EP0199662A1 - Dispositif d'injection de matière pulvérulente, notamment de charbon, dans un haut-fourneau - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to the injection of pulverulent materials into a blast furnace, and in particular coal.
- a known injection device comprises a hot-air nozzle opening into the blast furnace, a nozzle blocked against the nozzle and coaxial with the latter for the supply of hot wind, a connection produced obliquely on the nozzle and oriented towards the nozzle , and an injection rod passing through this connection and opening into the nozzle.
- the injection rod is a straight rod whose inclination on the axis of the nozzle is that of the nozzle of the nozzle, generally 15 °.
- this technology has the disadvantage of lacking flexibility. More precisely, this technology does not allow the position of the discharge end of the injection rod to be easily modified relative to the nozzle. Now the ideal choice of this position is not easy to know because it depends on parameters acting in opposite directions; according to some it is preferable that the rod enters as far forward as possible into the nozzle, while according to others the rod should not penetrate too far forward.
- the straight rod inclined at 15 ° does not allow deviation, without major drawbacks for the quality of the injection itself, from the normal position.
- the object of the invention is to propose a new injection device having more flexibility and making it possible to explore a larger region of the nozzle to stop there the choice of the ideal position of the discharge end of the cane d 'injection.
- the invention achieves its object by the fact that the axis of the injection pipe is substantially an arc, the convexity of which is turned towards the axis of the nozzle and of the nozzle. Indeed, thanks to this curved rod, it is possible by an adequate movement of rotation of the rod around its center of curvature, to make it penetrate for quite long distances inside the nozzle, while retaining a suitable inclination of the end of the rod on the axis of the nozzle.
- the radius of curvature of the rod is at least equal to a hundred times its internal diameter.
- a sufficiently large radius of curvature has the additional advantage of being able to provide a nozzle for the nozzle, the internal passage of which has a section making it possible to accommodate either a straight rod or a curved rod.
- the adaptation of the curved rod makes it possible to advance its discharge orifice sufficiently in front of the nozzle to avoid the problems linked to the excessive temperature (and to the mechanical abrasion of the coal).
- a cooling system is advantageously provided for the rod itself, as well as for the nozzle and its tapping.
- FIG. 1 shows the wind nozzle 1 conventionally fixed on the shield 2 of the blast furnace by means of the tympe 3 and the chapel 4.
- the nose 5 of the nozzle 1 opens inside the blast furnace above the crucible.
- the nozzle 6 Locked against a spherical bearing at the rear of the nozzle 1, the nozzle 6 follows it coaxially, to drive the hot wind which it receives from the wind-bend 7 and from the other known organs for bringing the wind to the top. furnace.
- the nozzle 6 has an oblique connection 8, inclined at 15 ° on the axis 9 of the nozzle and the nozzle, and provided for the insertion of an injection rod.
- the injection rod is a straight rod whose axis is coincident or parallel with the axis 10 of the nozzle B. It opens into the nozzle, at the point of intersection I of the axes 9 and 10 , that is to say that it penetrates into the nozzle over a distance of about 7 cm at best, compared to the 50 to 60 cm length of the nozzle.
- the rod is curved, as shown in dashes in FIG. 2, its axis 11. This forms an arc of circle whose radius is at least equal to a hundred times the internal radius of the rod to avoid cane wear problems by the coal it carries.
- an injection pipe the internal diameter of which is 20 mm, and the radius of curvature is 3600 mm.
- the section of the internal passage 12 of the nozzle 8 of the nozzle is advantageously that shown in FIG. 3, formed by two semicircles connected by two rectilinear parts.
- the radius of these semicircles and the length of the straight parts is 25mm.
- This shape allows the choice, Bans change nozzle, the curved cane of the invention or a traditional straight cane.
- the invention finds a more particularly advantageous application when, as known per se, a plasma torch 13 (fig.1) is used to overheat the wind.
- the nozzle 6 is lined with refractory 14 and provided with a water cooling system 15 (figs. 1 and 3).
- the high temperature allows the coal to burn as soon as it leaves the injection pipe. It is therefore important to make the outlet of the injection rod penetrate further into the nozzle, compared to the conventional installation of a rigid rod, in order to promote the holding of the nozzle.
- the curved rod according to the invention solves this problem.
- the curved rod must also be able to withstand the high temperatures encountered when using a plasma torch. This is why a rod is provided for cooling, for example by one of the following three arrangements.
- a double annular circulation jacket formed of water is produced around the central duct of the rod carrying the mixture of air and coal. Given the limited space available, this is cooling by a water slide (approximately 2mm thick): the same ultra-pure, deionized and demineralized water is advantageously used for this purpose, required for cooling the plasma torch.
- the central duct of the rod is surrounded by an annular air injection chamber under high flow (for example 80m 3 / h).
- the central duct 16 (cf. fig. 3) is surrounded by an annular chamber 17 into which is injected a liquid hydrocarbon.
