EP0181245A1 - Process and apparatus for continuously controlling blast furnaces - Google Patents

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EP0181245A1
EP0181245A1 EP85401963A EP85401963A EP0181245A1 EP 0181245 A1 EP0181245 A1 EP 0181245A1 EP 85401963 A EP85401963 A EP 85401963A EP 85401963 A EP85401963 A EP 85401963A EP 0181245 A1 EP0181245 A1 EP 0181245A1
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EP
European Patent Office
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sampling
analysis
conduit
orifice
operations
Prior art date
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EP85401963A
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German (de)
French (fr)
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EP0181245B1 (en
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Jean-Louis Lebonvallet
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USINOR SA
Original Assignee
USINOR SA
Union Siderurgique du Nord et de lEst de France SA USINOR
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/006—Automatically controlling the process

Definitions

  • the present invention relates to methods and installations for controlling the operation of blast furnaces.
  • the object of the invention is therefore to provide a method and an installation which make it possible to obtain information as complete as possible on the operation of a blast furnace, this installation having to be moreover reliable and of a use particularly dresser.
  • a process for controlling the operation of a blast furnace characterized in that gases are taken successively from several orifices spaced apart over the height of the wall of the blast furnace; an analysis is carried out to determine the content of these gases in at least some of their constituents; and the pressure of these gases is measured; these operations being repeated over a significant period of operation of the blast furnace.
  • the installation shown schematically in Figure 1 comprises: a blast furnace F in the wall of which is provided a series of sampling orifices (T1, T2, 7) preferably arranged along a generator and at different levels. Preferably, there are between 6 and 10 sampling orifices distributed over the height of the blast furnace. In the embodiment described and shown in the drawing, these orifices are divided into two categories. the holes of even rank (T2, T4 %) and the holes of odd rank (T1, T3 ).
  • the diagram in Figure 1 represents only the circuits associated with an even orifice T2 and an odd orifice T5.
  • Each orifice is associated with a gas sampling and analysis circuit and a pressure measurement and sampling circuit.
  • the gas sampling and analysis circuits of all the odd orifices are connected to the same manifold, while the gas sampling and analysis circuits associated with the odd orifices are connected to a second manifold. These two collectors are themselves connected to a common gas analysis device G.
  • the pressure sampling and measurement devices associated with the various orifices are connected to the same pressure measurement device P.
  • a network 2 of pressurized gas in this case a nitrogen network, the role of which will be specified below, as well as by a control device comprising in the example chosen a programmable automaton A which can for example be a PLC type PB6, from the Company MERLIN-GERIN, and a C computer, for example, a computer in a configuration where it has a central memory of 64 K.bytes, a random access memory constituted by two disks of 10 million bytes each, this computer being provided with analog inputs (eg 96) and digital inputs (eg 32) and common peripherals such as keyboards and printers.
  • a control device comprising in the example chosen a programmable automaton A which can for example be a PLC type PB6, from the Company MERLIN-GERIN, and a C computer, for example, a computer in a configuration where it has a central memory of 64 K.bytes, a random access memory constituted by two disks of 10 million bytes each, this computer being provided with analog inputs (
  • conduit 1 From the orifice T2 formed in the wall or shielding of the blast furnace F, extends a conduit 1 on which are punctured conduits 10 and 110, respectively for sampling for analysis and for pressure measurement.
  • a pneumatically controlled valve 11 controlled by an electro-valve 12 itself controlled from the programmable controller A and placed on a line 13 for supplying gas under pressure.
  • the conduit 10 is connected to a manifold 14 into which all the conduits such as 10 open, extending from even sampling orifices.
  • the collector 14 is connected by a conduit 15 and under the control of a solenoid valve 16, to a filter 17 preferably provided with heating means. Downstream of the filter 17 there is a solenoid valve 18 as well as a three-way valve 20 controlled like the valve 16 and the valve 18 from the controller A.
  • Another channel of this valve 20 is connected by a conduit 15a to a manifold 14a associated with the orifices of odd rank, by means identical to those described for the manifold 1 4 and designated by the same references assigned the index A, while the third channel of this valve is connected by a conduit 21 to the gas analysis device G, by means of a dryer 22 and a pump 23 ( Figure 3).
  • the gas lines upstream of the dryer are heated to prevent cold spot condensation.
  • the gas analysis device is controlled by a three-way solenoid valve 24 controlled from the computer C.
  • the three channels of this valve are respectively connected one to line 21, the second to a line 25 connected to three elementary devices 31, 32, 33 for measuring the content of C0, C02 and H2, by means of a filter 26, a flow regulator 27, a pressure sensor 28 and a flow meter 29.
  • the three elementary analysis devices are connected to the computer C, while the pressure sensor 28 and the flow meter 29 supply their information to the controller A.
  • the third channel of the valve 24 is connected by a conduit 40 to three bottles of standard gas 41, 42, 43 respectively containing CO, C02 and H2, the communication between these three bottles and the conduit 40 being carried out under the control of three solenoid valves 44, 45, 46 controlled from the computer C.
  • the pressure measurement circuit ( Figure 2) is very simple and comprises a conduit 110 extending from the conduit 1 and connected to a main conduit 111 itself connected to a pressure sensor P of any known type.
  • the pressure sensor is itself connected to the computer.
  • the conduit 110 is controlled by a solenoid valve 112, from the automaton A.
  • circuit 1 there opens a conduit 210 on which are placed a capacity 211 and two valves 212 and 213, arranged on either side of the capacity 211. These two valves are pneumatic valves controlled by electro -valves 214, 215 from PLC A.
  • the filter 17 (as well as the filter 17a) is provided with cleaning means, constituted by a conduit 220, 220a connected to the network 2, by means of a solenoid valve 221, 221a, a second solenoid valve 222, 222a being disposed on a second conduit 223, 223a extending from the filter 17 (17a).
  • the dryer 22 is connected to the nitrogen network by a conduit 230.
  • the analysis operations are in fact subdivided into two series of operations: first, a phase of preparation of the sampling circuit and analysis corresponding to a determined sampling orifice, then a proper analysis phase.
  • Each of these two phases has for example a duration of the order of 2 to 3 minutes. Since the duration of a pressure measurement phase is appreciably shorter, for example by around 30 seconds, the preparation and analysis operations are considered to have priority over the pressure measurement operations.
  • FIG. 4 shows diagrammatically in which a sequence of preparation, analysis and pressure measurement operations has been shown for an installation comprising eight sampling orifices. It can be seen in this diagram that the pressure measurements are carried out on free orifices, that is to say on which the preparation or analysis is not carried out. It is also noted that while an analysis operation is carried out on a given orifice, the preparation operations preceding the analysis are carried out simultaneously on the orifice of immediately higher rank. This management of successive operations is carried out by the programmable controller.
  • the automaton carries out an incrementing operation making it possible to pass, for the preparation, to the orifice of immediately superior rank, in this case, the orifice of rank n. while the analysis operation will take place on hole n-1. Of course when n reaches the maximum expected value, n max, the increment operation brings it back to the value 1.
  • the controller then performs a test aimed at determine if a pressure measurement operation is in progress on the orifice of row n. If this is the case, it performs a standby which can be equal to the duration of the pressure measurement operation, that is to say, for example 30 seconds. On the other hand, if no pressure measurement is carried out on the designated orifice, the automaton triggers the start of the preparation phase for orifice n. which in fact comprises two essential operations: an operation for purging the pipes and an operation for preparing the line.
  • the purge operation of the pipe 1 is carried out by opening the valve 212 controlled by the valve 214 so as to fill the capacity 211 with nitrogen. A certain period of time is waited, for example 5 seconds to fill this capacity. Then the valve 212 is closed and the valve 213 controlled by the valve 215 is opened. The capacity 211 is then emptied in the sampling tube 1 and a certain period of time, for example 5 seconds, is waited for the purge be realized. The valve 212 is then closed and the capacity 211 is thus isolated again.
  • the line preparation operations continue with the closing of the valve 18 and the opening of the valve 222, the valve 221 being closed, so as to establish a path through the filter 17 in the direction of the purge duct 223. Then the valve 11 controlled by the valve 12 is opened and the valve 16 is opened between the manifold 14 and the filter 17. The final path thus established remains open for a certain period of time, sufficient to allow the establishment of a regime regular gases from the Tn orifice.
  • the phase of analysis of the gases sampled from orifice n-1 continued.
  • the solenoid valve 20 is controlled so as to close the communication between the conduits 15a and 21 and open the communication between the conduits 15 and 21.
  • the valve 222 is closed and the valve 18 open, the valve 221 remaining closed.
  • the path of the gases is thus established in the direction of the analysis device G and this path remains established for the entire necessary time which may for example be between 2 and 3 minutes.
  • a cleaning operation of the filter 17 is triggered which consists, after closing the valves 16, 18, in opening the valves 221 and 222 in order to pass a current d through the filter 17 'nitrogen. After a determined duration which can be, for example, of the order of 20 seconds, the valves 221 and 222 are closed.
  • the computer C reads the number of the orifice on which the measurements have just been made, as well as the values supplied by the analysis device.
  • This computer is for example equipped and programmed so as to keep in memory for each orifice the analysis values carried out for a certain duration, for example four hours.
  • the computer stores in memory the number of analyzes carried out, and the sum of the values of these analyzes, for each of the gases analyzed, for a determined period, for example two hours.
  • the calculator performs an average calculation by dividing the sum of the measured values by the number of measurements made. These average values calculated over two-hour periods are stored in a file.
  • the calculator carries out in the same way a calculation of the average over a second period which can be for example of eight hours, and stores in a second file the values of the means corresponding to the periods of eight hours. And always in the same way it performs a calculation of the average values over a 24 hour period and stores in a third file these average values per 24 hour period.
  • the calculator can also be programmed to perform automatic editing, for example once a day, averages over two hours, eight hours and twenty four hours. It is also possible for the user to edit on demand, either the individual analyzes kept for the last four hours, or average values per two hours, eight hours or twenty four hours.
  • the computer can be programmed to calculate from the analysis values measured for CO, C02 and H2 the nitrogen contents which are obtained by difference.
  • the computer C is responsible for controlling a calibration operation of the analysis device during which the automaton A stops the sampling operations. This calibration operation is carried out with a determined period. To achieve this, the computer causes the valve 24 to tilt to close the communication between the conduit 21 and the conduit 25 and open the communication between the conduit 40 and the conduit 25 and the analysis device.
  • the computer successively orders the opening of the valves 44, 45, 46 associated with the standard gas bottles 41, 42, 43, and when the gas flow rate of each of these bottles is stabilized, a measurement is made, the measured value supplied by the analysis device is compared with a theoretical value stored in memory in the computer and as a function of the result of this comparison, the reference values with respect to which the measurements are carried out in the analysis device are kept or modified. The sampling and analysis process then resumes normally.
  • This opening of the valves associated with the chosen orifice determines the start of a pressure measurement period which can be, for example, 30 seconds.
  • the automaton checks the opening of the valves 112 and 114, so as to verify that the circuit has indeed been placed in a state allowing a correct pressure measurement to be made. . This verification is carried out by means of position sensors with which the valves 112 and 114 are fitted and which are connected to the automaton. If this verification is negative, the automaton decides that the measurement is not validated and does not provide the computer with a signal authorizing it to take this measurement into account. Otherwise, the automaton provides the computer with a validation signal and the calculator then reads on the automaton the number of the orifice on which the pressure measurement has just been carried out and on the pressure sensor P the value of the measurement.
  • the computer fulfills a certain number of tasks with regard to the processing of the information relating to the pressure measurements, their storage and their editing. This is how the computer keeps in memory the pressure values measured for each of the orifices for a period which, for example, may be four hours. At the same time, it counts for each orifice the number of measurements made during a determined period, two hours for example, and adds, in a suitable memory area, the values measured during this two-hour period. At the end of each two-hour period, it performs an average calculation, the average values for successive two-hour periods being stored in a first file.
  • the calculator likewise performs an average calculation over a period of 8 hours for example then over a period of 24 hours and stores in a second and a third file, these average values corresponding to periods of 8 hours and 24 hours.
  • a task of automatic editing of the average values over 2, 8 and 24 hours can be scheduled.
  • the user can edit at will either the individual values stored during the last 4 hours, or the average values corresponding to the 2, 8 and 24 hour periods.
  • the means used are extremely reliable, taking into account in particular the presence of means making it possible to carry out a purge and a preparation of the different sampling lines from which the measurements are carried out. Particularly contributing to this good reliability is the presence of means for insufflating nitrogen under pressure, which makes it possible to avoid blockages in the pipes in the area close to the sampling orifice.
  • automaton in addition to its role of controlling most of the installation, also monitors the proper functioning of this installation by being connected to temperature, pressure, flow rate sensors, etc. which in the event if certain thresholds are exceeded, an alarm signal appears or some are stopped by installation.
  • means can be provided for making temperature measurements at determined locations of the blast furnace and processing the result of these measurements.

