EP0576869B1 - Apparatus for injecting pulverized coal into a blast furnace - Google Patents

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EP0576869B1
EP0576869B1 EP19930109093 EP93109093A EP0576869B1 EP 0576869 B1 EP0576869 B1 EP 0576869B1 EP 19930109093 EP19930109093 EP 19930109093 EP 93109093 A EP93109093 A EP 93109093A EP 0576869 B1 EP0576869 B1 EP 0576869B1
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lance
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annular
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duct
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Léon Ulveling
Yvon Kroemmer
Charles Schmit
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Paul Wurth SA
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Paul Wurth SA
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/001Injecting additional fuel or reducing agents
    • C21B5/003Injection of pulverulent coal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00Blast furnaces
    • C21B7/16Tuyéres

Description

La présente invention concerne une lance et un dispositif pour l'injection de charbon pulvérisé et d'un comburant gazeux dans un creuset de haut fourneau.The present invention relates to a lance and a device for injecting pulverized coal and a oxidizing gas in a blast furnace crucible.
Du fascicule de brevet allemand DE-4008963 C1 et de la demande internationale WO 91/14791 on connaít une lance pour l'injection combinée de charbon pulvérisé et d'oxygène dans un creuset de haut fourneau. La lance comprend un corps de lance débouchant avec une extrémité dans une tuyère à vent chaud. Le corps de lance comprend un tube intérieur pour le charbon pulvérisé et un tube extérieur formant avec ledit tube intérieur un conduit annulaire pour l'oxygène. Un dispositif de raccord, comprenant un raccord pour le charbon pulvérisé et un raccord pour l'oxygène, est monté sur l'extrémité du corps de lance qui est opposée aux bouches d'injection. Le raccord pour le charbon pulvérisé débouche axialement à travers un convergent dans le tube intérieur. Le raccord pour l'oxygène débouche latéralement dans une chambre annulaire entourant le tube intérieur. Cette chambre annulaire communique avec le conduit annulaire dans le corps de lance. La lance permet de former à son embouchure un jet compact de charbon pulvérisé entouré à sa périphérie par un jet d'oxygène annulaire. Bien que cette lance donne satisfaction à faibles débits d'injection, il subsiste des problèmes en rapport avec l'introduction de quantités plus importantes de charbon pulvérisé dans le creuset.German patent specification DE-4008963 C1 and the international application WO 91/14791 we know a spear for the combined injection of pulverized coal and oxygen in a blast furnace crucible. The lance includes a lance body emerging with one end in a hot wind nozzle. The lance body includes a tube inside for pulverized coal and an outside tube forming with said inner tube an annular conduit for oxygen. A connection device, comprising a connection for pulverized coal and a connection for oxygen, is mounted on the end of the lance body which is opposite to the injection ports. The connection for pulverized coal opens axially through a convergent in the tube interior. The oxygen connection opens laterally in an annular chamber surrounding the inner tube. This annular chamber communicates with the conduit annular in the lance body. The lance allows to form at its mouth a compact jet of pulverized coal surrounded at its periphery by a jet of annular oxygen. Although this lance is satisfactory at low flows problems, there are still problems related to the introduction of larger quantities of coal pulverized in the crucible.
En effet, pour travailler de façon efficace lors de l'injection de charbon pulvérisé dans un haut fourneau, il faut réaliser une combustion aussi complète que possible du charbon dans la zone turbulente à proximité immédiate de l'embouchure de la tuyère dans le creuset. Si cette combustion n'a pas lieu de façon convenable avant ou dans cette zone, ce qui est notamment le cas lorsqu'on travaille avec des débits importants de charbon pulvérisé dans une tuyère, d'importantes quantités de résidus poudreux de la combustion s'accumulent dans le haut fourneau et dans les filtres de ce dernier et en augmentent considérablement la résistance à l'écoulement des gaz chauds.Indeed, to work effectively during injecting pulverized coal into a blast furnace, as complete a combustion as possible of the coal in the turbulent area in the immediate vicinity of the mouth of the nozzle in the crucible. If this combustion does not take place properly before or in this area, which is particularly the case when working with high flows of pulverized coal in a nozzle, large amounts of powdery residue from the combustion accumulate in the blast furnace and in the filters and greatly increase the resistance to hot gas flow.
La difficulté à obtenir une combustion complète dans ladite zone turbulente est due d'une part à la faible distance disponible et d'autre part à la vitesse élevée du vent chaud dans la tuyère. Pendant le temps extrêmement court disponible pour la combustion de particules de charbon à la sortie de la lance, le jet compact de charbon pulvérisé en suspension dans un gaz neutre doit être dissocié, les particules isolées de charbon doivent être réchauffées jusqu'à provoquer le dégagement de gaz de pyrolyse, les gaz de pyrolyse doivent se mélanger avec le comburant, l'inflammation de ce mélange gazeux doit avoir lieu et les résidus solides de la pyrolyse doivent réagir avec le comburant dans une réaction d'oxydation hétérogène. Un des problèmes majeurs de l'injection de charbon pulvérisé dans le creuset est donc d'augmenter la cinétique du déroulement de ces mécanismes de combustion décrits très sommairement ci-avant.Difficulty obtaining complete combustion in said turbulent zone is due on the one hand to the low distance available and secondly at the high speed of the hot wind in the nozzle. During the time extremely short available for burning particles of coal at the exit of the lance, the compact jet of coal sprayed in suspension in a neutral gas must be dissociated, the isolated particles of coal must be reheated to cause the release of gas from pyrolysis, the pyrolysis gases must mix with the oxidizer, the ignition of this gas mixture must have place and the solid residue from pyrolysis must react with the oxidizer in a heterogeneous oxidation reaction. One of the major problems of coal injection sprayed into the crucible is therefore to increase the kinetics of the development of these combustion mechanisms described very briefly above.
Du document EP 0390766 on connaít un procédé selon lequel on injecte, à l'aide d'une lance introduite axialement dans une tuyère de haut fourneau, un gaz comburant sous la forme d'un jet central et le charbon pulvérisé sous la forme d'un jet périphérique entourant le jet central du comburant. Ce procédé permet d'améliorer sensiblement le rendement de la combustion, surtout lorsqu'on travaille avec des débits importants de charbon pulvérisé. Au sujet de la lance utilisée pour la mise en oeuvre du procédé, le document EP 0390766 précise essentiellement que le corps de lance comprend deux tubes coaxiaux. Le tube interne sert de conduit au comburant gazeux et l'espace annulaire entre les deux tubes sert de conduit au charbon pulvérisé. Le document ne précise cependant pas comment on peut alimenter ces conduits en charbon pulvérisé et en comburant gazeux. Document EP 0390766 discloses a method according to which is injected, using a lance introduced axially in a blast furnace nozzle, a gas oxidizer in the form of a central jet and coal sprayed in the form of a peripheral jet surrounding the oxidizer central jet. This process improves significantly the combustion efficiency, especially when working with large coal flows sprayed. About the spear used for setting process, document EP 0390766 specifies basically that the lance body has two tubes coaxial. The inner tube serves as a conduit for the oxidizer gas and the annular space between the two tubes serves as leads to pulverized coal. The document does not specify however not how one can supply these conduits in pulverized coal and oxidizing gas.
Le but de la présente invention est de proposer une lance et un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit dans le document EP 0390766. Ce problème trouve une solution dans une lance selon la revendication 1, respectivement dans un dispositif d'injection selon la revendication 16.The purpose of the present invention is to provide a lance and a device for implementing the method described in document EP 0390766. This problem finds a solution in a lance according to claim 1, respectively in an injection device according to the claim 16.
Avec la lance de la présente invention le charbon pulvérisé n'est donc plus injecté sous forme d'un jet compact plein mais bien sous forme d'un jet annulaire creux. Cette façon de procéder présente comme avantage direct que le jet est plus facilement dissociable en particules isolées qu'un jet compact plein transportant le même débit de charbon pulvérisé. De plus la surface extérieure du jet est augmentée, de même que l'épaisseur du jet est diminuée, ce qui expose les particules isolées de charbon de façon plus directe au rayonnement.With the lance of the present invention the coal sprayed is therefore no longer injected in the form of a jet compact full but fine in the form of an annular jet hollow. This procedure has the advantage direct that the jet is more easily dissociable by isolated particles than a full compact jet carrying the same flow of pulverized coal. Plus the surface the outside of the jet is increased, as is the thickness of the jet is decreased, which exposes the isolated particles of charcoal more directly to radiation.
Le comburant gazeux, par exemple de l'oxygène, n'est plus injecté autour du jet de charbon pulvérisé, mais il est introduit directement dans le creux du jet annulaire de charbon pulvérisé. Cette façon de procéder a de multiples avantages. D'abord, le comburant ne constitue plus d'écran froid entre le vent chaud et le jet de charbon pulvérisé. Ensuite, il faut noter que le jet annulaire de charbon pulvérisé est exposé avec sa surface extérieure au vent chaud, et avec sa surface intérieure au comburant gazeux. Les particules de charbon dans le jet annulaire sont en conséquence contenues dans une couche mince prise en sandwich entre deux courants de comburants, ce qui a une influence bénéfique sur la formation rapide d'un mélange inflammable. Enfin, il convient tout particulièrement de remarquer que sous l'influence d'un apport calorifique important, dû aux températures élevées régnant dans le creuset, le gaz comburant introduit dans le creux du jet de charbon pulvérisé subit une détente ultra rapide qui fait littéralement exploser de l'intérieur ledit jet annulaire creux de charbon pulvérisé. Cette explosion projette et disperse le comburant, le vent chaud et le combustible, formant un mélange turbulent idéal dans la zone du creuset à proximité de la tuyère où une combustion spontanée a lieu.The oxidant gas, for example oxygen, is not more injected around the jet of pulverized coal but it is introduced directly into the hollow of the annular jet of pulverized coal. This way of proceeding has multiple advantages. First, the oxidizer no longer forms a screen cold between the hot wind and the jet of pulverized coal. Then, it should be noted that the annular jet of coal sprayed is exposed with its outer surface to the wind hot, and with its interior surface to gaseous oxidizer. The carbon particles in the annular jet are in consequence contained in a thin layer taken in sandwich between two oxidant streams, which has a beneficial influence on the rapid formation of a mixture flammable. Finally, it is particularly advisable to note that under the influence of a calorific intake important, due to the high temperatures prevailing in the crucible, the oxidizing gas introduced into the hollow of the jet of pulverized coal undergoes an ultra rapid expansion which makes literally explode from inside said annular jet pulverized coal hollow. This explosion projects and disperses oxidizer, hot wind and fuel, forming an ideal turbulent mixture in the crucible area near the nozzle where spontaneous combustion has location.
