la mise en communication du réservoir intermédiaire avec l'enceinte de distribution, on établit une circulation forcée d'un gaz sous pression que l'on injecte dans le réservoir intermédiaire, que l'on évacue de l'enceinte sous pression et que l'on filtre et comprime avant de le réinjecter dans le récipient intermédiaire.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise, lors des deux phases, le même gaz, en envoyant le gaz évacué de l'enceinte de distribution alternativement dans le réservoir intermédiaire et dans l'enceinte de distribution.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le gaz évacué de l'enceinte de distribution est recyclé en partie dans celle-ci et en partie dans le réservoir intermédiaire lors de la deuxième phase.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on branche périodiquement l'enceinte de distribution sur une source d'appoint de gaz sous pression pour compenser les pertes.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le gaz sous pression est de l'air.
6. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par un premier circuit reliant une ouverture d'évacuation prévue dans la partie supérieure de l'enceinte (2) à une ouverture d'admission d'un gaz sous pression prévue à la partie inférieure de cette enceinte (2), et un second circuit (34) reliant ladite ouverture d'évacuation au réservoir intermédiaire (12), le premier et le second circuit ayant une branche commune (30) dans laquelle sont prévus au moins un filtre (24) et un surpresseur (32), alors que dans chacune des branches séparées du premier et du second circuit est prévue une vanne (36), (38) pour régler la circulation des gaz dans chacun des deux circuits.
7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que la branche commune (30) est reliée, en amont du surpresseur (32) à une conduite d'appoint (40).
8. Installation selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que la branche commune (30), le premier circuit (22), le second circuit (34) et la conduite d'appoint (40) sont pourvus de clapets anti-retour (42, 44, 46, 48).
9. Installation selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée par un clapet auto-régulateur de pression 28 reliant l'enceinte (2) et la branche commune (30) à l'atmosphère.
EP19810101434 1980-04-04 1981-02-27 Procédé et dispositif de régulation de pression et de fluidisation d'une masse pulvérulente dans une enceinte de distribution Expired EP0037460B1 (fr)

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