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Abstract

This process and this installation permit taking samples of blast-furnace gas from a series of orifices (T1, T2 . . . ) located at different levels along a generatrix of the body of the blast-furnace. There are performed, in sequence, operations for preparing sampling lines, operations for the analysis of the gases in a device (G), and pressure measuring operations in a pressure sensor (P). These various operations are managed by a programmable automaton (A) and the data obtained are used in a computer (C) in accordance with an embodiment of the installation.

Description

La presente invention concerne les procédés et les installations de contrôle du fonctionnement des haut-fourneaux.The present invention relates to methods and installations for controlling the operation of blast furnaces.

On sait qu'il est important de connaitre les conditions de fonctionnement d'un haut-fourneau, de façon à obtenir un rendement optimal et être en mesure de régler la composition et la qualité du métal produit, en modulant correctement l'introduction dans le haut-fourneau des différents éléments, C'est ainsi qu'il est important de connaitre la composition des gaz dans la cuve pour en déduire l'état d'avancement de la réduction des oxydes de fer. Il faut également connaître les conditions de pression régnant à l'intérieur du haut-fourneau et disposer d'informations sur son état thermique, pour régler en conséquence la quantité de coke introduite par le gueulard.We know that it is important to know the operating conditions of a blast furnace, so as to obtain an optimal output and to be able to regulate the composition and the quality of the metal produced, by correctly modulating the introduction into the blast furnace of the different elements, This is how it is important to know the composition of the gases in the tank to deduce the progress of the reduction of iron oxides. It is also necessary to know the pressure conditions prevailing inside the blast furnace and to have information on its thermal state, to adjust accordingly the amount of coke introduced by the blast pipe.

Diverses tentatives ont été faites pour améliorer cette connaissance :

  • - c'est ainsi que l'on a déjà réalisé un sondage vertical au moyen d'un tube qui descend dans le haut-fourneau en même temps que la charge et à partir duquel on détermine la pression, la température et l'analyse des gaz. Cependant, un tel sondage ne peut être effectué que pendant une campagne d'essai et n'est pas praticable en fonctionnement normal. De plus, il s'agit d'un essai destructif et qui ne fournit d'indications que sur une période relativement courte de fonctionnement du haut-fourneau correspondant à une descente complète de la charge, c'est-à-dire pendant une durée de l'ordre de quelques heures;
  • - on a effectué des sondages au moyen d'un tube bloqué à un niveau donné du haut-fourneau, par exemple aux deux tiers supérieurs de la hauteur de la cuve. Un tel tube permet de réaliser des mesures pendant une durée de quelques semaines et a été utilisé en particulier pour effectuer des mesures de température;
  • - on a également effectué des sondages horizontaux pratiqués le long d'un rayon de la cuve. Il s'agit là de mesures ponctuelles effectuées de façon instantanée dans la charge et permettant d'obtenir des informations sur la température et la composition des gaz. Une telle mesure ne permet cependant d'obtenir que des résultats tout à fait partiels et aléatoires car la fréquence des mesures est faible, par exemple, une fois toutes les huit heures. De plus, le matériel utilisé pour effectuer ces sondages est soumis à un environnement extrêmement agressif et doit être remplacé fréquemment;
  • - on rappelera pour mémoire que l'on a également effectué des mesures en continu, à un niveau donné, en mettant en place dans le haut-fourneau une poutre de grandes dimensions, une telle installation étant utilisée principalement pour fournir des mesures de température;
  • - enfin, il est également connu d'effectuer des mesures de pression le long d'une ou plusieurs génératrices de la cuve, ces mesures ne permettent cependant d'obtenir que des renseignements très partiels sur le fonctionnement du haut-fourneau.
Various attempts have been made to improve this knowledge:
  • - this is how we have already carried out a vertical sounding by means of a tube which descends into the blast furnace at the same time as the charge and from which we determine the pressure, the temperature and the analysis of the gas. However, such a survey can only be carried out during a test campaign and is not practicable in normal operation. In addition, it is a destructive test and which provides information only on a relatively short period of operation of the blast furnace corresponding to a complete descent of the load, that is to say for a duration on the order of a few hours;
  • - soundings were carried out by means of a tube blocked at a given level of the blast furnace, for example at the upper two thirds of the height of the tank. Such a tube makes it possible to carry out measurements for a period of a few weeks and has been used in particular to carry out temperature measurements;
  • - horizontal surveys were also carried out along a radius of the tank. These are spot measurements made instantaneously in the load and making it possible to obtain information on the temperature and the composition of the gases. However, such a measurement only allows completely partial and random results because the frequency of the measurements is low, for example, once every eight hours. In addition, the equipment used to carry out these surveys is subject to an extremely aggressive environment and must be replaced frequently;
  • - It will be recalled for the record that measurements have also been made continuously, at a given level, by installing in the blast furnace a beam of large dimensions, such an installation being used mainly for providing temperature measurements;
  • - Finally, it is also known to carry out pressure measurements along one or more generators of the tank, these measurements however make it possible to obtain only very partial information on the operation of the blast furnace.