Tous ces phénomènes se soutiennent mutuellement pour augmenter de façon spectaculaire et inattendue le rendement de combustion lors de l'introduction de charbon pulvérisé à travers la tuyère à vent chaud dans un creuset de haut fourneau. Or, vu que le rendement de combustion est nettement amélioré on peut travailler avec des débits de charbon pulvérisé beaucoup plus élevés, sans pour autant risquer de boucher les filtres du circuit de gaz chauds du haut fourneau. On peut par conséquent remplacer d'importantes quantités de coke par du charbon meilleur marché.All these phenomena support each other for dramatically and unexpectedly increase the yield combustion when introducing pulverized coal to through the hot wind nozzle in a tall crucible furnace. However, since the combustion efficiency is significantly improved we can work with flow rates of much higher pulverized charcoal, without risk of blocking the filters in the hot gas circuit of the blast furnace. We can therefore replace large amounts of coke by better coal market.
L'injection du charbon pulvérisé et du comburant gazeux se fait de préférence au niveau de l'embouchure de la tuyère dans le creuset. A toutes fins utiles il est rappelé qu'avec les lances classiques l'injection de charbon pulvérisé devait se faire à une certaine distance en amont de ladite embouchure, de façon à augmenter le chemin disponible pour le déroulement du mécanisme de combustion. Or avec la présente invention, la dissociation du jet de charbon s'effectue quasi immédiatement à la sortie de la tuyère. Il s'ensuit que le chemin nécessaire au déroulement du mécanisme de combustion est extrêmement court, et qu'une lance d'injection peut quasiment pénétrer dans le creuset sans pour autant diminuer le rendement de combustion.Injection of pulverized coal and gaseous oxidizer preferably done at the mouth of the nozzle in the crucible. For all intents and purposes it is recalled than with conventional lances the injection of carbon sprayed had to be done some distance upstream of said mouth, so as to increase the path available for the unwinding of the combustion mechanism. However, with the present invention, the dissociation of the jet of coal takes place almost immediately at the exit of the nozzle. It follows that the path necessary for the unfolding of the combustion mechanism is extremely short, and that a injection lance can almost penetrate the crucible without reducing the combustion efficiency.
Un avantage direct de cette caractéristique est que le conduit de vent chaud de la tuyère est moins sollicité du point de vue thermique. De plus, il est quasiment exclu que des cendres chaudes viennent se coller aux parois froides de la tuyère, ce qui a non seulement un effet bénéfique sur la durée de vie de cette dernière, mais évite aussi un bouchage de la conduite de vent chaud par les cendres. L'injection du charbon pulvérisé et du comburant au niveau de l'embouchure de la tuyère dans le creuset permet en conséquence d'augmenter la durée de vie des tuyères équipées d'une injection de charbon pulvérisé, sans pour autant diminuer le rendement de combustion.A direct benefit of this feature is that the less hot wind pipe from the nozzle thermal point of view. In addition, it is almost excluded that hot ashes stick to the cold walls of the nozzle, which not only has a beneficial effect on the lifetime of the latter, but also avoids clogging of the hot wind pipe with ash. Injection of pulverized coal and oxidant at the level from the mouth of the nozzle into the crucible allows consequence of increasing the life of the nozzles equipped with an injection of pulverized coal, without as much decrease the combustion efficiency.
La lance selon la présente invention comprend un corps de lance avec des conduits séparés pour le charbon pulvérisé et le comburant gazeux. Ce corps de lance présente dans son extrémité débouchant dans la tuyère à vent chaud une bouche d'injection pour le charbon pulvérisé disposée annulairement autour d'une bouche d'injection pour le gaz comburant. Le corps de lance comprend un tube intérieur formant un conduit intérieur pour le comburant gazeux et un tube extérieur entourant le tube intérieur, de façon à définir avec ce dernier un conduit annulaire pour le charbon pulvérisé.The lance according to the present invention comprises a body lance with separate coal pipes sprayed and oxidizing gas. This spear body present in its end opening into the nozzle hot wind an injection mouth for pulverized coal arranged annularly around an injection mouth for oxidizing gas. The lance body includes a tube interior forming an interior conduit for the oxidizer gas and an outer tube surrounding the inner tube, of so as to define with the latter an annular conduit for pulverized coal.
Un dispositif de raccord du corps de lance à un réseau de distribution de charbon pulvérisé en suspension dans un gaz inerte et à un réseau de distribution d'un comburant gazeux, par exemple de l'oxygène, se situe à l'extérieur du conduit de vent chaud, où il est monté sur l'extrémité du corps de lance qui est opposée à l'extrémité débouchant dans la tuyère, ce qui permet une introduction facile du corps de lance à travers un manchon pénétrant dans le conduit du vent chaud. Dans le dispositif de raccord l'écoulement du charbon pulvérisé est divisé entre au moins deux canaux de charbon pulvérisé raccordés audit conduit annulaire. Le comburant gazeux passe à travers au moins un canal raccordé audit conduit intérieur et arrangé entre les canaux de charbon pulvérisé. Le dispositif de raccord comporte donc aux moins deux premiers canaux raccordant le premier manchon de raccord audit conduit annulaire et au moins un second canal arrangé entre lesdits premiers canaux pour raccorder le deuxième manchon de raccord audit conduit intérieur. De cette façon les canaux de comburant gazeux ne doivent pas traverser l'écoulement de charbon pulvérisé et ne sont donc pas soumis à une usure par cet écoulement fortement abrasif. A device for connecting the lance body to a network distribution of pulverized coal suspended in a inert gas and to an oxidizer distribution network gaseous, for example oxygen, is located outside the hot wind duct, where it is mounted on the end of the lance body which is opposite to the through end into the nozzle, allowing easy introduction of the lance body through a sleeve entering the conducts hot wind. In the connection device the flow of pulverized coal is divided between at least two channels of pulverized coal connected to said conduit annular. The oxidant gas passes through at least one channel connected to said interior duct and arranged between the pulverized coal channels. The connection device therefore comprises at least two first channels connecting the first connection sleeve to said annular duct and to at least one second channel arranged between said first channels for connecting the second connection sleeve to said conduit interior. In this way the gaseous oxidant channels do not must not cross the pulverized coal flow and are therefore not subject to wear by this flow highly abrasive.
Le dispositif de raccord comprend avantageusement un bloc de distribution muni de deux faces opposées, ledit corps de lance débouchant à travers une desdites faces et ledit premier manchon de raccord débouchant dans le prolongement axial dudit corps de lance à travers la surface opposée dans le bloc de distribution, ce dernier étant muni d'un alésage borgne central prolongeant axialement ledit conduit intérieur, d'une cavité annulaire prolongeant axialement ledit conduit annulaire, d'au moins deux premiers canaux arrangés symétriquement autour dudit alésage central et débouchant d'un côté dans ladite cavité annulaire et de l'autre côté dans ledit premier manchon de raccord, d'au moins un second canal arrangé entre lesdits premiers canaux et reliant ledit alésage central audit second manchon de raccord. Il sera apprécié que cette exécution dudit dispositif de raccord est particulièrement compacte tout en présentant une conception qui évite avantageusement toute usure par l'écoulement abrasif du charbon pulvérisé.The connection device advantageously comprises a distribution block provided with two opposite faces, said lance body emerging through one of said faces and said first coupling sleeve opening into the axial extension of said lance body through the opposite surface in the distribution block, the latter being provided with a central blind bore extending axially said inner duct, of an annular cavity extending said annular duct axially by at least first two channels arranged symmetrically around said central bore and opening on one side into said cavity annular and on the other side in said first sleeve connection, of at least one second channel arranged between said first channels and connecting said central bore to said second connector sleeve. It will be appreciated that this execution of said coupling device is particularly compact while having a design that avoids advantageously any wear by the abrasive flow of the pulverized coal.
En effet, le charbon pulvérisé est introduit quasi axialement dans ledit conduit annulaire de la lance, dans un écoulement à symétrie de révolution et sans lui imposer des changements de direction importants.Indeed, pulverized coal is introduced almost axially in said annular duct of the lance, in a flow with symmetry of revolution and without imposing on it significant changes in direction.
Pour améliorer davantage l'uniformité de l'alimentation dudit conduit annulaire, la cavité annulaire prolongeant axialement ledit conduit annulaire dans le bloc de distribution présente avantageusement une section qui diminue de façon continue de l'embouchure desdits premiers canaux en direction de l'embouchure dudit conduit annulaire. Il sera noté que cette exécution évite aussi toute discontinuité dans les parois internes du bloc de distribution.To further improve uniformity of feeding of said annular duct, the annular cavity extending axially said annular duct in the block of distribution advantageously has a section which decreases continuously from the mouth of said first channels towards the mouth of said conduit annular. It will be noted that this execution also avoids any discontinuity in the internal walls of the block of distribution.
Une exécution préférentielle de l'alimentation en comburant gazeux, comprenant une chambre périphérique annulaire dans laquelle débouchent plusieurs desdits seconds canaux répartis autour dudit canal central, a l'avantage de réduire la perte de charge de l'écoulement du comburant gazeux au niveau du dispositif de raccord.Preferential execution of feeding in gaseous oxidizer, comprising a peripheral chamber ring in which several of the said open out second channels distributed around said central channel, a the advantage of reducing the pressure drop of the oxidizing gas at the connection device.
Ledit dispositif de raccord se compose avantageusement de deux semi-blocs assemblés axialement par des vis. Le tube intérieur est alors fixé au premier semi-bloc et le tube extérieur au deuxième semi-bloc. Cette exécution a l'avantage d'être composée de pièces facilement réalisables et de permettre un montage et démontage aisé dudit conduit intérieur dans le dispositif de raccord.Said connection device advantageously comprises of two semi-blocks assembled axially by screws. The inner tube is then fixed to the first semi-block and the outer tube to the second semi-block. This execution has the advantage of being composed of easily achievable parts and allow easy assembly and disassembly of said conduit inside in the connection device.
Ledit conduit extérieur est avantageusement muni d'une bride qui est fixée par des vis sur ledit second semi-bloc.Said external duct is advantageously provided with a flange which is fixed by screws on said second semi-block.
