EP0270013A2 - Procédé d'injection par voie pneumatique de quantités dosées de matières pulvérulentes dans une enceinte se trouvant sous pression variable - Google Patents

Procédé d'injection par voie pneumatique de quantités dosées de matières pulvérulentes dans une enceinte se trouvant sous pression variable Download PDF

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EP0270013A2
EP0270013A2 EP87117523A EP87117523A EP0270013A2 EP 0270013 A2 EP0270013 A2 EP 0270013A2 EP 87117523 A EP87117523 A EP 87117523A EP 87117523 A EP87117523 A EP 87117523A EP 0270013 A2 EP0270013 A2 EP 0270013A2
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/001—Injecting additional fuel or reducing agents
    • C21B5/003—Injection of pulverulent coal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K3/00—Feeding or distributing of lump or pulverulent fuel to combustion apparatus
    • F23K3/02—Pneumatic feeding arrangements, i.e. by air blast
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K3/00—Feeding or distributing of lump or pulverulent fuel to combustion apparatus
    • F23K3/06—Feeding or distributing of lump or pulverulent fuel to combustion apparatus for shaft-type furnaces

Definitions

  • the present invention relates to a pneumatic injection method, of metered quantities of pulverulent materials, at different places in an enclosure under variable pressure, according to which a pneumatic mixture is formed in a single metering device. comprising a relatively high content of pulverulent matter in propellant gas, this mixture is propelled through a common primary pipe to a dispensing head in which the mixture is split into secondary streams which are sent respectively to each of the points of injection through secondary lines.
  • the powdered coal is released under pressure from a distribution hopper in a series of metering units in which the mixture of powdered coal and propellant gas is formed and from which the mixture thus formed is conveyed to the injection points in the shaft furnace.
  • a metering device is generally used for each nozzle or for each pair of nozzles, so that the quantities injected through the nozzles can be metered individually.
  • the metering devices used are of a type known per se, for example metering units with cellular rotors or metering units with slots as proposed in European patent application No. 0 126 917.
  • These installations have the drawback that they require numerous relatively small pipes. long between the distribution hopper and the shaft furnace.
  • dosing can be made difficult by the various variable parameters, in particular the pressure fluctuations inside the oven.
  • a throttling section is also provided either in the secondary conduits or in the distribution head, where a pressure drop is created which is necessary for acceleration to the sonic speed of the pneumatic current.
  • the acceleration of the pneumatic current to a sonic speed has the advantage that the flow conditions upstream from the place where the supercritical speed occurs are no longer influenced by flow conditions downstream from this place. This has, of course, the great advantage that one no longer has to take into account pressure fluctuations and other variable parameters existing in the enclosure into which the pulverulent materials are injected.
  • they installed tions operating with concentrated current of the kind described above have the drawback that there is no longer any possibility of individual adjustment of the flow rate for each nozzle.
  • the object of the present invention is to provide a new method of the type described in the preamble which combines the advantages of the two known methods.
  • the invention proposes an injection process of the kind described in the preamble which is essentially characterized in that the flow rate of the pneumatic current is adjusted in each of the secondary pipes.
  • This adjustment is preferably made at a section with variable throttling, in which the current is also accelerated to supercritical speed.
  • the adjustment can be carried out manually or automatically under the control of flow detectors provided in each of the secondary pipes.
  • a preferred embodiment will be described below, by way of example, with reference to the single figure which represents, very schematically, a pneumatic injection circuit of combustible materials in a shaft furnace.
  • a metering device 12 which can be a metering device of the movable slot type, or a hopper with pneumatic or other metering, the pneumatic mixture consisting of powdered coal and propulsion and whose flow rate meets the demand for the quantity of coal per unit time from the shaft furnace.
  • a pneumatic mixture with a high carbon concentration is formed which can, if necessary, be diluted by the addition of a variable quantity of inert gas injected through a line 14 upstream of the distributor.
  • This pneumatic mixture is sent to a distribution head 16 of the type recommended by Luxembourg patent No 86.034.
  • the primary pneumatic current is divided into secondary currents which are sent respectively through secondary conduits to each of the nozzles 22 of a blast furnace not shown.
  • the number of secondary pipes 18 can for example correspond to the number of nozzles or half the number of nozzles.
  • each of the secondary conduits 18 there is provided in each of the secondary conduits 18 a constriction 20 of variable section.
  • This constriction is preferably carried out with a valve of the type recommended by the Luxembourg patent application No. 86.311, that is to say a valve whose passage is defined by the rotation of a movable sleeve inside a fixed socket, the two sockets being provided with openings and slots which can more or less overlap to define a more or less large passage.
  • the acceleration of the secondary pneumatic currents is preferably carried out at the throttles 20.
  • the method according to the present invention therefore has all the advantages of the sonic speed injection system, that is to say that the secondary pipes can be as short as possible, so as to reduce the space requirement around the oven.
  • the metering conditions at the level of the metering device 12 are no longer affected by pressure fluctuations downstream of the throttles 20, in particular pressure fluctuations in the shaft furnace.
  • the valves 20 can be adjusted manually, to take account of the operation of the oven.
  • the flows passing through the various secondary conduits 18 are therefore established as a function of the openings at the throttles 20, while the total quantity of coal injected per unit of time is determined by the metering device 12.
  • the function of the distributor 16 is therefore different from that of the distributor proposed by the Luxembourg patent application No 86.034. While in this one the distributor obviously had a distribution function, but also a uniform distribution, that is to say a distribution such that in each of the secondary conduits circulates the same flow of coal. On the other hand, in the method according to the present invention, the distributor 16 simply serves to divide the primary current into secondary currents whose flow rates are variable as a function of the variable sections of the throttles 20.