Le but de l'invention est par conséquent de fournir un procédé et une installation qui permettent d'obtenir des rensignements aussi complets que possible sur la marche d'un haut-fourneau, cette installation devant par ailleurs être fiable et d'une utilisation particulièrement commode.The object of the invention is therefore to provide a method and an installation which make it possible to obtain information as complete as possible on the operation of a blast furnace, this installation having to be moreover reliable and of a use particularly dresser.

A cet effet, elle a pour objet un procédé de contrôle du fonctionnement d'un haut-fourneau, caractérisé en ce qu'on prélève des gaz successivement à partir de plusieurs orifices espacés sur la hauteur de la paroi du haut-fourneau; on effectue une analyse pour déterminer la teneur de ces gaz en au moins certains de leurs constituants; et l'on mesure la pression de ces gaz; ces opérations étant répétées sur une période significative de fonctionnement du haut-fourneau.To this end, it relates to a process for controlling the operation of a blast furnace, characterized in that gases are taken successively from several orifices spaced apart over the height of the wall of the blast furnace; an analysis is carried out to determine the content of these gases in at least some of their constituents; and the pressure of these gases is measured; these operations being repeated over a significant period of operation of the blast furnace.

Suivant d'autres caractéristiques de ce procédé :

  • - préalablement à l'analyse proprement dite, on effectue une préparation de la ligne correspondant à l'orifice sur lequel va porter l'analyse et ces opérations successives de préparation et d'analyse sont pioritaires par rapport à la mesure de pression;
  • - on effectue simultanément une opération d'analyse sur une ligne correspondant à un orifice de rang D déterminé, et une opération de préparation sur une ligne correspondant à un orifice de rang n + 1;
  • - on procède périodiquement à un réétalonnage du dispositif d'analyse.
According to other characteristics of this process:
  • - Prior to the actual analysis, a preparation is made of the line corresponding to the orifice on which the analysis will be carried out and these successive operations of preparation and analysis are of priority with respect to the pressure measurement;
  • - An analysis operation is carried out simultaneously on a line corresponding to an opening of row D determined, and a preparation operation on a line corresponding to an opening of row n + 1 ;
  • - recalibration of the analysis device is carried out periodically.

Elle a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé, caractérisée en ce qu'elle comprend une série d'orifices de prélèvement ménagés à des niveaux différents dans la paroi du haut-fourneau; un circuit d'analyse de gaz s'étendant à partir de chaque orifice de prélèvement et relié à un dispositif d'analyse de gaz; un circuit de mesure de pression s'étendant à partir de chaque orifice de prélèvement et relié à un dispositif de mesure de pression; un dispositif de commande pour déterminer à chaque instant lequel des orifices de prélèvement doit être relié au dispositif d'analyse et au dispositif de mesure de pression; et des moyens pour traiter les informations ainsi recueillies.It also relates to an installation for the implementation of this process, characterized in that it comprises a series of sampling orifices formed at different levels in the wall of the blast furnace; a gas analysis circuit extending from each sampling port and connected to a gas analysis device; a pressure measurement circuit extending from each sampling port and connected to a pressure measurement device; a control device to determine at any time which of the sampling ports should be connected to the analysis device and the pressure measurement device; and means for processing the information thus collected.

Suivant d'autres caractéristiques de cette installation :

  • - les orifices de prélèvement sont répartis le long d'au moins une génératrice du haut-fourneau;
  • - les circuits de prélèvement sont regroupés en deux sous-ensembles, les conduits d'un même sous-ensemble étant reliés à une même collecteur et les collecteurs étant reliés par des conduits respectifs et sous la commande d'une vanne au dispositif d'analyse;
  • - elle comprend des moyens reliant chaque conduit de prélèvement à un réseau de gaz neutre sous pression, pour effectuer une purge dans ce conduit avant chaque opération d'analyse;
  • - le circuit de mesure de pression comprend un conduit de prélèvement à partir de chaque orifice de prélèvement, commandé par une vanne, et relié par un conduit principal au dispositif de mesure de pression.
According to other characteristics of this installation:
  • - the sampling orifices are distributed along at least one generator of the blast furnace;
  • - the sampling circuits are grouped into two sub-assemblies, the conduits of the same sub-assembly being connected to the same collector and the collectors being connected by respective conduits and under the control of a valve to the analysis device ;
  • - It includes means connecting each sampling conduit to a network of neutral gas under pressure, to perform a purge in this conduit before each analysis operation;
  • - The pressure measurement circuit comprises a sampling conduit from each sampling orifice, controlled by a valve, and connected by a main conduit to the pressure measurement device.

L'invention va être décrite plus en détail ci-dessous en se référant aux dessins annexés donnés uniquement titre d'exemples et sur lesquels :

  • - la Figure 1 est un schéma d'ensemble de l'installation suivant l'invention;
  • - les Figures 2 et 3 sont également des vues schématiques mais un peu plus détaillées de cette installation;
  • - la Figure 4 illustre schématiquement une séquence d'opérations pour les divers orifices de prélèvement;
  • - la Figure 5 est un organigramme illustrant une séquence de prélèvement et d'analyse de gaz; et
  • - la Figure 6 est un organigramme illustrant une séquence de prélèvement et de mesure de pression.
The invention will be described in more detail below with reference to the appended drawings given solely by way of examples and in which:
  • - Figure 1 is an overall diagram of the installation according to the invention;
  • - Figures 2 and 3 are also schematic views but a little more detailed of this installation;
  • - Figure 4 schematically illustrates a sequence of operations for the various sampling orifices;
  • - Figure 5 is a flowchart illustrating a gas sampling and analysis sequence; and
  • - Figure 6 is a flowchart illustrating a sequence of sampling and pressure measurement.

L'installation représentée schématiquement à la Figure 1 comprend : un haut-fourneau F dans la paroi duquel est ménagée une série d'orifices de prélèvement (T1, T2,...) disposées de préférence le long d'une génératrice et à des niveaux différents. De préférence, il est prévu entre 6 et 10 orifices de prélèvement répartis sur la hauteur du haut-fourneau. Dans le mode de réalisation décrit et représenté au dessin, ces orifices sont répartis en deux catégories. les orifices de rang pair (T2, T4...) et les orifices de rang impair (T1, T3...). Le schéma de la Figure 1 ne représente que les circuits associés à un orifice pair T2 et un orifice impair T5.The installation shown schematically in Figure 1 comprises: a blast furnace F in the wall of which is provided a series of sampling orifices (T1, T2, ...) preferably arranged along a generator and at different levels. Preferably, there are between 6 and 10 sampling orifices distributed over the height of the blast furnace. In the embodiment described and shown in the drawing, these orifices are divided into two categories. the holes of even rank (T2, T4 ...) and the holes of odd rank (T1, T3 ...). The diagram in Figure 1 represents only the circuits associated with an even orifice T2 and an odd orifice T5.

A chaque orifice est associé un circuit de prélèvement et d'analyse de gaz et un circuit de prélèvement et de mesure de pression. Les circuits de prélèvement et d'analyse de gaz de tous les orifices impairs sont reliés à un même collecteur, tandis que les circuits de prélèvement et d'analyse de gaz associés aux orifices impairs sont reliés à un second collecteur. Ces deux collecteurs sont eux-mêmes reliés à un dispositif commun d'analyse de gaz G.Each orifice is associated with a gas sampling and analysis circuit and a pressure measurement and sampling circuit. The gas sampling and analysis circuits of all the odd orifices are connected to the same manifold, while the gas sampling and analysis circuits associated with the odd orifices are connected to a second manifold. These two collectors are themselves connected to a common gas analysis device G.