Une variante d'exécution intéressante de la lance proposée comprend :
  • un corps de lance débouchant avec une extrémité dans une tuyère à vent chaud d'un creuset d'un four à cuve, notamment un haut-fourneau, ledit corps de lance englobant un tube intérieur formant un conduit intérieur pour le comburant gazeux et un tube extérieur entourant le tube intérieur de façon à définir avec ce dernier un conduit annulaire pour le charbon pulvérisé ;
  • un dispositif de distribution pour raccorder le tube intérieur à un circuit d'alimentation pour le comburant gazeux et ledit conduit annulaire à un circuit d'alimentation pour le charbon pulvérisé,
  • des moyens pour isoler électriquement ledit tube intérieur dudit tube extérieur, et
  • des moyens pour appliquer une différence de potentiel entre le tube extérieur et le tube intérieur et ainsi créer un champ électrique dans ledit canal annulaire.
  • An interesting variant of the proposed lance includes:
    • a lance body opening out with one end into a hot-wind nozzle of a crucible of a shaft furnace, in particular a blast furnace, said lance body including an inner tube forming an inner conduit for the gaseous oxidizer and a tube outside surrounding the inner tube so as to define with the latter an annular duct for the pulverized coal;
    • a distribution device for connecting the inner tube to a supply circuit for the gaseous oxidizer and said annular duct to a supply circuit for the pulverized coal,
    • means for electrically isolating said inner tube from said outer tube, and
    • means for applying a potential difference between the outer tube and the inner tube and thus creating an electric field in said annular channel.
    Le principal avantage de cette variante d'exécution est de pouvoir soumettre de façon simple et efficace le flux de charbon pulvérisé à l'action d'un champ électrique ; ce qui a une influence favorable sur la cinétique de la combustion à la sortie de la lance, notamment sur la formation d'un mélange réactif entre les particules de charbon, qui sont en suspension dans un gaz inerte, et le gaz comburant. Il sera noté que la longueur de ce champ électrique peut être égale à la longueur du corps de lance.The main advantage of this variant is to be able to simply and efficiently submit the flow of coal pulverized by the action of an electric field; what has a favorable influence on the kinetics of combustion at the exit of the lance, in particular on the formation of a reactive mixture between the coal particles, which are suspended in an inert gas, and the oxidizing gas. he will be noted that the length of this electric field can be equal to the length of the lance body.
    Ledit dispositif de distribution de cette variante comprend avantageusement un bloc de distribution en un matériau diélectrique dur, c'est-à-dire qui est très résistant à l'usure par le charbon pulvérisé. Il s'agit par exemple d'un matériau céramique, notamment un matériau céramique sur base d'oxyde d'aluminium. Grâce à ce bloc de distribution en matériau diélectrique, il est possible de résoudre de façon simple et efficace les problèmes d'isolation électrique entre le tube extérieur et le tube intérieur du corps de lance.Said dispensing device of this variant advantageously comprises a distribution block in one hard dielectric material, i.e. which is very resistant to wear by pulverized coal. It is by example of a ceramic material, in particular a material ceramic based on aluminum oxide. Thanks to this block of distribution in dielectric material, it is possible to simple and effective problem solving electrical insulation between the outer tube and the tube inside the lance body.
    Ce bloc de distribution est avantageusement un bloc prismatique ayant une première et une deuxième base et plusieurs surfaces latérales et étant muni :
  • d'un alésage central borgne dans ladite première base pour recevoir une extrémité dudit tube intérieur ;
  • d'une cavité débouchant dans ladite deuxième base ;
  • de canaux entourant ledit alésage central et prolongeant ladite cavité pour déboucher dans ladite première base ;
  • d'un premier alésage latéral situé entre lesdits canaux, de façon à définir une embouchure dans une première surface latérale et à déboucher dans ledit alésage central ; et
  • d'un deuxième alésage latéral situé entre lesdits canaux et définissant une embouchure dans une deuxième surface latérale et débouchant dans ledit alésage central.
  • This distribution block is advantageously a prismatic block having a first and a second base and several lateral surfaces and being provided with:
    • a blind central bore in said first base for receiving one end of said inner tube;
    • a cavity opening into said second base;
    • channels surrounding said central bore and extending said cavity to open into said first base;
    • a first lateral bore located between said channels, so as to define a mouth in a first lateral surface and to open into said central bore; and
    • a second lateral bore located between said channels and defining a mouth in a second lateral surface and opening into said central bore.
    Il s'agit d'une exécution particulièrement simple, qui permet d'amener le gaz comburant dans le tube intérieur et le charbon pulvérisé dans le tube extérieur, sans pour autant risquer une érosion des conduites de gaz comburant par le flux de charbon pulvérisé et sans risquer de court-circuit électrique.It is a particularly simple execution, which brings the oxidant gas into the inner tube and coal sprayed into the outer tube, without risking erosion of the oxidant gas lines by the flow of pulverized coal and without risk of short circuit electric.
    Pour réaliser de façon simple et efficace les différents raccords audit bloc prismatique diélectrique, ledit dispositif de distribution comprend avantageusement :
  • une première plaque frontale qui s'appuie sur ladite deuxième base dudit bloc prismatique et qui supporte dans le prolongement de ladite cavité un manchon de raccord pour le charbon pulvérisé ;
  • un semi-bloc avant qui supporte ledit tube extérieur et qui s'appuie sur ladite première base dudit bloc prismatique ;
  • une première plaque latérale qui s'appuie sur ladite première surface latérale dudit bloc prismatique et qui supporte dans le prolongement dudit premier alésage latéral un manchon de raccord pour le comburant gazeux ; et
  • une deuxième plaque latérale qui s'appuie sur ladite deuxième surface latérale dudit bloc prismatique et qui supporte dans le prolongement dudit deuxième alésage latéral une électrode pénétrant à travers ce dernier dans ledit alésage central.
  • To make the various connections to said dielectric prismatic block simple and efficient, said distribution device advantageously comprises:
    • a first front plate which rests on said second base of said prismatic block and which supports in the extension of said cavity a connection sleeve for pulverized coal;
    • a front semi-block which supports said outer tube and which rests on said first base of said prismatic block;
    • a first side plate which rests on said first side surface of said prismatic block and which supports in the extension of said first side bore a connector sleeve for the gaseous oxidizer; and
    • a second side plate which rests on said second side surface of said prismatic block and which supports in the extension of said second lateral bore an electrode penetrating through the latter into said central bore.
    Pour assembler ledit bloc prismatique et ledit semi-bloc avant, qui supporte ledit tube extérieur, ledit bloc de distribution comprend avantageusement des tirants qui relient ledit semi-bloc avant à ladite première plaque frontale.To assemble said prismatic block and said semi-block front, which supports said outer tube, said block advantageously includes tie rods which connect said front semi-block to said first plate frontal.
    Le tube intérieur est avantageusement muni d'une bride qui vient se loger axialement entre ledit bloc de distribution et ledit semi-bloc avant et qui y est bloquée par l'assemblage axial du bloc de distribution et du semi-bloc avant. Cette bride constitue une solution simple et efficace pour fixer le tube intérieur au dispositif de raccord et permet en même temps d'assurer l'étanchéité dudit alésage borgne autour du tube intérieur.The inner tube is advantageously provided with a flange which is housed axially between said block of distribution and said front semi-block and which is blocked there by the axial assembly of the distribution block and the semi-block before. This flange is a simple solution and effective for fixing the inner tube to the fitting and at the same time ensures sealing of said blind bore around the inner tube.
    Le semi-bloc avant est avantageusement muni d'un évidement qui s'évase de l'embouchure du tube extérieur en direction du bloc de distribution. La surface qui délimite ledit évidement est de préférence une courbe qui est définie par une section conique et qui est tangente à la surface intérieure du tube extérieur. Le tube intérieur est alors avantageusement muni au niveau de son embouchure dans le bloc de distribution d'un manchon ayant sensiblement la forme d'un col de bouteille qui, après assemblage de la lance, est agencé dans ledit évidement du semi-bloc avant de façon à définir un canal annulaire qui débouche quasi tangentiellement dans ledit conduit annulaire du corps de lance. Il s'agit d'une exécution qui réduit sensiblement le travail d'érosion du charbon pulvérisé au niveau du passage du bloc diélectrique dans ledit canal annulaire du corps de lance. De plus, elle assure une bonne répartition du flux de charbon pulvérisé dans ledit canal annulaire du corps de lance.The front semi-block is advantageously provided with a recess which widens from the mouth of the outer tube in distribution block management. The area that delimits said recess is preferably a curve which is defined by a conical section and which is tangent to the inner surface of the outer tube. The inner tube is then advantageously provided at its mouth in the distribution block of a sleeve having substantially the shape of a bottle neck which, after assembly of the lance, is arranged in said recess of the front semi-block so as to define an annular channel which almost opens tangentially in said annular duct of the body of launch. It is an execution which significantly reduces the erosion of the pulverized coal at the passage of the dielectric block in said annular channel of the body of launch. In addition, it ensures a good distribution of the flow of coal sprayed into said annular channel of the body of launch.
    Il sera noté que, dans tous les modes d'exécution de la lance, le tube intérieur est avantageusement muni, au niveau de sa bouche de sortie, d'un déflecteur conçu de façon à favoriser un éclatement radial du jet de comburant gazeux à la sortie de la lance. Ce déflecteur comprend par exemple un élément hélicoïdal intégré dans la bouche d'injection formée par le tube intérieur.It will be noted that in all modes of execution of the lance, the inner tube is advantageously provided, at level of its outlet mouth, a deflector designed to so as to promote a radial burst of the oxidizer jet gas at the exit of the lance. This deflector includes by example a helical element integrated in the mouth injection formed by the inner tube.
    Un but de la présente invention est aussi de proposer une solution préférentielle permettant d'introduire d'une façon simple et en toute sécurité la lance d'injection dans le conduit de vent chaud jusqu'au niveau de l'embouchure de la tuyère dans le creuset.An object of the present invention is also to propose a preferential solution making it possible to introduce a simple and safe way the injection lance in the hot wind duct up to the level of the mouth of the nozzle in the crucible.