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Abstract

Le procédé consiste à former, dans un dispositif de dosage unique (12), un mélange pneumatique comprenant une teneur relativement élevée de matières pulvérulentes dans du gaz de propulsion, à propulser ce mélange à travers une conduite primaire (10) commune jusqu'à une tête de distribution (16) dans laquelle le mélange est scindé en courants secondaires (18) qui sont envoyés respectivement à chacun des points d'injection (22) à travers des conduites secondaires et à régler le débit du courant pneumatique dans chacune des conduites secondaires.

Description

  • La présente invention concerne un procédé d'injection, par voie pneumatique, de quantités dosées de matières pulvérulentes, à des endroits différents d'une enceinte se trouvant sous pression variable, selon lequel on forme, dans un dispositif de dosage unique, un mélange pneumatique comprenant une teneur relativement élevée de matières pulvérulentes dans du gaz de propulsion, on propulse ce mélange à travers une conduite primaire com­mune jusqu'à une tête de distribution dans laquelle le mélange est scindé en courants secondaires qui sont en­voyés respectivement à chacun des points d'injection à travers des conduites secondaires.
  • Quoique n'y étant pas limitée, l'invention sera décrite plus particulièrement en référence à son application préférée, c'est-à-dire l'injection de com­bustibles solides, notamment du charbon en poudre, dans un four industriel, tel qu'un haut fourneau.
  • Parmi les procédés et installations connus d'injection de combustibles solides dans un four à cuve, on distingue essentiellement deux types différents. Le premier fonctionne avec des courants pneumatiques relati­vement "dilués", tandis que dans le second, les courants pneumatiques ont une concentration relativement élevée de charbon en poudre.
  • Dans les installations du premier type à cou­rant dilué, le charbon en poudre est dégagé sous pression d'une trémie de distribution dans une série de doseurs dans lesquels on forme le mélange de charbon en poudre et de gaz de propulsion et à partir desquels le mélange ainsi formé est véhiculé vers les points d'injection dans le four à cuve. Dans ces installations, on utilise en général un doseur pour chaque tuyère ou pour chaque couple de tuyères, de sorte que les quantités injectés à travers les tuyères peuvent étre dosées individuellement. Les doseurs utilisés sont de type connu en soi, par exemple des doseurs à rotors alvéolaires ou des doseurs à fentes tels que proposés dans la demande de brevet euro­péen No 0 126 917. Ces installations ont l'inconvénient qu'elles nécessitent de nombreuses conduites relativement longues entre la trémie de distribution et le four à cuve. En outre le dosage peut être rendu difficile par les différents paramètres variables, notamment les fluctuations de pression à l'intérieur du four.
  • Dans le deuxième type d'installation qui met en oeuvre des courants pneumatiques à forte concentra­tion, on n'utilise qu'un seul dispositif de dosage au niveau ou en aval de la trémie de distribution. Dans ce doseur, on règle le débit total du charbon en poudre de manière à injecter une quantité prédéterminée de charbon en poudre par unité de temps. Ces installations mettent en oeuvre le procédé décrit dans le préambule, c'est-à-­dire que le courant dosé contenant la quantité nécessaire de charbon est divisée dans une tête de distribution en courants secondaires identiques l'un à l'autre. Ces installations ont l'avantage que la tête de distribution est disposée à proximité immédiate du four de manière à réduire la longueur des conduites secondaires et par conséquent, l'encombrement autour du four. Dans ces installations, on prévoit en outre une section d'étran­glement soit dans les conduites secondaires soit dans la tête de distribution, où l'on crée une chute de pression nécessaire à une accélération jusqu'à vitesse sonique du courant pneumatique. L'accélération du courant pneumati­que jusqu'à une vitesse sonique a l'avantage que les conditions d'écoulement en amont de l'endroit où se pro­duit la vitesse supercritique ne sont plus influencées par des conditions d'écoulement en aval de cet endroit. Ceci présente, bien entendu, le grand avantage que l'on ne doit plus tenir compte des fluctuations de pression et d'autres paramètres variables existant dans l'enceinte dans laquelle les matières pulvérulentes sont injectées. Comparées au premier type d'installation, les installa­ tions opérant à courant concentré du genre décrit ci-­dessus ont l'inconvénient qu'il n'y a plus de possibilité de réglage individuel du débit pour chaque tuyère.