Les dispositifs de prélèvement et de mesure de pression associés aux divers orifices sont reliés à un même dispositif P de mesure de la pression.The pressure sampling and measurement devices associated with the various orifices are connected to the same pressure measurement device P.

L'installation est complétée par un réseau 2 de gaz sous pression, en l'occurence un réseau d'azote, dont le rôle sera précisé ci-dessous, ainsi que par un dispositif de commande comprenant dans l'exemple choisi un automate programable A qui peut par exemple être un automate de type PB6, de la Société MERLIN-GERIN, et un calculateur C, par exemple, un calculateur dans une configuration où il comporte une mémoire centrale de 64 K.octets, une mémoire vive constituée par deux disques de 10 millions d'octets chacun, ce calculateur étant muni d'entrées analogiques (par exemple 96) et d'entrées numériques (par exemple 32) et des périphériques habituels tels que claviers-écrans et imprimantes.The installation is completed by a network 2 of pressurized gas, in this case a nitrogen network, the role of which will be specified below, as well as by a control device comprising in the example chosen a programmable automaton A which can for example be a PLC type PB6, from the Company MERLIN-GERIN, and a C computer, for example, a computer in a configuration where it has a central memory of 64 K.bytes, a random access memory constituted by two disks of 10 million bytes each, this computer being provided with analog inputs (eg 96) and digital inputs (eg 32) and common peripherals such as keyboards and printers.

L'installation va être décrite de façon plus précise en se référant aux Figures 2 et 3 qui représentent les circuits associés à l'orifice de prélèvement T2, étant bien entendu que les circuits correspondant aux différents orifices sont identiques.The installation will be described in more detail with reference to Figures 2 and 3 which show the circuits associated with the sampling port T2, it being understood that the circuits corresponding to the different orifices are identical.

A partir de l'orifice T2 ménagé dans la paroi ou blindage du haut-fourneau F, s'étend un conduit 1 sur lequel sont piqués des conduits 10 et 110, respectivement de prélèvement pour analyse et pour mesure de pression.From the orifice T2 formed in the wall or shielding of the blast furnace F, extends a conduit 1 on which are punctured conduits 10 and 110, respectively for sampling for analysis and for pressure measurement.

Sur le conduit 10 de prélèvement pour analyse est située une vanne 11 à commande pneumatique pilotée par une électro-vanne 12 elle-même commandée à partir de l'automate programmable A et placée sur une conduite 13 d'alimentation en gaz sous pression. Le conduit 10 est relié à un collecteur 14 dans lequel débouchent tous les conduits tels que 10 s'étendant à partir d'orifices de prélèvement pairs. Le collecteur 14 est relié par un conduit 15 et sous la commande d'une électro-vanne 16, à un filtre 17 muni de préférence de moyens de chauffage. En aval du filtre 17 se trouvent une électro-vanne 18 ainsi qu'une vanne 20 à trois voies commandée comme la vanne 16 et la vanne 18 à partir de l'automate A. Une autre voie de cette vanne 20 est reliée par un conduit 15a à un collecteur 14a associé aux orifices de rang impair, par des moyens identiques à ceux décrits pour le collecteur 14 et désignés par les mêmes références affectées de l'indice A, tandis que la troisième voie de cette vanne est reliée par un conduit 21 au dispositif d'analyse de gaz G, par l'intermédiaire d'un assécheur 22 et d'une pompe 23 (Figure 3). Les conduites de gaz en amont de l'assécheur sont chauffées pour éviter les condensations par point froid.On the line 10 for sampling for analysis is located a pneumatically controlled valve 11 controlled by an electro-valve 12 itself controlled from the programmable controller A and placed on a line 13 for supplying gas under pressure. The conduit 10 is connected to a manifold 14 into which all the conduits such as 10 open, extending from even sampling orifices. The collector 14 is connected by a conduit 15 and under the control of a solenoid valve 16, to a filter 17 preferably provided with heating means. Downstream of the filter 17 there is a solenoid valve 18 as well as a three-way valve 20 controlled like the valve 16 and the valve 18 from the controller A. Another channel of this valve 20 is connected by a conduit 15a to a manifold 14a associated with the orifices of odd rank, by means identical to those described for the manifold 1 4 and designated by the same references assigned the index A, while the third channel of this valve is connected by a conduit 21 to the gas analysis device G, by means of a dryer 22 and a pump 23 (Figure 3). The gas lines upstream of the dryer are heated to prevent cold spot condensation.

Le dispositif d'analyse des gaz est commandé par une électro-vanne à trois voies 24 commandée à partir du calculateur C. Les trois voies de cette vanne sont reliées respectivement l'une au conduite 21, la deuxième à un conduit 25 relié à trois dispositifs élémentaires 31, 32, 33 de mesure de la teneur en C0, C02 et H2, par l'intermédiaire d'un flitre 26, d'un régulateur de débit 27, d'un capteur de pression 28 et d'un débit-mètre 29. Les trois dispositifs d'analyse élémentaires sont reliés au calculateur C, tandis que le capteur de pression 28 et le débit-mètre 29 fournissent leurs informations à l'automate A.The gas analysis device is controlled by a three-way solenoid valve 24 controlled from the computer C. The three channels of this valve are respectively connected one to line 21, the second to a line 25 connected to three elementary devices 31, 32, 33 for measuring the content of C0, C02 and H2, by means of a filter 26, a flow regulator 27, a pressure sensor 28 and a flow meter 29. The three elementary analysis devices are connected to the computer C, while the pressure sensor 28 and the flow meter 29 supply their information to the controller A.

La troisième voie de la vanne 24 est reliée par un conduit 40 à trois bouteilles de gaz étalon 41, 42, 43 contenant respectivement du CO, du C02 et de l'H2, la communication entre ces trois bouteilles et le conduit 40 étant réalisée sous la commande de trois élecro-vannes 44, 45, 46 commandées à partir du calculateur C.The third channel of the valve 24 is connected by a conduit 40 to three bottles of standard gas 41, 42, 43 respectively containing CO, C02 and H2, the communication between these three bottles and the conduit 40 being carried out under the control of three solenoid valves 44, 45, 46 controlled from the computer C.

Le circuit de mesure de pression (Figure 2) est très simple et comprend un conduit 110 s'étendant à partir du conduit 1 et relié à un conduit principal 111 lui-même relié à un capteur de pression P de tout type connu. Le capteur de pression est lui-même relié au calculateur. Le conduit 110 est commandé par une électro-vanne 112, à partir de l'automate A.The pressure measurement circuit (Figure 2) is very simple and comprises a conduit 110 extending from the conduit 1 and connected to a main conduit 111 itself connected to a pressure sensor P of any known type. The pressure sensor is itself connected to the computer. The conduit 110 is controlled by a solenoid valve 112, from the automaton A.

L'installation est par ailleurs complétée par des moyens de purge et autres reliés au réseau 2 d'azote sous pression. C'est ainsi que dans le circuit 1 débouche un conduit 210 sur lequel sont placées une capacité 211 et deux vannes 212 et 213, disposées de part et d'autre de la capacité 211. Ces deux vannes sont des vannes pneumatiques pilotées par des électro-vannes 214, 215 à partir de l'automate A.The installation is also completed by purging means and others connected to the network 2 of nitrogen under pressure. Thus in circuit 1 there opens a conduit 210 on which are placed a capacity 211 and two valves 212 and 213, arranged on either side of the capacity 211. These two valves are pneumatic valves controlled by electro -valves 214, 215 from PLC A.

Le filtre 17 (de même que le filtre 17a) est muni de moyens de nettoyage, constitués par un conduit 220, 220a relié au réseau 2, par l'intermédiaire d'une électrovanne 221, 221a, une seconde électrovanne 222, 222a étant disposée sur un deuxième conduit 223, 223a s'étendant à partir du filtre 17 (17a).The filter 17 (as well as the filter 17a) is provided with cleaning means, constituted by a conduit 220, 220a connected to the network 2, by means of a solenoid valve 221, 221a, a second solenoid valve 222, 222a being disposed on a second conduit 223, 223a extending from the filter 17 (17a).

De même, l'assécheur 22 est relié au réseau d'azote par un conduit 230.Likewise, the dryer 22 is connected to the nitrogen network by a conduit 230.