    Dans ce contexte il convient de rappeler que jusqu'à présent l'introduction de la lance se faisait à travers un conduit disposé en amont de la tuyère. Ce conduit, qui est appelé busillon, forme avec son nez une articulation sphérique sur la tuyère afin de permettre un déplacement angulaire relatif de la tuyère et du busillon sous l'effet de contraintes thermiques dans l'ensemble des conduits de vent chaud. Or, si on veut pénétrer à travers le busillon avec la tête de lance jusqu'au niveau de l'embouchure de la tuyère, on est obligé de choisir un angle très faible entre l'axe de la lance et l'axe du busillon. Il s'ensuit que la longueur porte-à-faux de lance dans le conduit à vent chaud est élevée, et que le centrage de la tête de lance dans la tuyère devient difficile, incertain et instable, d'autant plus qu'il y a la possibilité d'un déplacement relatif de la tuyère et du busillon. Or, un désajustage de l'extrémité de la lance dans la tuyère provoque inévitablement la ruine de cette dernière, lorsque le jet de charbon pulvérisé heurte de plein fouet la paroi délimitant le conduit de vent chaud. Il sera donc vivement apprécié que dans le cadre de la présente invention on présente une solution qui ne présente pas ces désavantages.In this context it should be remembered that up to present the introduction of the spear was done through a duct arranged upstream of the nozzle. This conduit, which is called busillon, forms with its nose a joint spherical on the nozzle to allow movement relative angle of the nozzle and the nozzle under the effect thermal stresses in all of the hot wind. Now, if we want to penetrate through the busillon with the lance head up to the level of the mouth of the nozzle, we have to choose a very small angle between the axis of the lance and the axis of the nozzle. It follows that the cantilever length of lance in hot wind duct is high, and that the centering of the lance head in the nozzle becomes difficult, uncertain and unstable, all the more more than there is the possibility of a relative displacement of the nozzle and the nozzle. However, a misalignment of the end of the lance in the nozzle inevitably causes ruin of the latter, when the jet of pulverized coal hits the wall defining the duct hot wind. It will therefore be highly appreciated that in the framework of the present invention a solution is presented which does not have these disadvantages.
    Cette solution consiste en une introduction de la lance à travers un canal aménagé dans une paroi double qui définit le conduit à vent chaud d'une tuyère. Ce montage de la lance permet de garantir un ajustage précis et fiable de la tête de lance dans le conduit de vent chaud, au niveau de l'embouchure de la tuyère dans le creuset de haut fourneau.This solution consists of an introduction of the lance through a canal arranged in a double wall which defines the hot wind duct of a nozzle. This montage of the lance ensures precise and reliable adjustment of the lance head in the hot wind duct, at the level from the mouth of the nozzle into the tall crucible furnace.
    D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description détaillée de modes de réalisation avantageux présenté ci-après à titre d'illustration en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
    • la Figure 1 représente une vue en perspective d'une réalisation avantageuse d'une lance d'injection selon l'invention ;
    • la Figure 1A représente une vue de face des bouches d'injection de la lance de la Figure 1 ;
    • la Figure 2 représente une vue éclatée de la lance selon la Figure 1 ;
    • la Figure 3 représente une coupe longitudinale de la lance selon la Figure 1 ;
    • la Figure 3A montre dans une coupe une variante d'exécution d'un détail de la Figure 3 ;
    • la Figure 4 représente une coupe longitudinale de la lance selon la Figure 1, selon un plan de coupe faisant un angle de 45° avec le plan de coupe de la Figure 3 ;
    • la Figure 5 montre une coupe schématique à travers un dispositif pour le montage de la lance selon l'invention dans une tuyère à vent chaud, spécialement conçue à cet effet ;
    • la Figure 6 montre une coupe à travers une tuyère spécialement conçue pour le montage de la lance selon l'invention ;
    • la Figure 7 représente une coupe longitudinale d'une lance d'injection selon l'invention qui permet de soumettre le charbon pulvérisé dans la lance à un champ électrique ;
    • la Figure 8 représente une coupe à travers la lance d'injection selon la Figure 7, par un plan de coupe faisant un angle de 90° avec le plan de coupe de la Figure 7..
    Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the detailed description of advantageous embodiments presented below by way of illustration with reference to the appended drawings, in which:
    • Figure 1 shows a perspective view of an advantageous embodiment of an injection lance according to the invention;
    • Figure 1A shows a front view of the injection ports of the lance of Figure 1;
    • Figure 2 shows an exploded view of the lance according to Figure 1;
    • Figure 3 shows a longitudinal section of the lance according to Figure 1;
    • Figure 3A shows in a section an alternative embodiment of a detail of Figure 3;
    • Figure 4 shows a longitudinal section of the lance according to Figure 1, along a cutting plane making an angle of 45 ° with the cutting plane of Figure 3;
    • Figure 5 shows a schematic section through a device for mounting the lance according to the invention in a hot-air nozzle, specially designed for this purpose;
    • Figure 6 shows a section through a nozzle specially designed for mounting the lance according to the invention;
    • Figure 7 shows a longitudinal section of an injection lance according to the invention which makes it possible to subject the coal sprayed in the lance to an electric field;
    • Figure 8 shows a section through the injection lance according to Figure 7, by a section plane making an angle of 90 ° with the section plane of Figure 7 ..
    Une première lance 10 selon l'invention est décrite à l'aide des Figures 1 à 4. Elle se compose principalement d'un corps de lance oblong 12 qui est fixé avec une de ses extrémités à un dispositif de raccord 14. Ce dernier sert à raccorder la lance 10 à un circuit d'alimentation pour le charbon pulvérisé en suspension dans un gaz inerte et un circuit d'alimentation pour un comburant gazeux. Le comburant gazeux peut par exemple être de l'oxygène.A first lance 10 according to the invention is described using Figures 1 to 4. It mainly consists of a body of oblong lance 12 which is fixed with one of its ends to a connection device 14. The latter is used to connect the launches 10 to a coal feed system sprayed in suspension in an inert gas and a circuit supply for a gaseous oxidizer. The oxidizer gaseous may for example be oxygen.
    Le corps de lance se compose d'un conduit double (20, 22) formé d'un tube intérieur 16 et d'un tube extérieur 18. Le tube 16, qui a une section inférieure au tube 18, est introduit axialement dans ce dernier de façon à définir un conduit annulaire 20 entre les deux tubes 16 et 18. Ce conduit annulaire 20 est destiné au passage du charbon pulvérisé, tandis que le premier tube 16 définit lui-même un conduit cylindrique 22 qui est destiné au passage du comburant gazeux.The lance body consists of a double conduit (20, 22) formed of an inner tube 16 and an outer tube 18. The tube 16, which has a cross section smaller than the tube 18, is introduced axially into the latter so as to define a annular conduit 20 between the two tubes 16 and 18. This annular duct 20 is intended for the passage of coal sprayed, while the first tube 16 defines itself a cylindrical conduit 22 which is intended for the passage of the oxidizing gas.
    Sur la Figure 1A on voit une vue de face du corps de lance 12 en direction de la flèche 24 de la Figure 1. On constate que le corps de lance 12 définit à son extrémité libre 26 une embouchure double. Cette dernière comprend une bouche d'injection annulaire 20', à laquelle aboutit ledit conduit annulaire 20, et une bouche d'injection circulaire 22', à laquelle aboutit ledit conduit cylindrique 22. La bouche d'injection 20' pour le charbon pulvérisé est plus précisément disposée annulairement autour de la bouche d'injection 22' pour le comburant gazeux. Avec cette lance 10 il est possible de produire un jet annulaire creux de charbon pulvérisé et d'introduire le comburant gazeux a l'intérieur du jet annulaire creux, en parfaite conformité avec le procédé selon la présente invention.In Figure 1A we see a front view of the body of launches 12 in the direction of arrow 24 in Figure 1. We finds that the lance body 12 defines at its end free 26 a double mouth. The latter includes a annular injection mouth 20 ′, to which said end leads annular duct 20, and an injection mouth circular 22 ', to which said conduit ends cylindrical 22. Injection nozzle 20 'for coal sprayed is more precisely arranged annularly around the injection mouth 22 'for the oxidizer gaseous. With this lance 10 it is possible to produce a hollow annular jet of pulverized coal and introduce the oxidant gas inside the hollow annular jet, in perfect compliance with the process according to this invention.
    Sur la Figure 2 on voit que le tube 16 est muni de pièces d'espacement 28, qui assurent un espacement radial du tube extérieur 18 par rapport au tube intérieur 16. Comme ces pièces d'espacement sont exposées à l'écoulement de charbon pulvérisé, elles sont de préférence réalisées dans un matériau dur, peu sensible à l'abrasion.In Figure 2 we see that the tube 16 is provided with spacers 28, which provide radial spacing of the outer tube 18 relative to the inner tube 16. As these spacers are exposed to flow of pulverized coal, they are preferably made in a hard material, not very sensitive to abrasion.
    Le dispositif de raccord 14 comprend un premier manchon de raccord 30 pour le charbon pulvérisé et un second raccord 32 pour le comburant gazeux. Les deux raccords 30 et 32, de même que le corps de lance 12, sont avantageusement montés sur un bloc de distribution 34 composé de préférence de deux semi-blocs 36 et 38, qui sont assemblés dans le prolongement de l'axe du corps de la lance 12 par des vis. Sur la Figure 3 on voit deux alésages 39 destinés à recevoir ces vis, qui s'étendent du semi-bloc 36 dans le semi-bloc 38.The connection device 14 comprises a first sleeve connection 30 for pulverized coal and a second connection 32 for the gaseous oxidizer. The two fittings 30 and 32, as well as the lance body 12, are advantageously mounted on a distribution block 34 preferably composed of two semi-blocks 36 and 38, which are assembled in the extension of the axis of the body of the throws 12 by screws. In Figure 3 we see two bores 39 intended to receive these screws, which extend from the semi-block 36 in semi-block 38.