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Abstract
Description
- L'invention concerne l'injection de matières pulvérulentes dans un haut-fourneau, et notamment de charbon.
- On ssit que l'injection de charbon pulvérisé permet de réduire la consommation de coke dans le haut-fourneau. Ce charbon est introduit par une canne d'injection dans le vent chaud en provenance des cowpers.
- Un dispositif d'injection connu comporte une tuyère è vent chaud débouchant dans le haut fourneau, un busillon bloqué contre la tuyère et coaxial è celle-ci pour l'amenée du vent chaud, un piquage réalisé obliquement sur le busillon et orienté vers la tuyère, et une canne d'injection passant dans ce piquage et débouchant dans la tuyère. Dans ce dispositif connu, la canne d'injection est une canne droite dont l'inclinaison sur l'axe de la tuyère est celle du piquage du busillon, soit généralement 15°.
- Il apparaît que cette technologie, satisfaisante sous bien des rapports, présente cependant l'inconvénient de manquer de souplesse. Plus précisément, cette technologie ne permet pas de modifier facilement la position de l'extrémité de décharge de la canne d'injection par rapport à la tuyère. Or le choix idéal de cette position n'est pas facile à connaître car il dépend de paramètres agissant en sens contraires ; selon les uns il est préférable que la canne pénètre le plus en avant possible dans la tuyère, alors que selon les autres la canne ne doit pas pénétrer trop en avant. La canne droite inclinée è 150 ne permet pas de s'écarter, sans inconvénients majeurs pour la qualité de l'injection elle-même, de la position normale.
- Le but de l'invention est de proposer un nouveau dispositif d'injection présentant plus de souplesse et permettant d'explorer une plus grande région de la tuyère pour y arrêter le choix de la position idéale de l'extrémité de décharge de la canne d'injection.
- L'invention atteint son but par le fait que l'axe de la canne d'injection est sensiblement un arc de cercle dont le convexité est tournée vers l'axe du busillon et de le tuyère. En effet, grâce è cette canne courbe, il est possible par un mouvement adéquat de rotation de la canne autour de son centre de courbure, de la faire pénétrer sur d'assez grandes distances à l'intérieur de la tuyère, tout en conservant une inclinaison convenable de l'extrêmité de la canne sur l'axe de la tuyère.
- Pour éviter une usure intempestive de la canne courbe, il est souhaitable que le rayon de courbure de la canne soit au moins égal à cent fois son diamètre intérieur.
- Du reste, un rayon de courbure trop petit ne permettrait pas le logement de la canne et son extraction, dans l'agencement traditionnel de la tuyère et des organes voisins.
- Un rayon de courbure suffisamment grand présente l'avantage supplémentaire de pouvoir prévoir un piquage du busillon dont le passage interne a une section permettant indiféremment d'y loger une canne droite ou une canne courbe.
- Des avantages encore plus considérables sont à attendre de l'invention, lorsqu'on utilise, comme cela est connu en soi, une torche à plasma pour surchauffer le vent chaud provenant des cowpers, et améliorer l'économie générale du haut-fourneau.
- La surchauffe conduit en effet le charbon à brûler plus tôt (pratiquement dès sa sortie de la canne) et se pose alors le double problème de la résistance à la chaleur de la canne elle-même et de la tuyère.
- Selon l'invention, l'adaptation de la canne courbe permet d'avancer son orifice de décharge suffisamment en avant de la tuyère pour éviter les problèmes liés à la température excessive (et à l'abrasion mécanique du charbon).
- Par ailleurs, on prévoit avantageusement un système de refroidissement pour la canne elle-même, de même que pour le busillon et son piquage.
- D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description suivante d'un mode préféré de réalisation de l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- - le figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une tuyère de haut-fourneau et des orgenee ennexes, dans l'ensemble desquels s'insère le dispositif de l'invention,
- - la figure 2 est une coupe longitudinale schématique montrant la tuyère, le busillon, le piquage du busillon et l'implantation respective des exes d'une canne d'injection traditionnelle et d'une canne conforme à l'invention (pour des raisons de lisibilité de la figure, on n'a représenté les cannes que par leur axe, et non par leur profil réel),
- - la figure 3 est une coupe transversale III-III de la figure 2, montrant la forme du passage interne du piquage du busillon et de la canne d'injection qu'il loge.
- La figure 1 montre la tuyère à vent 1 fixée de façon classique sur le blindage 2 du haut-fourneau par l'intermédiaire de la tympe 3 et de la chapelle 4.
- Le nez 5 de la tuyère 1 débouche à l'intérieur du haut-fourneau au dessus du creuset.
- Bloqué contre une portée sphérique à l'arrière de la tuyère 1, le busillon 6 lui fait suite coaxialement, pour conduire le vent chaud qu'il reçoit du coude porte-vent 7 et des autres organes connus d'amenée du vent au haut-fourneau.