Entre le conduit 1 et la vanne 112, débouche dans le conduit 110 un conduit 240 relié au réseau d'azote 2, sous la commande d'une électro-vanne 241 commandée à partir de l'automate A. Sur ce même conduit 240 est disposé un contrôleur de débit 242.Between the pipe 1 and the valve 112, there opens into the pipe 110 a pipe 240 connected to the nitrogen network 2, under the control of a solenoid valve 241 controlled from the automaton A. On this same pipe 240 is arranged a flow controller 242.

On va maintenant décrire un cycle complet de fonctionnement de cette installation en se référant d'une part, aux schémas des Figures 2 et 3, à partir desquels cette instalation a été décrite et, d'autre part, aux organigrammes des Figures 4 à 6.We will now describe a complete operating cycle of this installation with reference on the one hand, to the diagrams of Figures 2 and 3, from which this installation was described and, on the other hand, to the flow charts of Figures 4 to 6 .

On notera tout d'abord que les opérations d'analyse se subdivisent en fait en deux séries d'opérations : tout d'abord, une phase de préparation du circuit de prélèvement et d'analyse correspondant à un orifice de prélèvement déterminé, puis une phase d'analyse proprement dite. Chacune de ces deux phases a par exemple une durée de l'ordre de 2 à 3 minutes. Etant donné que la durée d'une phase de mesure de pression est sensiblement inférieure, par exemple de l'ordre de 30 secondes, les opérations de préparation et d'analyse sont considérées comme prioritaires par rapport aux opérations de mesure de pression. Ceci est schématisé sur la Figure 4 sur laquelle on a représenté pour une installation comprenant huit orifices de prélèvement la succession des opérations de préparation, d'analyse et de mesure de pression. On constate sur ce schéma que les mesures de pression s'effectuent sur des orifices libres, c'est-à-dire sur lesquels ne s'effectue pas la préparation ou l'analyse. On constate également que pendant que l'on effectue une opération d'analyse sur un orifice déterminé, on effectue simultanément sur l'orifice de rang immédiatement supérieur, les opérations de préparation précédant l'analyse. Cette gestion des opérations successives est effectuée par l'automate programmable.First of all, it will be noted that the analysis operations are in fact subdivided into two series of operations: first, a phase of preparation of the sampling circuit and analysis corresponding to a determined sampling orifice, then a proper analysis phase. Each of these two phases has for example a duration of the order of 2 to 3 minutes. Since the duration of a pressure measurement phase is appreciably shorter, for example by around 30 seconds, the preparation and analysis operations are considered to have priority over the pressure measurement operations. This is shown diagrammatically in FIG. 4 in which a sequence of preparation, analysis and pressure measurement operations has been shown for an installation comprising eight sampling orifices. It can be seen in this diagram that the pressure measurements are carried out on free orifices, that is to say on which the preparation or analysis is not carried out. It is also noted that while an analysis operation is carried out on a given orifice, the preparation operations preceding the analysis are carried out simultaneously on the orifice of immediately higher rank. This management of successive operations is carried out by the programmable controller.

La description du fonctionnement va être poursuivie en étudiant successivement un cycle complet de préparation et d'analyse, puis un cycle de mesure de pression.The description of the operation will be continued by studying successively a complete cycle of preparation and analysis, then a pressure measurement cycle.

Cycle de préparation et d'analvse (Figures 2. 3. 4 et 5) -Preparation and analysis cycle (Figures 2. 3. 4 and 5) -

On supposera que la situation de départ correspond à celle pour laquelle vient de se terminer un cycle de préparation pour un orifice de rang n-1, n-1 étant par un exemple un chiffre impair.It will be assumed that the starting situation corresponds to that for which a preparation cycle for a hole of rank n-1 has just ended, n-1 being for example an odd number.

L'automate effectue une opération d'incré- mentation permettant de passer, pour la préparation, à l'orifice de rang immédiatement supérieur, en l'occu- rence, l'orifice de rang n. pendant que va se dérouler l'opération d'analyse sur le trou n-1. Bien entendu lorsque n atteint la valeur maximale prévue, n max, l'opération d'incrémentation le ramène à la valeur 1.The automaton carries out an incrementing operation making it possible to pass, for the preparation, to the orifice of immediately superior rank, in this case, the orifice of rank n. while the analysis operation will take place on hole n-1. Of course when n reaches the maximum expected value, n max, the increment operation brings it back to the value 1.

L'automate procède alors à un test visant à déterminer si une opération de mesure de pression est en cours sur l'orifice de rang n. Si tel est le cas, il effectue une mise en attente qui peut être égale à la durée de l'opération de mesure de pression, c'est-à-dire, par exemple 30 secondes. Par contre, si aucune mesure de pression n'est effectuée sur l'orifice désigné, l'automate déclenche le début de la phase de préparation de l'orifice n. qui comprend en fait deux opérations essentielles : une opération de purge des canalisations et une opération de préparation de la ligne.The controller then performs a test aimed at determine if a pressure measurement operation is in progress on the orifice of row n. If this is the case, it performs a standby which can be equal to the duration of the pressure measurement operation, that is to say, for example 30 seconds. On the other hand, if no pressure measurement is carried out on the designated orifice, the automaton triggers the start of the preparation phase for orifice n. which in fact comprises two essential operations: an operation for purging the pipes and an operation for preparing the line.

L'opération de purge du conduit 1 s'effectue en ouvrant la vanne 212 pilotée par la vanne 214 de façon à remplir d'azote la capacité 211. On attend une certaine durée, par exemple 5 secondes pour réaliser le remplissage de cette capacité. Puis on ferme la vanne 212 et l'on ouvre la vanne 213 pilotée par la vanne 215. La capacité 211 se vide alors dans le tube de prélèvement 1 et l'on attend une certaine durée, par exemple 5 secondes, pour que la purge soit réalisée. On ferme alors la vanne 212 et l'on isole ainsi à nouveau la capacité 211.The purge operation of the pipe 1 is carried out by opening the valve 212 controlled by the valve 214 so as to fill the capacity 211 with nitrogen. A certain period of time is waited, for example 5 seconds to fill this capacity. Then the valve 212 is closed and the valve 213 controlled by the valve 215 is opened. The capacity 211 is then emptied in the sampling tube 1 and a certain period of time, for example 5 seconds, is waited for the purge be realized. The valve 212 is then closed and the capacity 211 is thus isolated again.

Les opérations de préparation de la ligne se poursuivent par la fermeture de la vanne 18 et l'ouverture de la vanne 222, la vanne 221 étant fermée, de façon à établir un trajet à travers le filtre 17 en direction du conduit de purge 223. Puis on ouvre la vanne 11 pilotée par la vanne 12 et l'on ouvre la vanne 16 entre le collecteur 14 et le filtre 17. Le trajet final ainsi établi demeure ouvert pendant une certaine durée, suffisante pour permettre l'instauration d'un régime régulier des gaz provenant de l'orifice Tn.The line preparation operations continue with the closing of the valve 18 and the opening of the valve 222, the valve 221 being closed, so as to establish a path through the filter 17 in the direction of the purge duct 223. Then the valve 11 controlled by the valve 12 is opened and the valve 16 is opened between the manifold 14 and the filter 17. The final path thus established remains open for a certain period of time, sufficient to allow the establishment of a regime regular gases from the Tn orifice.

Pendant ces opérations de préparation de la ligne de prélèvement et d'analyse correspondant à l'orifice de rang n, se poursuivait la phase d'analyse des gaz prélevés à partir de l'orifice n-1. A la fin de l'opération d'analyse de l'orifice n-1 et de la phase de préparation de l'orifice n, l'électrovanne 20 est comandée de façon à fermer la communication entre les conduits 15a et 21 et ouvrir la communication entre les conduits 15 et 21. La vanne 222 est fermée et la vanne 18 ouverte, la vanne 221 demeurant fermée.During these operations to prepare the sampling and analysis line corresponding to the orifice of rank n, the phase of analysis of the gases sampled from orifice n-1 continued. At the end of the analysis operation of the orifice n-1 and the preparation phase of the orifice n, the solenoid valve 20 is controlled so as to close the communication between the conduits 15a and 21 and open the communication between the conduits 15 and 21. The valve 222 is closed and the valve 18 open, the valve 221 remaining closed.

On établit ainsi le trajet des gaz en direction du dispositif d'analyse G et ce trajet demeure établi pendant toute la durée nécessaire qui peut être par exemple comprise entre 2 et 3 minutes.The path of the gases is thus established in the direction of the analysis device G and this path remains established for the entire necessary time which may for example be between 2 and 3 minutes.