    Le semi-bloc 36 comprend un corps cylindrique plein 37, entouré d'une chambre annulaire périphérique 40, dans laquelle aboutit le deuxième manchon de raccord 32 pour le comburant gazeux. Le premier manchon de raccord 30 aboutit axialement à travers une base 42 dans une cavité 43 dudit corps cylindrique 37. Du côté de la base opposée 44 ledit corps cylindrique 37 possède un prolongement axial cylindrique 46 de diamètre sensiblement plus petit que le corps cylindrique plein 37 et qui se termine par une partie tronconique 48. A sa base le prolongement axial 46 est entouré d'une embase 50, de façon que la base 44 dudit corps cylindrique 37 soit réduite à une couronne annulaire plane 44 entourant l'embase 50. The semi-block 36 comprises a solid cylindrical body 37, surrounded by a peripheral annular chamber 40, in which leads to the second connecting sleeve 32 for the oxidizing gas. The first connecting sleeve 30 ends axially through a base 42 in a cavity 43 of said cylindrical body 37. On the side of the opposite base 44 said cylindrical body 37 has an axial extension cylindrical 46 of diameter substantially smaller than the solid cylindrical body 37 and which ends in a part frustoconical 48. At its base the axial extension 46 is surrounded by a base 50, so that the base 44 of said cylindrical body 37 is reduced to an annular crown plane 44 surrounding the base 50.
    Un alésage borgne central 52 s'étend axialement à partir de l'extrémité de ladite partie tronconique 48 jusque dans ledit corps cylindrique plein 37. Cet alésage central 52 a sensiblement le même diamètre intérieur que le tube 16. Autour de cet alésage central 52, dans le corps cylindrique plein 37, s'étendent des premiers canaux 54, qui débouchent dans la surface annulaire définie par l'embase 50 autour dudit prolongement axial 46. Du côté de la base 42 du corps cylindrique 37, ces canaux 54 sont prolongés dans ladite cavité axiale 43, dans laquelle aboutit le manchon 30. Les canaux 54 sont de préférence disposés symétriquement autour de l'alésage borgne 52. Dans l'exemple d'exécution représenté sur les Figures, il y a en tout quatre canaux 54, espacés chaque fois de 90°.A central blind bore 52 extends axially to from the end of said frustoconical part 48 into said full cylindrical body 37. This bore central 52 has substantially the same internal diameter as the tube 16. Around this central bore 52, in the body full cylindrical 37, extend from the first channels 54, which open into the annular surface defined by the base 50 around said axial extension 46. On the side of the base 42 of the cylindrical body 37, these channels 54 are extended in said axial cavity 43, in which ends the sleeve 30. The channels 54 are preferably symmetrically arranged around the blind bore 52. In the example of execution shown in the Figures, there are all four channels 54, each spaced 90 °.
    La Figure 3A montre une variante d'exécution de l'embouchure du manchon de raccord 30 dans le corps 37. Le volume de la cavité 43' est sensiblement augmenté par rapport au volume de la cavité 43. En face de l'embouchure du manchon de raccord 30 dans cette cavité 43', le corps 37 est muni d'une surface de déflexion 45 constituée d'un matériau très résistant à l'érosion par le charbon pulvérisé. Cette surface de déflexion 45 peut faire partie d'une pièce rapportée, être constituée d'un matériau d'apport, ou être obtenue par un traitement de surface adéquat. Elle est de préférence arrondie pour éviter un accrochage de matières fibreuses contenues dans le charbon pulvérisé.Figure 3A shows an alternative embodiment of the mouth of the connecting sleeve 30 in the body 37. The volume of the cavity 43 ′ is appreciably increased by compared to the volume of the cavity 43. Opposite the mouth of the coupling sleeve 30 in this cavity 43 ', the body 37 is provided with a deflection surface 45 consisting of a material highly resistant to erosion by carbon sprayed. This deflection surface 45 can be part an insert, be made of a material filler, or be obtained by a surface treatment adequate. It is preferably rounded to avoid attachment of fibrous materials contained in coal sprayed.
    La Figure 3 montre une coupe longitudinale à travers ledit dispositif de raccord 14 par un plan passant par deux des quatre canaux 54. La Figure 4 représente par contre une coupe longitudinale par un plan faisant un angle de 45° avec le plan de coupe de la Figure 3. On constate sur la Figure 4 que le corps cylindrique plein 37 est muni dans ce plan de deux seconds canaux 56 qui s'étendent de l'alésage central 52 vers la chambre annulaire périphérique 40 dans laquelle ils débouchent. Deux autres de ces seconds canaux sont situés dans un plan faisant un angle de 90°avec le plan de coupe de la Figure 4.Figure 3 shows a longitudinal section through said connecting device 14 through a plane passing through two of the four channels 54. FIG. 4 however represents a longitudinal section through a plane at an angle of 45 ° with the section plane of Figure 3. We see on the Figure 4 that the solid cylindrical body 37 is provided in this plan of two second channels 56 which extend from the bore central 52 towards the peripheral annular chamber 40 in which they lead to. Two more of these second channels are located in a plane making an angle of 90 ° with the section plane of Figure 4.
    Le semi-bloc 38 constitue un manchon cylindrique qui prend appui avec une base annulaire 60 sur la base annulaire 44 dudit semi-bloc 36. Dans la base opposée 61 dudit manchon aboutit axialement un alésage cylindrique 62 ayant un diamètre intérieur égal au diamètre extérieur du tube 18. Cet alésage 62 sert de siège à l'extrémité 64 du tube 18, qui est solidaire d'une bride 66. Cette dernière, qui est par exemple soudée au tube 18, peut être fixée à l'aide de vis sur le manchon 38 du côté de sa base 61. Sur la Figure 3 on voit deux des alésages 68 prévus pour ces vis. On appréciera que le tube extérieur 18 peut ainsi être très facilement remplacé, sans démonter le dispositif de raccord 14 ou le tube intérieur 16.The semi-block 38 constitutes a cylindrical sleeve which is supported with an annular base 60 on the base annular 44 of said semi-block 36. In the opposite base 61 said sleeve axially terminates a cylindrical bore 62 having an inside diameter equal to the outside diameter of the tube 18. This bore 62 serves as a seat at the end 64 of the tube 18, which is integral with a flange 66. The latter, which is for example welded to the tube 18, can be fixed to using screws on the sleeve 38 on the side of its base 61. On Figure 3 shows two of the bores 68 provided for these screw. It will be appreciated that the outer tube 18 can thus be very easily replaced, without dismantling the fitting 14 or the inner tube 16.
    Le tube extérieur 18 débouche dans un alésage tronconique 70 qui s'étend axialement, en s'évasant, à travers ledit semi-bloc 38 pour aboutir au centre de la base annulaire 60. La petite base de cet alésage tronconique 70 correspond à la section de passage du tube 18, tandis que la grande base a un diamètre qui est égal au diamètre d'une circonférence dans laquelle s'inscrivent toutes les embouchures des canaux 54 du côté de l'embase 50.The outer tube 18 opens into a bore frustoconical 70 which extends axially, widening, to through said semi-block 38 to reach the center of the annular base 60. The small base of this bore tapered 70 corresponds to the passage section of the tube 18, while the large base has a diameter which is equal to the diameter of a circumference in which register all the mouths of the channels 54 on the side of the base 50.
    En assemblant les deux semi-blocs 36 et 38, ledit alésage tronconique 70 du semi-bloc 38 coopère avec ledit prolongement coaxial 46,48 du semi-bloc 36 pour définir une cavité annulaire 72. Cette dernière entoure par conséquent l'alésage central 52 sur une partie de la longueur de ce dernier pour prolonger axialement ledit conduit annulaire 20 en direction desdites embouchures des canaux 54. Il sera noté que la surface libre de la section transversale annulaire de la cavité annulaire 72 diminue de façon continue en direction de l'embouchure dudit conduit annulaire 20, pour présenter un col 74 juste avant la pénétration dans ledit conduit annulaire 20. De cette façon la distribution du charbon dans le conduit annulaire 20 est avantageusement uniformisée.By assembling the two semi-blocks 36 and 38, said tapered bore 70 of semi-block 38 cooperates with said coaxial extension 46,48 of the semi-block 36 to define a annular cavity 72. The latter therefore surrounds the central bore 52 over part of the length of this last to extend said conduit axially annular 20 towards said mouths of channels 54. It will be noted that the free area of the section annular transverse of the annular cavity 72 decreases by continuously towards the mouth of said conduit annular 20, to present a neck 74 just before the penetration into said annular duct 20. In this way the distribution of carbon in the annular duct 20 is advantageously standardized.
    Le tube intérieur 16 est monté avec son extrémité 80 axialement dans la partie tronconique 48 du semi-bloc 36. Ce montage du tube intérieur 16 se fera, par exemple par brasage, avant assemblage des deux semi-blocs 36 et 38.The inner tube 16 is mounted with its end 80 axially in the frustoconical part 48 of the semi-block 36. This assembly of the inner tube 16 will be done, for example by soldering, before assembly of the two semi-blocks 36 and 38.
    On notera qu'au niveau du col 74, c'est-à-dire à l'endroit où l'écoulement de charbon pulvérisé vient en contact avec le tube intérieur 16, on a prévu un manchon 76. Ce dernier peut être fixé par brasage à la partie tronconique 48. Réalisé en un matériau plus résistant à l'usure, il protège efficacement le tube intérieur 16 contre une usure par abrasion, due à une faible déviation de l'écoulement annulaire à la jonction entre la cavité annulaire 72 et le conduit annulaire 20.It will be noted that at the level of the neck 74, that is to say at where the pulverized coal flow comes in contact with the inner tube 16, a sleeve 76. The latter can be fixed by brazing to the frustoconical part 48. Made of a more material wear resistant, it effectively protects the tube interior 16 against abrasion wear, due to small deviation of the annular flow at the junction between the annular cavity 72 and the annular conduit 20.
    Les Figures 7 et 8 montrent un deuxième mode d'exécution d'une lance utilisée pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Cette lance 210 comprend un corps de lance 212 qui est fixé avec l'une de ses extrémités à un dispositif de raccord 214. Le corps de lance se compose d'un conduit double 220, 222, qui est formé d'un tube intérieur 216 et d'un tube extérieur 218. Le tube 216, qui a une section plus petite que le tube 218, est introduit axialement dans ce dernier de façon à définir un conduit annulaire 220 entre les deux tubes 216 et 218. Ce conduit annulaire 220 est destiné au passage du charbon pulvérisé, tandis que le premier tube 216 définit lui-même un conduit cylindrique 222, qui est destiné au passage au comburant gazeux.Figures 7 and 8 show a second mode execution of a lance used for the implementation of the method according to the invention. This lance 210 includes a lance body 212 which is fixed with one of its ends to a coupling device 214. The body of lance consists of a double conduit 220, 222, which is formed of an inner tube 216 and an outer tube 218. The tube 216, which has a smaller section than the tube 218, is introduced axially into the latter so as to define an annular conduit 220 between the two tubes 216 and 218. This annular conduit 220 is intended for the passage of coal sprayed, while the first tube 216 defines itself a cylindrical conduit 222, which is intended for passage to the oxidizing gas.