  • Le but de la présente invention est de prévoir un nouveau procédé du genre décrit dans le préambule qui réunit les avantages des deux procédés connus.
  • Pour atteindre cet objectif, l'invention pro­pose un procédé d'injection du genre décrit dans le préambule qui est essentiellement caractérisé en ce que l'on règle le débit du courant pneumatique dans chacune des conduites secondaires.
  • Ce réglage est de préférence effectué au niveau d'une section à étranglement variable, dans la­quelle on provoque également l'accélération du courant jusqu'à la vitesse supercritique.
  • Le réglage peut être effectué de façon ma­nuelle ou de façon automatique sous la commande de détec­teurs de débit prévus dans chacune des conduites secon­daires.
  • Un mode de réalisation préféré sera décrit ci-­dessous, à titre d'exemple, en référence à la figure unique qui représente, de façon très schématique, un circuit d'injection pneumatique de matières combustibles dans un four à cuve. Dans une conduite primaire 10 on forme à l'aide d'un dispositif de dosage 12 qui peut être un doseur du type à fentes mobiles, ou une trémie à dosage pneumatique ou autre, le mélange pneumatique cons­titué de charbon en poudre et de gaz de propulsion et dont le débit répond à la demande de la quantité de charbon par unité de temps du four à cuve. Dans ce doseur 12, on forme un mélange pneumatique à forte con­centration en charbon qui peut, en cas de besoin, être dilué par l'addition d'une quantité variable de gaz inerte injecté à travers une conduite 14 en amont du distributeur. Ce mélange pneumatique est envoyé dans une tête de distribution 16 du genre préconisé par le brevet luxembourgeois No 86.034. Dans cette tête de distri­bution 16, le courant pneumatique primaire est divisé en courants secondaires qui sont envoyés respectivement à travers des conduits secondaires à chacune des tuyères 22 d'un haut fourneau non représenté. Le nombre de con­duites secondaires 18 peut par exemple correspondre au nombre de tuyères ou à la moitié du nombre de tuyères.
  • Conformément à la présente invention, on pré­voit dans chacune des conduites secondaires 18 un étran­glement 20 à section variable. Cet étranglement est de préférence réalisé avec une vanne du type préconisé par la demande de brevet luxembourgeois No 86.311, c'est-à-­dire une vanne dont le passage est défini par la rotation d'une douille mobile à l'intérieur d'une douille fixe, les deux douilles étant pourvues d'ouvertures et de fen­tes pouvant plus ou moins chevaucher pour définir un passage plus ou moins grand. L'accélération des courants pneumatiques secondaires est de préférence réalisés au niveau des étranglements 20.
  • Le procédé selon la présente invention pré­sente, par conséquent, tous les avantages du système d'injection à vitesse sonique, c'est-à-dire que les con­duites secondaires peuvent être aussi courtes que possi­ble, de manière à réduire l'encombrement autour du four. En outre, les conditions de dosage au niveau du doseur 12 ne sont plus affectées par les fluctuations de pression en aval des étranglements 20, notamment des fluctuations de pression dans le four à cuve.
  • Le réglage des vannes 20 peut être effectué de façon manuelle, pour tenir compte de la marche du four. Les débits traversant les différentes conduites secon­daires 18 s'établissent par conséquent en fonction des ouvertures au niveau des étranglements 20, tandis que la quantité totale de charbon injecté par unité de temps est déterminée par le doseur 12.
  • La fonction du distributeur 16 est donc diffé­rente de celle du distributeur proposé par la demande de brevet luxembourgeois No 86.034. Alors que dans celle-ci le distributeur avait bien entendu une fonction de dis­tribution, mais également d'une distribution uniforme, c'est-à-dire d'une répartition telle que dans chacune des conduites secondaires circule le même débit de charbon. Par contre, dans le procédé selon la présente invention, le distributeur 16 sert simplement à diviser le courant primaire en courants secondaires dont les débits sont variables en fonction des sections variables des étran­glements 20.
  • Il est également possible de mesurer le débit de charbon dans chacune des conduites secondaires 18 et de régler automatiquement la section de passage des van­nes 20 de manière à avoir un débit d'injection déterminé au niveau de chacune des tuyères 22. Ce réglage automa­tique permet la compensation ou l'élimination de facteurs perturbateurs, comme par exemple des obstructions par­tielles des conduites secondaires 18 ou des passages dans le distributeur 16.