A la fin d'un cycle d'analyse des gaz, est déclenchée une opération de nettoyage du filtre 17 qui consiste, après fermeture des vannes 16, 18, à ouvrir les vannes 221 et 222 pour faire passer dans le filtre 17 un courant d'azote. Après une durée déterminée qui peut être par exemple de l'ordre de 20 secondes, on ferme les vannes 221 et 222.At the end of a gas analysis cycle, a cleaning operation of the filter 17 is triggered which consists, after closing the valves 16, 18, in opening the valves 221 and 222 in order to pass a current d through the filter 17 'nitrogen. After a determined duration which can be, for example, of the order of 20 seconds, the valves 221 and 222 are closed.

Lorsque ces opérations d'analyse sont effectuées, le calculateur C lit sur l'automate le numéro de l'orifice sur lequel ils viennent d'être effectuées ces mesures, ainsi que les valeurs fournies par le dispositif d'analyse. Ce calculateur est par exemple équipé et programmé de façon à conserver en mémoire pour chaque orifice les valeurs d'analyse effectuées pendant une certaine durée, par exemple quatre heures. Par ailleurs, toujours pour chaque orifice de prélèvement, le calculateur stocke en mémoire le nombre d'analyse effectuées, et la somme des valeurs de ces analyses, pour chacun des gaz analysés, pendant une durée déterminée, par exemple deux heures. A la fin de chaque période de deux heures, le calculateur effectue un calcul de moyenne en divisant la somme des valeurs mesurées par le nombre de mesure effectuées. Ces valeurs moyennes calculées sur des périodes de deux heures sont mises en mémoire dans un fichier. Puis le calculateur effectue de la même façon un calcul de la moyenne sur une deuxième période qui peut être par exemple de huit heures, et stocke dans un second fichier les valeurs des moyennes correspondant aux périodes de huit heures. Et toujours de la même façon il effectue un calcul des valeurs moyennes sur une période de 24 heures et stocke dans un troisième fichier ces valeurs moyennes par période de 24 heures. Ces diverses opérations de calcul de moyennes et de stockage sont faciles à programmer pour l'homme de l'art, et il n'est donc pas utile de décrire en détail les moyens informatiques nécessaires pour effectuer ces diverses opérations.When these analysis operations are carried out, the computer C reads the number of the orifice on which the measurements have just been made, as well as the values supplied by the analysis device. This computer is for example equipped and programmed so as to keep in memory for each orifice the analysis values carried out for a certain duration, for example four hours. Furthermore, still for each sampling orifice, the computer stores in memory the number of analyzes carried out, and the sum of the values of these analyzes, for each of the gases analyzed, for a determined period, for example two hours. At the end of each two-hour period res, the calculator performs an average calculation by dividing the sum of the measured values by the number of measurements made. These average values calculated over two-hour periods are stored in a file. Then the calculator carries out in the same way a calculation of the average over a second period which can be for example of eight hours, and stores in a second file the values of the means corresponding to the periods of eight hours. And always in the same way it performs a calculation of the average values over a 24 hour period and stores in a third file these average values per 24 hour period. These various operations for calculating averages and storage are easy to program for those skilled in the art, and it is therefore not useful to describe in detail the computer means necessary to perform these various operations.

Le calculateur peut également être programmé pour réaliser l'édition automatique, par exemple une fois par jour, des moyennes sur deux heures, sur huit heures et sur vingt quatre heures. Il est également possible à l'utilisateur d'éditer à la demande, soit les analyses individuelles conservées pendant les quatre dernières heures, soit des valeurs moyennes par deux heures, huit heures ou vingt quatre heures.The calculator can also be programmed to perform automatic editing, for example once a day, averages over two hours, eight hours and twenty four hours. It is also possible for the user to edit on demand, either the individual analyzes kept for the last four hours, or average values per two hours, eight hours or twenty four hours.

Enfin, le calculateur peut être programmé pour calculer partir des valeurs d'analyses mesurées pour CO, C02 et H2 les teneurs en azote qui sont obtenues par différence.Finally, the computer can be programmed to calculate from the analysis values measured for CO, C02 and H2 the nitrogen contents which are obtained by difference.

A propos de cette séquence décrivant les opérations d'analyse de gaz, il convient d'ajouter que le calculateur C est chargé de commander une opération d'étalonnage du dispositif d'analyse pendant laquelle l'automate A stoppe les opérations de prélèvement. Cette opération d'étalonnage est effectuée avec une période déterminée. Pour la réaliser, le calculateur provoque le basculement de la vanne 24 pour fermer la communication entre le conduit 21 et le conduit 25 et ouvrir la communication entre le conduit 40 et le conduit 25 et le dispositif d'analyse. Ensuite le calculateur commande successivemet l'ouverture des vannes 44, 45, 46 associées aux bouteilles de gaz étalon 41, 42, 43, et lorsque le débit de gaz de chacune de ces bouteilles est stabilisé, on effectue une mesure, la valeur mesurée fournie par le dispositif d'analyse est comparée avec une valeur théorique stockée en mémoire dans le calculateur et en fonction du résultat de cette comparaison, les valeurs de références par rapport auxquelles sont effectuées les mesures dans le dispositif d'analyse sont conservées ou modifiées. Le processus de prélèvement et d'analyse reprend ensuite normalement.Regarding this sequence describing the gas analysis operations, it should be added that the computer C is responsible for controlling a calibration operation of the analysis device during which the automaton A stops the sampling operations. This calibration operation is carried out with a determined period. To achieve this, the computer causes the valve 24 to tilt to close the communication between the conduit 21 and the conduit 25 and open the communication between the conduit 40 and the conduit 25 and the analysis device. Then the computer successively orders the opening of the valves 44, 45, 46 associated with the standard gas bottles 41, 42, 43, and when the gas flow rate of each of these bottles is stabilized, a measurement is made, the measured value supplied by the analysis device is compared with a theoretical value stored in memory in the computer and as a function of the result of this comparison, the reference values with respect to which the measurements are carried out in the analysis device are kept or modified. The sampling and analysis process then resumes normally.

Cvcle de mesure de Dression (Figures 2 et 6)Dression measurement valve (Figures 2 and 6)

Comme pour l'essentiel des opérations correspondant à un cycle d'analyse, la plupart des opérations effectuées au cours d'un cycle de pression sont commandées par l'automate. On supposera que la situation de départ est la suivante : une analyse est effectuée sur l'orifice de rang n. Les opérations de préparation s'effectuent simultanément sur l'orifice de rang n+1. Une mesure de pression venant d'être effectuée sur un orifice de rang p, l'automate effectue une opération d'incrémentation, p=p+1. Puis il effectue un test sur la nouvelle valeur de p de façon à vérifier que p est différent de n et différent de n+1, rang des orifices sur lesquels sont en cours des opérations d'analyse et de préparation. Si ce test est négatif, on incrémente la valeur de p = p + 1 et on renouvelle le test d'égalité à n ou n + 1. Si ce test est positif, l'automate provoque l'ouverture des vannes 112 et 241 correspondant à l'orifice numéro p. Le faible débit d'azote qui est établi pendant cette phase de mesure de pression est destiné à éviter le bouchage des canalisations.As with most operations corresponding to an analysis cycle, most of the operations carried out during a pressure cycle are controlled by the PLC. We will assume that the starting situation is as follows: an analysis is carried out on the orifice of rank n. The preparation operations are carried out simultaneously on the n + 1 row orifice. A pressure measurement having just been carried out on an orifice of rank p, the automaton performs an incrementation operation, p = p + 1. Then it performs a test on the new value of p so as to verify that p is different from n and different from n + 1, the row of orifices on which analysis and preparation operations are in progress. If this test is negative, we increment the value of p = p + 1 and we renews the equality test at n or n + 1. If this test is positive, the automaton opens valves 112 and 241 corresponding to orifice number p. The low nitrogen flow rate which is established during this pressure measurement phase is intended to prevent clogging of the pipes.

Cette ouverture des vannes associée à l'orifice choisi, détermine le début d'une période de mesure de pression qui peut être par exemple de 30 secondes.This opening of the valves associated with the chosen orifice determines the start of a pressure measurement period which can be, for example, 30 seconds.