    Une particularité de la lance 210 représentée sur les Figures 7 et 8 est qu'elle est conçue pour appliquer entre les deux tubes 216 et 218 une différence de potentiel. En d'autres termes, la lance 210 est conçue pour créer dans le conduit annulaire 220 un champ électrique qui permet de charger les particules de charbon qui sont débitées, en suspension dans un gaz inerte, à travers le conduit annulaire 220. Les deux tubes 216 et 218 sont dès lors constitués d'un matériau qui est un bon conducteur d'électricité et sont espacés par des pièces d'espacement 228 en un matériau diélectrique, par exemple un matériau céramique sur base d'oxyde d'aluminium. La surface extérieure du tube intérieur 216 peut elle aussi être avantageusement munie d'un revêtement diélectrique, par exemple un revêtement céramique sur base d'oxyde d'aluminium, qui a en même temps une bonne résistance à l'usure par le charbon pulvérisé.A special feature of the lance 210 represented on the Figures 7 and 8 is that it is designed to apply between the two tubes 216 and 218 a potential difference. In in other words, the lance 210 is designed to create in the annular conduit 220 an electric field which allows charge the coal particles which are cut, suspension in an inert gas, through the conduit annular 220. The two tubes 216 and 218 are therefore made of a material which is a good conductor of electricity and are spaced out by pieces spacer 228 of a dielectric material, for example a ceramic material based on aluminum oxide. The outer surface of inner tube 216 can also advantageously be provided with a dielectric coating, for example a ceramic coating on an oxide basis aluminum, which at the same time has good resistance to wear by pulverized coal.
    Le dispositif de raccord 214 est spécialement conçu pour remplir son triple rôle, à savoir :
  • 1) connecter le conduit annulaire 220 à un manchon de raccord 230 pour le charbon pulvérisé ;
  • 2) connecter le conduit intérieur 222 à un manchon de raccord 232 pour le gaz comburant ;
  • 3) connecter entre le tube extérieur 218 et le tube intérieur 216 une différence de potentiel.
  • The connection device 214 is specially designed to fulfill its triple role, namely:
    • 1) connect the annular duct 220 to a connection sleeve 230 for the pulverized coal;
    • 2) connect the inner conduit 222 to a connector sleeve 232 for the oxidizing gas;
    • 3) connect a potential difference between the outer tube 218 and the inner tube 216.
    Le dispositif de raccord 214 comprend à cet effet un bloc de distribution 236, dans lequel débouchent les deux manchons de raccord 230 et 232, et un semi-bloc avant, à travers lequel débouche le corps de lance 212. Les deux pièces 236 et 238 sont assemblés axialement entre deux plaques frontales 246 et 248. Ces dernières sont reliées par des tirants 280 et prennent appui sur des surfaces frontales axialement opposées et deux pièces 236 et 238.The connection device 214 comprises for this purpose a distribution block 236, into which the two open connection sleeves 230 and 232, and a front semi-block, through which the lance body 212 opens. The two parts 236 and 238 are assembled axially between two front plates 246 and 248. These are connected by tie rods 280 and rest on surfaces axially opposite frontal and two parts 236 and 238.
    Le tube extérieur 218 est fixé au semi-bloc 238, qui est de préférence constitué d'un métal conducteur d'électricité. L'assemblage du tube extérieur 218 et du semi-bloc 238 peut se faire par brasure ou par une bride (non montrée). Le semi-bloc 238 est muni d'un évidement 270 qui s'évase de l'embouchure du tube extérieur 218 en direction du bloc de distribution 236 pour définir une embouchure en face de ce dernier. On notera que la surface qui délimite l'évidement 270 est de préférence une surface de révolution qui est tangente à la surface intérieure du tube extérieur 218.The outer tube 218 is fixed to the semi-block 238, which preferably consists of a conductive metal of electricity. The assembly of the outer tube 218 and the semi-block 238 can be done by brazing or by a flange (not shown). The semi-block 238 is provided with a recess 270 which flares from the mouth of the outer tube 218 in direction of distribution block 236 to define a mouth opposite the latter. Note that the surface which delimits the recess 270 is preferably a surface of revolution which is tangent to the inner surface of the outer tube 218.
    Le tube intérieur 216 a, au niveau de son embouchure dans le bloc de distribution 234, une extrémité légèrement effilée 282. Sur cette extrémité effilée est ajusté un manchon 254. Ce manchon 254, qui est réalisé dans un matériau dur ayant une bonne résistance à l'érosion par le charbon pulvérisé, a sensiblement la forme d'un col de bouteille. Il est agencé dans l'évidement 270 de façon à définir un canal annulaire 272 qui débouche quasi-tangentiellement dans ledit conduit annulaire 220 du corps de lance 212. Il sera noté que, par la coopération des surfaces délimitant l'évidement 270 et le manchon 254, le canal annulaire 272 définit une section de passage qui diminue de façon continue en direction de l'écoulement du charbon pulvérisé.The inner tube 216 has, at its mouth in distribution block 234, one end slightly tapered 282. On this tapered end is adjusted a sleeve 254. This sleeve 254, which is produced in a hard material with good resistance to erosion by pulverized charcoal, roughly shaped like a neck bottle. It is arranged in the recess 270 so as to define an annular channel 272 which opens almost tangentially in said annular duct 220 of the body 212. It will be noted that, through the cooperation of surfaces delimiting the recess 270 and the sleeve 254, the annular channel 272 defines a passage section which decreases continuously towards the flow of the pulverized coal.
    Le bloc de distribution 236 est, dans cette exécution, constitué d'un matériau diélectrique à dureté élevée. Il s'agit par exemple d'un bloc prismatique en matière céramique, par exemple un matériau céramique sur base d'oxyde d'aluminium. Il dispose d'une face arrière 242 qui prend appui à travers un joint d'étanchéité 286 sur la plaque frontale arrière 246. A l'endroit où le manchon 230 débouche à travers ladite plaque frontale 246, cette face arrière 242 est munie d'une cavité 243 qui pénètre dans le semi-bloc de distribution 236. Une face avant 244 du bloc prismatique 236 prend appui sur le semi-bloc 238 autour de l'embouchure de l'évidement 270 par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité 288. Dans l'axe du tube intérieur 216, un alésage central borgne 252 débouche dans la face avant 244 du bloc prismatique 236. Le diamètre de cet alésage central 252 est légèrement plus grand que l'extrémité 282 du tube intérieur 216. L'alésage central 252 s'étend axialement à travers le bloc prismatique 236 jusqu'au niveau d'un alésage latéral 256, qui débouche dans une surface latérale 255 dudit bloc prismatique 236. Autour de l'alésage central 252 sont aménagés deux canaux 254 qui aboutissent, d'un côté, dans la cavité frontale 243 et, de l'autre côté, dans ledit canal annulaire 272 défini dans le semi-bloc 238. Les canaux 254 sont, de préférence, symétriques par rapport à l'axe central du bloc prismatique 236.The distribution block 236 is, in this embodiment, made of a high hardness dielectric material. he this is for example a prismatic block in matter ceramic, for example a ceramic material based aluminum oxide. It has a rear panel 242 which is supported by a seal 286 on the rear faceplate 246. Where the sleeve 230 opens out through said front plate 246, this face rear 242 is provided with a cavity 243 which enters the distribution semi-block 236. A front face 244 of the block prismatic 236 is supported on the semi-block 238 around the mouth of the recess 270 via a seal 288. In the axis of the inner tube 216, a blind central bore 252 opens into the face before 244 of the prismatic block 236. The diameter of this central bore 252 is slightly larger than the end 282 of the inner tube 216. The bore central 252 extends axially through the block prismatic 236 to the level of a lateral bore 256, which opens into a lateral surface 255 of said block prismatic 236. Around the central bore 252 are two channels 254 which end on one side in the front cavity 243 and, on the other side, in said annular channel 272 defined in semi-block 238. The channels 254 are preferably symmetrical with respect to the central axis of the prismatic block 236.
    Le tube intérieur 216 débouche avec son extrémité 282 dans ledit alésage central 252. Une bride 290, solidaire de cette extrémité 282 du tube intérieur 216, prend appui par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité 292 sur une embase 294 du bloc prismatique 236 qui entoure l'alésage central 252. La bride 290 assure par conséquent une obturation étanche de l'alésage central 252 autour du tube intérieur 216. De plus, cette bride 290 permet la fixation et le centrage du tube intérieur 216 dans le dispositif de raccord 214. A cette fin, elle a préférentiellement une forme carrée et est logée dans une cavité correspondante du semi-bloc 238. Si les pièces 236 et 238 sont alors assemblées axialement, en serrant par exemple les tirants 280, le tube intérieur 216 est bloqué entre ces semi-blocs 236 et 238 par l'intermédiaire de la bride 290. Au niveau de l'embouchure des deux canaux 254, la bride 290 est munie d'orifices de passage faisant communiquer ces canaux 254 avec ledit canal annulaire 272. Il sera noté qu'entre la bride 290 et le semi-bloc 238 est disposé un matériau diélectrique afin d'éviter un court-circuit électrique entre le tube intérieur 216, qui est solidaire de la bride 290, et le tube extérieur 218, qui est solidaire du semi-bloc 238.The inner tube 216 opens with its end 282 in said central bore 252. A flange 290, integral with this end 282 of the inner tube 216, bears by through a seal 292 on a base 294 of the prismatic block 236 which surrounds the bore central 252. The flange 290 therefore provides a tight sealing of the central bore 252 around the tube interior 216. In addition, this flange 290 allows fixing and centering the inner tube 216 in the device fitting 214. To this end, it preferably has a square shape and is housed in a corresponding cavity of the semi-block 238. If parts 236 and 238 are then axially assembled, for example by tightening the tie rods 280, the inner tube 216 is blocked between these semi-blocks 236 and 238 via the flange 290. At the mouth of the two channels 254, the flange 290 is provided with passage holes communicating these channels 254 with said annular channel 272. It will be noted that between the flange 290 and the semi-block 238 is disposed a dielectric material to avoid short circuit electric between the inner tube 216, which is integral of the flange 290, and the outer tube 218, which is integral with the semi-block 238.