Claims (5)

1. - Procédé d'injection, par voie pneumati­que, de quantités dosées de matières pulvérulentes à des endroits différents d'une enceinte se trouvant sous pres­sion variable, selon lequel on forme, dans un dispositif de dosage unique, un mélange pneumatique comprenant une teneur relativement élevée de matières pulvérulentes dans du gaz de propulsion, on propulse ce mélange à travers une conduite primaire commune jusqu'à une tête de distri­bution dans laquelle le mélange est scindé en courants secondaires qui sont envoyés respectivement à chacun des points d'injection à travers des conduites secondaires, caractérisé en ce que l'on règle le débit du courant pneumatique dans chacune des conduites secondaires.
2. - Procédé selon la revendication 1, carac­térisé en ce que le réglage est effectué au niveau d'une section à étranglement variable de chacune des conduites.
3. - Procédé selon la revendication 2, carac­térisé en ce que l'on provoque au niveau des sections à étranglement variable des chutes de pression nécessaires à une accélération du courant jusqu'à la vitesse du son.
4. - Procédé selon l'une quelconque des reven­dications 1 à 3, caractérisé en ce que le réglage est effectué de façon manuelle.
5. - Procédé selon l'une quelconque des reven­dications 1 à 3, caractérisé en ce que le réglage est effectué de façon automatique sous la commande de détec­teurs de débit prévus dans chacune des conduites secon­daires.
EP87117523A 1986-12-04 1987-11-27 Procédé d'injection par voie pneumatique de quantités dosées de matières pulvérulentes dans une enceinte se trouvant sous pression variable Withdrawn EP0270013A3 (fr)

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