A la fin de cette période de mesure de pression, l'automate effectue une contrôle de l'ouverture des vannes 112 et 114, de façon à vérifier que le circuit a bien été placé dans un état permettant d'effectuer une mesure de pression correcte. Cette vérification est effectuée au moyen de capteurs de position dont sont équipées les vannes 112 et 114 et qui sont reliés à l'automate. Si cette vérification est négative, l'automate décide que la mesure n'est pas validée et ne fournit pas au calculateur un signal l'autorisant à prendre en compte cette mesure. Dans le cas contraire, l'automate fournit au calculateur un signal de validation et le calculateur lit alors sur l'automate le numéro de l'orifice sur lequel vient d'être effectuée la mesure de pression et sur le capteur de pression P la valeur de la mesure effectuée.At the end of this pressure measurement period, the automaton checks the opening of the valves 112 and 114, so as to verify that the circuit has indeed been placed in a state allowing a correct pressure measurement to be made. . This verification is carried out by means of position sensors with which the valves 112 and 114 are fitted and which are connected to the automaton. If this verification is negative, the automaton decides that the measurement is not validated and does not provide the computer with a signal authorizing it to take this measurement into account. Otherwise, the automaton provides the computer with a validation signal and the calculator then reads on the automaton the number of the orifice on which the pressure measurement has just been carried out and on the pressure sensor P the value of the measurement.

De la même manière que cela a été expliqué à propos des mesures d'analyse, le calculateur remplit un certain nombre de tâches en ce qui concerne le traitement des informations relatives aux mesures de pression, à leur stockage et à leur édition. C'est ainsi que le calculateur conserve en mémoire les valeurs de pression mesurées pour chacun des orifices pendant une durée qui par exemple peut être de quatre heures. Parallèlement, il comptabilise pour chaque orifice le nombre de mesures effectuées pendant une durée déterminée, deux heures par exemple, et additionne, dans une zone mémoire convenable les valeurs mesurées pendant cette période de deux heures. A la fin de chaque période de deux heures, il effectue un calcul de moyenne, les valeurs moyennes pour les périodes successives de deux heures étant stockées dans un premier fichier.In the same way as has been explained with regard to the analysis measurements, the computer fulfills a certain number of tasks with regard to the processing of the information relating to the pressure measurements, their storage and their editing. This is how the computer keeps in memory the pressure values measured for each of the orifices for a period which, for example, may be four hours. At the same time, it counts for each orifice the number of measurements made during a determined period, two hours for example, and adds, in a suitable memory area, the values measured during this two-hour period. At the end of each two-hour period, it performs an average calculation, the average values for successive two-hour periods being stored in a first file.

Le calculateur effectue de la même façon un calcul de moyenne sur une période de 8 heures par exemple puis sur une période de 24 heures et conserve dans un deuxième et un troisième fichiers, ces valeurs moyennes correspondant à des périodes de 8 heures et 24 heures.The calculator likewise performs an average calculation over a period of 8 hours for example then over a period of 24 hours and stores in a second and a third file, these average values corresponding to periods of 8 hours and 24 hours.

Une tâche d'édition automatique des valeurs moyennes sur 2, 8 et 24 heures peut être prévue. Par ailleurs, l'utilisateur peut éditer à volonté soit les valeurs individuelles stockées en cours des 4 dernières heures, soit les valeurs moyennes correspondant aux périodes de 2, 8 et 24 heures.A task of automatic editing of the average values over 2, 8 and 24 hours can be scheduled. In addition, the user can edit at will either the individual values stored during the last 4 hours, or the average values corresponding to the 2, 8 and 24 hour periods.

Ce mode de stockage et de traitement qui correspond à des opérations simples pour l'homme de l'art, peut bien entendu être remplacé par toutes autres opérations, à la volonté de l'utilisateur.This storage and processing mode which corresponds to simple operations for those skilled in the art, can of course be replaced by any other operations, at the will of the user.

Le procédé et l'installation qui ont été décrits ci-dessus permettent de contrôler avec une très grande efficacité le fonctionnement d'un haut-fourneau, et ce de façon continue et précise. En effet, les informations recueillies concernent des emplacements échelonnées sur toute la hauteur du haut-fourneau, permettant ainsi de connaitre avec une très grande précision le déroulement du processus métallurgique à l'intérieur de ce haut-fourneau et en particulier l'évolution des oxydes de fer, et de pouvoir modifier en conséquence la conduite de ce haut-fourneau.The process and the installation which have been described above make it possible to control with great efficiency the operation of a blast furnace, and this in a continuous and precise manner. Indeed, the information collected relates to locations spread over the entire height of the blast furnace, thus making it possible to know with great precision the progress of the process metallurgical inside this blast furnace and in particular the evolution of iron oxides, and to be able to modify the behavior of this blast furnace accordingly.

Par ailleurs, les moyens mis en jeu sont extrêmement fiables, compte tenu notamment de la présence de moyens permettant de réaliser une purge et une préparation des différentes lignes de prélèvement à partir desquelles sont effectuées les mesures. Participe en particulier à cette bonne fiabilité la présence des moyens d'insufflation d'azote sous pression, qui permettent d'éviter les bouchages des canalisations dans la zone proche de l'orifice de prélèvement.Furthermore, the means used are extremely reliable, taking into account in particular the presence of means making it possible to carry out a purge and a preparation of the different sampling lines from which the measurements are carried out. Particularly contributing to this good reliability is the presence of means for insufflating nitrogen under pressure, which makes it possible to avoid blockages in the pipes in the area close to the sampling orifice.

Le fait de regrouper les orifices de prélèvement en deux séries, par exemple de rang pair et impair, permet de ne pas multiplier les dispositifs d'analyse et de réaliser un gain de temps précieux puisque l'on peut procéder simultanément à la préparation de la ligne de prélèvement d'un orifice et aux analyses sur la ligne de prélèvement d'un autre orifice. De même, la séquence de mesure de pression telle qu'elle a été décrite permet d'obtenir par des moyens relativement simples et fiables des mesures de pression sur l'ensemble de la hauteur du haut-fourneau.The fact of grouping the sampling orifices in two series, for example of even and odd rank, makes it possible not to multiply the analysis devices and to save precious time since it is possible to simultaneously prepare the sampling line of one orifice and analyzes on the sampling line of another orifice. Similarly, the pressure measurement sequence as it has been described makes it possible to obtain, by relatively simple and reliable means, pressure measurements over the entire height of the blast furnace.

La présence de moyens d'étalonnage commandés par le calculateur garantit la fiabilité et la précision des analyses effectuées.The presence of calibration means controlled by the computer guarantees the reliability and precision of the analyzes carried out.

Par ailleurs, l'automate outre son rôle de commande de l'essentiel de l'installation, procède également à la surveillance du bon fonctionnement de cette installation en étant relié à des capteurs de température, de pression, de débit etc, qui en cas de dépassement de certains seuils provoquent l'apparition d'un signal d'alarme ou bien l'arrêt de certaines parties de l'installation.In addition, the automaton, in addition to its role of controlling most of the installation, also monitors the proper functioning of this installation by being connected to temperature, pressure, flow rate sensors, etc. which in the event if certain thresholds are exceeded, an alarm signal appears or some are stopped by installation.

Bien entendu, les moyens qui ont été décrits peuvent faire l'objet de nombreuses variantes : c'est ainsi que les fonctions remplies par l'automate pourraient également être confiées à un calculateur spécialisé, l'essentiel se situant au niveau des fonctions remplies et des phases successives du procédé.Of course, the means which have been described can be the subject of numerous variants: this is how the functions fulfilled by the automaton could also be entrusted to a specialized computer, the essential being situated at the level of the functions fulfilled and successive phases of the process.

Par ailleurs, tous les types convenables d'assscheurs, de filtres, de pompes, de dispositifs d'analyse etc, peuvent bien entendu être utilisés.Furthermore, all suitable types of assuers, filters, pumps, analysis devices, etc. can of course be used.

De même, des moyens peuvent être prévus pour effectuer des mesures de température en des emplacements déterminés du haut-fourneau et traiter le résultat de ces mesures.Likewise, means can be provided for making temperature measurements at determined locations of the blast furnace and processing the result of these measurements.