    Le bloc prismatique 236 est disposé entre deux plaques latérales 298 et 300. La plaque 298 s'appuie sur la surface latérale 255 dans laquelle débouche ledit second canal 256, tandis que la plaque 300 s'appuie sur une surface latérale opposée du bloc prismatique 236. Dans la plaque 298 est aménagé le raccord 232 pour le comburant gazeux. Un joint d'étanchéité 302 entre la plaque 298 et le bloc prismatique 236 assure l'étanchéité entre le raccord 232 et ledit second canal 256. La plaque opposée 300 supporte un raccord électrique 304 permettant d'appliquer un potentiel électrique au tube intérieur 216. Ce raccord électrique 304 comprend par exemple un manchon isolant 306, qui est monté de façon étanche dans la plaque 300 et une électrode 308 traversant, de préférence de façon étanche, le manchon isolant 306 pour pénétrer à travers un canal 310 du bloc prismatique 236 dans ledit alésage central 252. Dans ce dernier, l'électrode 308 prend appui avec son extrémité avant sur le tube intérieur 216. L'étanchéité entre la plaque 300 et le bloc prismatique 236 est assurée par un joint d'étanchéité 312. Un ressort 314 est agencé entre l'électrode 308 et un capuchon 316 vissé sur le manchon 306 de façon à maintenir élastiquement le contact entre la pointe de l'électrode 308 et de l'extrémité arrière 282 du tube intérieur 216. L'électrode 308 sera de préférence raccordée à une borne positive d'une source de courant continu, alors que les parties métalliques extérieures de la lance 210 (notamment le tube extérieur 218, le semi-bloc avant 238, les plaques 298, 300, etc.) sont raccordées à la borne négative de cette source.The prismatic block 236 is disposed between two plates side 298 and 300. Plate 298 rests on the surface lateral 255 into which said second channel 256 opens, while the plate 300 rests on a lateral surface opposite of the prismatic block 236. In the plate 298 is fitted connection 232 for the gaseous oxidizer. A joint seal 302 between plate 298 and block 236 prismatic seal between fitting 232 and said second channel 256. The opposite plate 300 supports a electrical connection 304 for applying a potential electrical connection to the inner tube 216. This electrical connection 304 includes for example an insulating sleeve 306, which is mounted tightly in the plate 300 and an electrode 308 passing through, preferably tightly, the sleeve insulator 306 to penetrate through a channel 310 of the block prismatic 236 in said central bore 252. In this last, electrode 308 is supported with its end front on the inner tube 216. The seal between the plate 300 and the prismatic block 236 is provided by a seal 312. A spring 314 is arranged between the electrode 308 and a cap 316 screwed onto the sleeve 306 so as to elastically maintain contact between the tip of the electrode 308 and the rear end 282 of the inner tube 216. The electrode 308 will preferably be connected to a positive terminal of a current source continuous, while the outer metal parts of lance 210 (in particular the outer tube 218, the semi-block before 238, plates 298, 300, etc.) are connected to the negative terminal of this source.
    De cette façon, on peut créer, dans l'espace annulaire 220, entre le tube intérieur 216 et le tube extérieur, un champ électrique. Ce champ électrique a une influence favorable sur la réactivité des particules de charbon qui traversent l'espace annulaire 220 en suspension dans un gaz inerte, le plus souvent de l'azote. On croit pouvoir expliquer cet accroissement de la réactivité des particules de charbon par le fait que le champ électrique empêche les molécules du gaz de suspension de s'accoler sur les particules de charbon et de créer ainsi une barrière pour la réaction de ces particules de charbon avec le gaz comburant à la sortie de la lance 210. Il est cependant sous-entendu que la valeur de la présente invention n'est nullement tributaire de l'exactitude de l'explication scientifique qui en est fournie.In this way, we can create, in space annular 220, between the inner tube 216 and the tube outside, an electric field. This electric field has a favorable influence on the reactivity of particles of charcoal passing through the annular space 220 in suspension in an inert gas, most often nitrogen. We believe to be able to explain this increase in the reactivity of particles of coal by the fact that the electric field prevents molecules of the suspension gas from sticking on the coal particles and thus create a barrier for the reaction of these coal particles with the gas oxidizer at the exit of the lance 210. It is however implied that the value of the present invention is not not dependent on the accuracy of the explanation scientist who provided it.
    Il sera aussi noté que, dans l'extrémité avant du tube intérieur 216, est intégré un déflecteur 320. Ce déflecteur 320, qui a de préférence une forme hélicoïdale, a pour but de favoriser un éclatement rapide du jet de gaz comburant à la sortie du tube intérieur 216.It will also be noted that in the front end of the tube interior 216, a deflector 320 is integrated. deflector 320, which preferably has a helical shape, aims to promote rapid bursting of the gas jet oxidizer at the outlet of the inner tube 216.
    Sur la Figure 5 on distingue une tuyère à vent chaud 100 qui est montée de façon connue en soi, à l'aide d'une tympe 112, dans une paroi 104 d'un haut fourneau. Cette tuyère débouche dans la partie supérieure d'un creuset de haut fourneau 106. Elle constitue le dernier conduit d'un ensemble de conduits aménagés autour du haut fourneau pour souffler le vent chaud dans le creuset 106. Sur la tuyère 100 prend appui un conduit 108, appelé busillon. La surface d'appui entre le busillon et la tuyère forme une articulation sphérique 110 qui permet un déplacement angulaire relatif des deux conduits 100 et 108 pour permettre des déformations angulaires relatives d'origine thermiques.In Figure 5 there is a wind nozzle hot 100 which is mounted in a manner known per se, using a tympe 112, in a wall 104 of a blast furnace. This nozzle opens into the upper part of a blast furnace crucible 106. It constitutes the last conduit of a set of conduits arranged around the top furnace for blowing the hot wind in the crucible 106. On the nozzle 100 is supported a conduit 108, called busillon. The support surface between the nozzle and the nozzle forms a spherical joint 110 which allows a relative angular displacement of the two conduits 100 and 108 to allow relative angular deformations of thermal origin.
    La référence 112 désigne globalement un dispositif de montage pour une lance du type de celles décrites ci-avant. Ce dispositif 112 permet, en toute conformité avec le procédé selon la présente invention, d'introduire l'extrémité 26 de cette lance 10 dans la tuyère 100, de façon que les bouches d'injection de charbon pulvérisé 20' et de comburant gazeux 22' se situent au niveau de l'embouchure de la tuyère 100 dans le creuset 106.The reference 112 generally designates a device for mounting for a lance of the type described above. This device 112 allows, in full compliance with the method according to the present invention, to introduce the end 26 of this lance 10 in the nozzle 100, of so that the 20 'pulverized coal injection ports and gaseous oxidizer 22 'are located at the mouth of the nozzle 100 in the crucible 106.
    Sur la Figure 5 on a représenté de façon schématique, en traits interrompus, le gabarit de la lance, lorsque cette dernière est montée dans le dispositif de montage 112. Ce dispositif de montage permet d'introduire le corps de lance 12 entre la tympe 102 et le busillon 108, directement à travers une paroi 114 de la tuyère 100, jusqu'au niveau de l'embouchure de la tuyère 100 dans le creuset 106. On notera que la tuyère 100 est une tuyère de conception nouvelle qui est décrite à l'aide de la Figure 6.In FIG. 5, there is shown schematically, in broken lines, the size of the lance, when the latter is mounted in the mounting 112. This mounting device makes it possible to introduce the lance body 12 between the tympe 102 and the nozzle 108, directly through a wall 114 of the nozzle 100, up to the mouth of the nozzle 100 in the crucible 106. It will be noted that the nozzle 100 is a nozzle of new design which is described using the Figure 6.
    La tuyère 100 est constituée d'une double paroi 114 qui forme, de façon connue en soi, un corps tronconique définissant axialement un conduit cylindrique à vent chaud 116. Au niveau de la grande base dudit corps tronconique, la paroi 114 forme une surface annulaire 118. Cette dernière est limitée autour de l'embouchure du conduit 116 par un évidement annulaire servant de surface d'appui au busillon 108. Au niveau de la petite base dudit corps tronconique, la paroi 114 définit l'embouchure 121 du conduit 116 pour l'injection du vent chaud dans le creuset 106. La paroi double 114 définit des cavités intérieures 122 qui sont raccordées à un circuit de refroidissement. La référence 124 désigne un raccord pour l'admission d'un fluide de refroidissement.The nozzle 100 consists of a double wall 114 which forms, in a manner known per se, a frustoconical body axially defining a cylindrical wind duct hot 116. At the level of the large base of said body frustoconical, the wall 114 forms an annular surface 118. The latter is limited around the mouth of the duct 116 by an annular recess serving as a surface to support the busillon 108. At the level of the small base of said frustoconical body, the wall 114 defines the mouth 121 of the conduit 116 for injecting the hot wind into the crucible 106. The double wall 114 defines cavities 122 which are connected to a circuit cooling. Reference 124 designates a fitting for the admission of a cooling fluid.
    La tuyère 100 se distingue par rapport à une tuyère selon l'état antérieur de la technique, par un canal droit 126 intégré dans ladite paroi double 114 de la tuyère et débouchant d'un côté dans la surface 118 à l'extrémité amont de la tuyère, et de l'autre côté dans le conduit à vent chaud 116, de façon que le prolongement de l'axe du canal 126 en direction de l'embouchure 121 de la tuyère ne rencontre pas la paroi 114 de cette dernière.The nozzle 100 is distinguished from a nozzle according to the prior art, by a channel straight 126 integrated in said double wall 114 of the nozzle and opening on one side into the surface 118 at the end upstream of the nozzle, and on the other side in the conduit to hot wind 116, so that the extension of the axis of the channel 126 towards the mouth 121 of the nozzle does not meet the wall 114 of the latter.
    Ce canal sert de gaine d'introduction de l'extrémité amont du corps de lance 12 dans la tuyère 100 ; il a en conséquence une section de passage légèrement plus grande que la section transversale de l'extrémité avant du corps de lance 12.This channel serves as an introduction sheath of the end upstream of the lance body 12 in the nozzle 100; he has in as a result a slightly larger passage section that the cross section of the front end of the body lance 12.