- Le busillon 6 comporte un piquage oblique 8, incliné à 15° sur l'axe 9 du busillon et de la tuyère, et prévu pour l'insertion d'une canne d'injection.
- Selon la technique antérieure, la canne d'injection est une canne droite dont l'axe est confondu ou parallèle avec l'axe 10 du piquage B. Elle débouche dans la tuyère, au niveau du point d'intersection I des axes 9 et 10, c'est-à-dire qu'elle pénètre dans la tuyère sur une distance d'environ 7 cm au mieux, à comparer aux 50 à 60 cm de longueur de la tuyère.
- Selon l'invention, la canne est courbe, comme le montre en tirets sur la figure 2, son axe 11. Celui-ci forme un arc de cercle dont le rayon est au moins égal à cent fois le rayon interne de la canne pour éviter les problèmes d'usure de la canne par le charbon qu'elle véhicule.
- Pour donner un exemple concret, il a été prévu dans un exemple particulier de réalisation, une canne d'injection dont le diernètre intérieur est de 20mm, et le rayon de courbure est de 3600mm.
- Grêce à la courbure de la canne, 11 est possible de la faire déboucher au point J, intersection des axes 9 et 11, situé dans la tuyère bien plue en avant que 1 (44,5 cm eu lieu de 7cm dans l'exemple particulier précité). Elle y débouche par ailleurs sous un angle plus faible que l'inclinaison (150) de l'axe 10 sur l'axe 9, ce qui s'avère favorable à l'exploitation normale du procédé d'injection mais également à son réglage initial ou à l'expérimentetion.
- En effet, il est passible de déplacer la canne par un déplacement (rotation ayant pour centre le centre de courbure de la canne) au cours duquel son axe 11 reste toujours situé sur le même cercle, l'orifice de sortie de la canne s'éloignant plus ou moins du point J en avant ou en arrière : dans tous les cas, la canne débouche dans la tuyère sous un angle inférieur à l'inclinaison de l'axe 10. On peut ainsi dans une plage de réglage de l'ordre du mètre explorer une gamme de positions de l'orifice de sortie de la canne, en maintenant celui-ci relativement proche de l'axe de la tuyère mais en variant sa pénétration dans celle-ci et trouver ainsi plus facilement le compromis entre les facteurs contraires qui règlent le choix de l'emplacement idéal : d'une part réduire l'abrasion des parois de tuyère par le charbon, ce qui tend à placer l'orifice de sortie de la canne d'injection le plus en avant ; d'autre part faire brûler le charbon le plus sûrement possible et le plus tôt avec l'oxygène encore disponible, ce qui tend à reculer l'orifice de sortie de la canne d'injection.
- La section du passage interne 12 du piquage 8 du busillon est avantageusement celle représentée en figure 3, formée par deux demi-cercles raccordés par deux parties rectilignes. Dans l'exemple particulier de réalisation déjà mentionné, le rayon de ces demi-cercles et la longueur des parties rectilignes est de 25mm.
- Cette forme permet le passage eu choix, Bans changer de busillon, de la canne courbe de l'invention ou d'une canne rectiligne traditionnelle.
- L'invention trouve une application plus particulièrement avantageuse lorsque, comme connu en soi, on utilise une torche è plasma 13 (fig.1) pour surchauffer le vent. Le busillon 6 est garni de réfractaire 14 et muni d'un système de refroidissement par eau 15 (figs. 1 et 3).
- La température élevée permet au charbon de brûler dès sa sortie de la canne d'injection. Aussi est-il important de faire pénétrer la sortie de la canne d'injection plus en avant dans la tuyère, par rapport à l'implantation classique d'une canne rigide, afin de favoriser la tenue de la tuyère. Le canne courbe conforme à l'invention permet de résoudre ce problème.
- La canne courbe doit pouvoir elle-aussi résister aux températures élevées rencontrées lors de l'utilisation d'une torche è plasma. C'est pourquoi on prévoit un refroidissement de la canne, par exemple par l'une des trois dispositions suivantes.
- Selon une première version, on réalise autour du conduit central de la canne véhiculant le mélange d'air et de charbon, une chemise double annulaire de circulation formée d'eau. Etant donné le peu de place dont on dispose, il s'agit d'un refroidissement par lame d'eau (d'environ 2mm d'épaisseur) : on utilise avantageusement à cet effet la même eau ultra-pure, désionisée et déminéralisée, exigée pour le refroidissement de la torche à plasma.
- Selon une seconde version, le conduit central de la canne est entouré d'une chambre annulaire d'injection d'air sous fort débit (par exemple 80m3/h).
- Selon une troisième version, le conduit central 16 (cf. fig.3) est entouré d'une chambre annulaire 17 dans laquelle est injecté un hydrocarbure liquide.
Claims (8)
caractérisé en ce que la canne d'injection (16,17) est conformée sensiblement en arc de cercle dont la convexité est tournée vers l'axe (9) du busillon (6) et de la tuyère (1).
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