Claims (16)

1 - Procédé de contrôle du fonctionnement d'un haut-fourneau, caractérisé en ce qu'on prélève des gaz successivement à partir de plusieurs orifices (T1, T2,...) espacés sur la hauteur de la paroi du haut-fourneau; on effectue une analyse pour déterminer la teneur de ces gaz en au moins certains de leurs constituants; et l'on mesure la pression de ces gaz; ces opérations étant répétées sur une période significative de fonctionnement du haut-fourneau.1 - Process for controlling the operation of a blast furnace, characterized in that gases are taken successively from several orifices (T1, T2, ...) spaced over the height of the wall of the blast furnace; an analysis is carried out to determine the content of these gases in at least some of their constituents; and the pressure of these gases is measured; these operations being repeated over a significant period of operation of the blast furnace. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que préalablement à l'analyse proprement dite, on effectue une préparation de la ligne correspondant à l'orifice sur lequel va porter l'analyse et ces opérations successives de préparation et d'analyse sont prioritaires par rapport à la mesure de pression.2 - Method according to claim 1, characterized in that prior to the actual analysis, a line is prepared corresponding to the orifice on which the analysis will be carried out and these successive preparation and analysis operations are have priority over pressure measurement. 3 - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que pour effectuer la préparation de la ligne, on effectue une purge au moyen d'un gaz neutre sous pression, au moins dans la zone voisine du point de prélèvement sur le haut-fourneau, puis on établit dans la ligne de prélèvement un débit régulier de gaz en provenance du haut-fourneau.3 - A method according to claim 2, characterized in that to carry out the preparation of the line, a purge is carried out by means of a neutral gas under pressure, at least in the area close to the sampling point on the blast furnace, then a regular flow of gas from the blast furnace is established in the sampling line. 4 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3. caractérisé en ce qu'on effectue simultanément une opération d'analyse sur une ligne correspondant à un orifice de rang n déterminé, et une opération d'e préparation sur une ligne correspondant à un orifice de rang n + 1.4 - Method according to any one of claims 1 to 3. characterized in that simultaneously performs an analysis operation on a line corresponding to an orifice of determined rank n, and an e preparation operation on a corresponding line at an orifice of rank n + 1. 5 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'on procède périodiquement à un réétalonnage du dispositif d'analyse (G).5 - Installation according to any one of claims 1 to 4, characterized in that one periodically recalibrates the analysis device (G). 6 - Installation pour la mise en oeuvre d'un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend une série d'orifices de prélèvement (T1, T2,...) ménagés à des niveaux différents dans la paroi du haut-fourneau; un circuit (10, 15, 20, 21, 24, 25) d'analyse de gaz s'étendant à partir de chaque orifice de prélèvement et relié à un dispositif (G) d'analyse de gaz; un circuit (110, 111) de mesure de pression s'étendant à partir de chaque orifice de prélèvement et relié à un dispositif (P) de mesure de pression; un dispositif de commande (A) pour déterminer à chaque instant lequel des orifices de prélèvement doit être relié au dispositif d'analyse (G) et au dispositif de mesure de pression (P); et des moyens (C) pour traiter les informations ainsi recueillies.6 - Installation for the implementation of a method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises a series of sampling orifices (T1, T2, ...) formed at levels different in the wall of the blast furnace; a gas analysis circuit (10, 15, 20, 21, 24, 25) extending from each sampling orifice and connected to a gas analysis device (G); a pressure measurement circuit (110, 111) extending from each sampling port and connected to a pressure measurement device (P); a control device (A) for determining at each instant which of the sampling ports must be connected to the analysis device (G) and to the pressure measurement device (P); and means (C) for processing the information thus collected. 7 - Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce que les orifices de prélèvement (T1, T2,...) sont répartis le long d'au moins une génératrice du haut-fourneau.7 - Installation according to claim 6, characterized in that the sampling orifices (T1, T2, ...) are distributed along at least one generator of the blast furnace. 8 - Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (210, 211, 212, 213) reliant chaque conduit de prélèvement (1, 10) à un réseau (2) de gaz neutre sous pression, pour effectuer une purge dans ce conduit avant chaque opération d'analyse.8 - Installation according to claim 6, characterized in that it comprises means (210, 211, 212, 213) connecting each sampling conduit (1, 10) to a network (2) of neutral gas under pressure, to perform a purge in this conduit before each analysis operation. 9 - Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce que le circuit d'analyse de gaz comprend, pour chaque orifice, un conduit de prélèvement (1, 10) sur lequel est placée une vanne (11), les conduits de prélèvement (10) de plusieurs orifices étant reliés à un collecteur (14; 14a), lui-même relié par un conduit (15; 15a) au dispositif d'analyse (G).9 - Installation according to claim 6, characterized in that the gas analysis circuit comprises, for each orifice, a sampling conduit (1, 10) on which is placed a valve (11), the sampling conduits (10 ) of several orifices being connected to a collector (14; 14a), itself connected by a conduit (15; 15a) to the analysis device (G). 10 - Installation suivant la revendication 8, caractérisée en ce que les circuits de prélèvement sont regroupés en deux sous-ensembles, les conduits (10; 10a) d'un même sous-ensemble étant reliés à une même collecteur (14; 14a) et les collecteurs étant reliés par des conduits respectifs (15; 15a) et sous la commande d'une vanne (20) au dispositif d'analyse (G). 1 0 - Installation according to claim 8, characterized in that the sampling circuits are grouped into two sub-assemblies, the conduits (10; 10a) of the same sub-assembly being connected to the same collector (14; 14a) and the collectors being connected by respective conduits (15; 15a) and under the control of a valve (20) to the analysis device (G). 11 - Installation suivant la revendication 8, caractérisée en ce qu'il est prévu en aval du ou de chaque collecteur (14; 14a) au moins un filtre (17). de part et d'autre duquel sont disposées deux vannes (16, 18) et auquel sont associés des moyens de nettoyage tels qu'un circuit d'alimentation (220, 221, 222. 223) en gaz neutre sous pression.11 - Installation according to claim 8, characterized in that it is provided downstream of or each collector (14; 14a) at least one filter (17). on either side of which are arranged two valves (16, 18) and to which are associated cleaning means such as a supply circuit (220, 221, 222. 223) in neutral gas under pressure. 12 - Installation suivant la revendication 9, caractérisée en ce qu'il est prévu entre le ou chaque collecteur (14; 14a) et le dispositif (G) d'analyse des gaz, une vanne à trois voies (24). reliée par ailleurs à un circuit de gaz étalon (40-46).12 - Installation according to claim 9, characterized in that there is provided between the or each manifold (14; 14a) and the device (G) for gas analysis, a three-way valve (24). also connected to a standard gas circuit (40-46). 13 - Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce que le circuit de mesure de pression comprend un conduit de prélèvement (1) à partir de chaque orifice de prélèvement, commandé par une vanne (112), et relié par un conduit principal (111) au dispositif de mesure de pression.13 - Installation according to claim 6, characterized in that the pressure measurement circuit comprises a sampling conduit (1) from each sampling orifice, controlled by a valve (112), and connected by a main conduit (111 ) to the pressure measuring device. 14 - Installation suivant la revendication 13, caractérisée en ce qu'en amont de ladite vanne (112), débouche dans le conduit de prélèvement (110), un conduit (240) relié au réseau (2) de gaz neutre sous pression et sur lequel sont placés une vanne (241) et un contrôleur de débit (242), de façon à établir un débit de gaz neutre pendant les mesures de pression et éviter le bouchage des conduits. 14 - Installation according to claim 13, characterized in that upstream of said valve (112), opens into the sampling conduit (110), a conduit (240) connected to the network (2) of neutral gas under pressure and on which are placed a valve ( 241 ) and a flow controller (242), so as to establish a neutral gas flow during the pressure measurements and avoid clogging of the conduits. 15 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 6 à 14, caractérisée en ce que le dispositif de commande comprend un automate programmable (A) et/ou un calculateur. programmé de façon à effectuer en séquence les opérations de préparation des circuits de prélèvement et d'analyse, les opérations de prélèvement et d'analyse de gaz, les opérations de mesure de pression, ces dernières étant considérées comme non prioritaires par rapport aux précédentes. 15 - Installation according to any one claims 6 to 14, characterized in that the control device comprises a programmable controller (A) and / or a computer. programmed so as to carry out in sequence the operations for preparing the sampling and analysis circuits, the sampling and gas analysis operations, the pressure measurement operations, the latter being considered as not having priority over the previous ones. 16 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 6 à 15, caractérisée en ce qu'elle comprend un calculateur (C) qui recueille les mesures effectuées et les traite suivant un programme déterminé, ce calculateur gérant également les opérations de réétalonnage du dispositif (G) d'analyse de gaz.16 - Installation according to any one of claims 6 to 15, characterized in that it comprises a computer (C) which collects the measurements made and processes them according to a determined program, this computer also managing the recalibration operations of the device ( G) gas analysis.
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