    Du côté de la surface annulaire 118 ce canal 126 est avantageusement prolongé par une gaine cylindrique 130. Cette dernière s'étend dans un espace libre annulaire 132 disponible entre la tympe 102 et le busillon 108. Elle est de préférence vissée avec une de ses extrémités dans ledit canal 126, qui est muni d'un filet 134 du côté de son embouchure dans ladite surface annulaire 118. A l'autre extrémité cette gaine 130 est prolongée axialement par un clapet de non-retour 136, une vanne sphérique 138 et un raccord presse-étoupe 140.On the side of the annular surface 118 this channel 126 is advantageously extended by a cylindrical sheath 130. The latter extends in an annular free space 132 available between tympe 102 and busillon 108. It is preferably screwed with one of its ends in said channel 126, which has a thread 134 on the side of its mouth in said annular surface 118. At the other end this sheath 130 is extended axially by a non-return valve 136, a ball valve 138 and a gland fitting 140.
    Pour monter la lance il suffit en conséquence d'ouvrir la vanne sphérique 138, d'insérer le corps de lance à travers le raccord presse-étoupe 140 et la vanne sphérique 138. Le clapet de non-retour 136, qui empêche les gaz chauds de sortir lorsque la vanne 138 est ouverte, est soulevé par l'extrémité 26 de la lance, lors de son avancement en direction de la gaine 130. Lorsque le dispositif de raccord de la lance 10 vient buter contre le raccord presse-étoupe 140 dudit dispositif de montage 112, on est certain que les bouches d'injection 20' et 22' sont exactement ajustées dans le conduit de vent chaud 116 à leur emplacement prévu, c'est-à-dire au niveau de l'embouchure 121 de la tuyère 100 dans le creuset 106.To mount the lance, it suffices to open the ball valve 138, insert the lance body to through the gland fitting 140 and the valve spherical 138. The check valve 136, which prevents hot gases to exit when valve 138 is open, is lifted by the end 26 of the lance, when advancement towards the sheath 130. When the lance 10 connection device abuts against the gland connection 140 of said mounting device 112, it is certain that the injection ports 20 'and 22' are exactly fitted in the hot wind duct 116 to their intended location, i.e. at the level of the mouth 121 of the nozzle 100 in the crucible 106.
    On appréciera que la longueur en porte-à-faux du corps de lance qui est soumise à l'écoulement du vent chaud est réduite à un minimum, et que la position de l'extrémité 26 de la lance 10 dans le conduit de vent chaud 116 n'est plus affectée par un déplacement relatif du busillon 108 et de la tuyère 100.It will be appreciated that the cantilevered length of the body spear which is subject to the flow of hot wind is minimized, and that the position of the end 26 of the lance 10 in the hot wind duct 116 is no longer affected by a relative displacement of the nozzle 108 and of the nozzle 100.

    Claims (17)

    1. Lance for the combined injection of pulverised coal and a gaseous oxidant into the hearth of a shaft furnace, particularly a blast furnace, comprising:
      a lance body (12, 212) comprising an inner pipe (16, 216) forming an inner duct (22, 222) and an outer pipe (18, 218) surrounding the inner pipe (16, 216) so as to define with the latter an annular duct (20, 220), a first injection nozzle (22', 222') located at one end of the said lance body (12, 212) and connected to the said inner duct (22, 222) and a second injection nozzle (20', 220') positioned in an annular manner around the said first injection nozzle (22', 222') and connected to the said annular duct (20, 220), and
      a connecting device (14, 214) which is mounted on the end of the said lance body (12, 212) which is opposite the said injection nozzles (20', 22', 220', 222') and which comprises a first connecting sleeve (30, 230) intended to be connected to a distribution network for pulverised coal, and a second connecting sleeve (32, 232) intended to be connected to a distribution circuit for a gaseous oxidant,
      characterised in that the said connecting device comprises a distribution block (34, 234) into which the said inner duct (22, 222) and the said annular duct (20, 220) emerge, and in which are made:
      at least two first channels (54, 254) connecting the first connecting sleeve (30, 230) to the said annular duct (20, 220), so that the flux of pulverised coal flowing through the first connecting sleeve (30, 230) is distributed over these first channels (54, 254) before flowing into the said annular duct (20, 220), and
      at least one second channel (56, 256) positioned between the said first channels (54, 254) so as to connect the second connecting sleeve (32, 232) to the said inner duct (22).
    2. Lance according to Claim 1, characterised in that the said distribution block (34, 234) comprises:
      two axially opposite surfaces (42, 242, 61, 261), the said lance body (12, 212) emerging through one of the said surfaces (61, 261) and the said first connecting sleeve (30, 230) emerging in the extension of the said lance body (12, 212) through the opposite surface (42, 242) into the said distribution block,
      a blind central bore (52, 252), which axially extends the said inner duct (22, 222) into the said distribution block (34, 234),
      an annular cavity (72, 272) axially extending the said annular duct (20, 220) into the said distribution block (34, 234),
      at least two first channels (54, 254) positioned symmetrically around the said central bore (52, 252) and emerging at one end into the said annular cavity (72, 272) and at the other end into the said first connecting sleeve (30, 230),
      at least one second channel (56, 256) arranged between the said first channels (54, 254) and connecting the said central bore (52, 252) to the said second connecting sleeve (32, 232).
    3. Lance according to Claim 2, characterised in that the free surface of the transverse annular cross-section of the said annular cavity (72, 272) decreases continuously from the outlet of the said first channels (54, 254) in the direction of the outlet from the said annular duct (20, 220).
    4. Lance according to Claim 2 or 3, characterised in that the said outer pipe (18) is provided with a flange (66) which is attached to the surface (61) of the distribution block (34) through which the said outer pipe emerges into the latter.
    5. Lance according to Claim 2, 3 or 4, characterised in that the said distribution block (34) is provided with several second channels (56), distributed around the said central channel (52) and emerging in an annular peripheral chamber (40) surrounding the said distribution block over a part of its length, and in that the second connecting sleeve (32) emerges into this annular peripheral chamber (40).
    6. Lance according to any one of Claims 1 to 5, characterised in that the said first connecting sleeve (30) emerges into a cavity (43') of the distribution block opposite a rounded deflecting surface (45).
    7. Lance according to any one of Claims 1 to 6, characterised
      in that the said distribution block (34) consists of two half-blocks (36, 38) assembled along the axis of the lance body (12),
      in that the first half-block (36) incorporates the said connecting sleeves (30, 32), the said first and second channels (54, 56) and an axial extension (46, 48) located on the opposite side of the said first connecting sleeve (30), the said inner pipe (16) being connected to the free end (48) of the said axial extension (46, 48) and the latter being traversed by the said central bore (52) and being surrounded at its base by a surface (50) into which the said first channels (54) emerge,
      in that the second half-block (38) incorporates an axial bore (62) serving as a seat for the said outer pipe (18) and a hole (70) axially extending, by widening, the duct formed by the outer pipe (18), and
      in that the said hole (70) cooperates with the said axial extension (46, 48) to form an annular cavity (72) when the two half-blocks (36, 38) are assembled.
    8. Lance according to any one of Claims 1 to 7, characterised
      by means for electrically insulating the said inner pipe (216) from the said outer pipe (218) and
      by means (304) for applying a potential difference between the outer pipe (218) and the inner pipe (216) and thus creating an electric field in the said annular channel (220).
    9. Lance according to Claim 8, characterised by a distribution block (234) made from a hard dielectric material.
    10. Lance according to Claim 9, characterised by a prismatic block having a first and a second base (244, 242) and several lateral surfaces, which comprises
      a blind central bore (252) in the said first base (244) to receive one end (282) of the said inner pipe (216),
      a cavity (243) emerging in the said second base (242),
      channels (254) surrounding the said central bore (252) and extending the said cavity (243) to emerge into the said first base (244),
      a first lateral bore (256) located between the said channels (254) so as to define an outlet in a first lateral surface (255) and to emerge into the said central bore (252), and
      a second lateral bore (310) located between the said channels (254) so as to define an outlet in a second lateral surface and to emerge into the said central bore (252).
    11. Lance according to Claim 10, characterised by
      a first face-plate (246) which bears against the said second base (242) of the said prismatic block (236) and which supports, in the extension of the said cavity (243), a connecting sleeve (230) for the pulverised coal,
      a front half-block (238) which supports the said outer pipe (218) and which bears against the said first base (244) of the said prismatic block (236),
      a first lateral plate (298) which bears against the said first lateral surface (255) of the said prismatic block (236) and which supports, in the extension of the said first lateral bore (256), a connecting sleeve (232) for the gaseous oxidant, and
      a second lateral plate (300) which bears against the said second lateral surface of the said prismatic block (236) and which supports, in the extension of the said second lateral bore (310), an electrode (308) penetrating through the latter into the said central bore (252).
    12. Lance according to Claim 11, characterised in that the said distribution device (214) incorporates tie-rods (280) which connect the said front half-block (238) to the said first face-plate (246).
    13. Lance according to Claim 11 or 12, characterised in that the inner pipe (216) is provided with a flange (290) which is housed axially between the said distribution block (236) and the said front half-block (238) and which is locked in that position by the axial assemblage of the distribution block (236) and the front half-block (238).
    14. Lance according to Claim 13, characterised in that the inner pipe (216) is provided, at the level of its outlet (282) in the distribution block (236), with a sleeve (254) having substantially a bottle-neck shape which, after assembly of the lance (210), is positioned in the said hole (270) of the front half-block (238) so as to define an annular channel (272) which emerges almost tangentially into the said annular duct (220) of the lance body (212).
    15. Lance according to any one of Claims 1 to 14, characterised in that the said first injection nozzle (22', 222') is provided with a helical deflector.
    16. Apparatus for the injection of pulverised coal and a gaseous oxidant into a blast furnace hearth (106), characterised by a lance (10) according to any one of Claims 1 to 16 and by a tuyere in which the lance (10) is mounted so that the nozzles for the injection of pulverised coal (20', 220') and of gaseous oxidant (22', 222') are located near the outlet (121) of the tuyere (100) in the blast furnace hearth (106).
    17. Apparatus according to Claim 16, characterised in that the tuyere comprises a double wall (114) defining a hot air duct (116) between an intake upstream and an outlet (121) in the hearth (106) downstream, together with a channel (126) serving as a conduit for the passage of the said lance body (12), the said channel (126) being incorporated into the said double wall (114) of the tuyere (100) and emerging at one end into an annular surface (118) surrounding the intake of the said hot air duct (116), and at the other end into the said hot air duct (116) so that the extension of the axis of the said channel (126) in the direction of the outlet (121) of the tuyere (100) does not encounter the wall (114) of the latter.
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