FR2504152A1 - Procede d'injection de charbon pulverise dans les tuyeres d'un haut fourneau et installation pour sa mise en oeuvre - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION EST RELATIVE A UN PROCEDE D'INJECTION DE CHARBON PULVERISE INJECTE EN PHASE DENSE DANS UN GAZ DE TRANSPORT, DANS LES TUYERES 1 D'UN HAUT-FOURNEAU, A PARTIR D'UN RESERVOIR 4 DE CHARBON FLUIDISE, CARACTERISE EN CE QU'ON REGLE LE DEBIT TOTAL DE CHARBON FLUIDISE EN AJUSTANT LA DIFFERENCE DE PRESSION ENTRE LE RESERVOIR 4 DE CHARBON FLUIDISE ET LA CIRCULAIRE 8 DE VENT CHAUD ALIMENTANT LES TUYERES 1, ET ON REGLE SIMULTANEMENT LE DEBIT INDIVIDUEL DE CHARBON POUR CHAQUE TUYERE, TOUT EN MAINTENANT INDIVIDUELLEMENT LA VITESSE D'INJECTION DU CHARBON PULVERISE DANS LE NEZ DE CHAQUE TUYERE A UNE VALEUR DETERMINEE, PAR UNE ADMISSION REGLEE DE GAZ DE TRANSPORT 6.
Description
La présente invention est relative à un procédé et une installation d'injection de charbon pulvérisé dans les tuyères d'un haut-fourneau.
Actuellement une partie de l'énergie calorifique dispensée au niveau des tuyères d'un haut-fourneau est fournie par injection de fuel-oil dans les tuyères de vent chaud. En raison de 11 accroissement du coût de ce produit hydrocarboné, l'utilisation de charbon devient compétitive pour remplacer le fuel-oil.
Cependant une des grosses difficultés rencontrées dans l'utilisation de charbon pulvérisé provient de la nature solide de ce matériau qui pose de sérieux problèmes pour la mesure et le réglage du débit de charbon injecté.
La présente irvention vise a remédier a ces dif ficultés grâce ! une installation d'injection de charbon pulvérisé dans les tuyères d'un haut-fourneau qui permette tout a la fois un réglage total du débit de charbon injecté dans le haut fourneau et un réglage individuel du débit de charbon pulvérisé injecté dans chaque tuyère.
La présente invention a ainsi pour objet un procédé d'injection de charbon pulvérisé injecté en phase dense dans un gaz de transport , dans les tu yères d'un haut-fourneau, a partir d'un réservoir de charbon fluidisé, caractérisé en ce qu'on règle le débit total de charbon fluidisé en ajustant la différence de pression entre le réservoir de charbon fluidisé et la circulaire de vent chaud alimentant les tuyères, et on rè- gle simultanément le débit individuel de charbon pour chaque tuyère, tout en maintenant individuellement la vitesse d'injection du charbon pulvérise dans le nez de chaque tuyère, a une valeur déterminée, par une admission régulée de gaz de transport.
Selon une autre caractéristique de la présente invention, le débit individuel de charbon fluidisé est réglé pour chaque tuyère, en amont de l'admission du gaz de transport, par une variation de la section utile d'écoulement du charbon fluidisé imposée, dans la conduite, par une addition d'un gaz de réglage.
Selon une autre caractéristique de 11 invention, la vitesse d'injection du charbon pulvérisé est réglée par une addition d'un gaz de transport au moyen d'un ajutage débouchant dans l'écoulement de charbon fluidisé en aval du dispositif de réglage du débit individuel de charbon, cette addition réglée étant effectuée soit par une vanne de réglage de débit, soit par une buse a col sonique,en fonction de la vitesse d'écoulement du charbon pulvérisé mesurée en aval de l'ajutage,sur cet écoulement.
L'ensemble des moyens mis en oeuvre qui constituent l'installation d'injection selon la présente invention, est tel que le débit de charbon sur chaque tuyère est régulier, sans pulsations ni a-coup.
Le débit total de charbon pulvérise injecté sur l'ensemble des tuyères du haut-fourneau est fonction de la différence de pression existant entre la circulaire par laquelle est soufflé le vent chaud dans le haut-fourneau et la pression régnant dans le réservoir de charbon fluidisé alimentant les différentes tuyères.
Le réglage du débit total de charbon est donc effectué en réglant cette différence de pression avec beaucoup de précision et une très faible constante de temps.
Cependant, en raison des variations de pression pouvant intervenir sur chacune des tuyères d'une part, et d'autre part des problèmes liés aus variations de la granulométrie du charbon, de sa densité et de l'hétéro- généité de la fluidisation pour chacune des conduites d'alimentation en charbon issues du réservoir de fluidisation du charbon, un réglage fin du débit individuel de charbon pulvérisé injecté dans chaque tuyère s'impose pour assurer à tout instant des conditions de combustion optimales devant le nez de la tuyère.
Selon l'invention, le réglage de débit individuel de charbon pulvérisé est effectué sur chaque conduite d'alimentation issue du réservoir de charbon fluidisé à l'aide d'un dispositif permettant une réduction de la section utile d'écoulement du charbon fluidisé dans cette conduite d'alimentation.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la réduction de section de l'écoulement de charbon fluidisé est obtenue par une addition d'un gaz de réglage, en faible quantité, par une fente annulaire ménagée sur la conduite d'alimentation à travers laquelle s'écoule
le charbon fluidisé, avant son addition dans le gaz de transport.
le charbon fluidisé, avant son addition dans le gaz de transport.
Selon une variante, la réduction de la section d'écoulement est obtenue par le remplacement de la fente annulaire par une courte section à paroi poreuse, par exemple en bronze ou inox fritté, de la conduite d'alimentation en charbon fluidisé
Le débit de charbon pulvérisé pour chaque tu yère étant réglé de façon individuelle, il convient par ailleurs de régler simultanément la vitesse d'injection de charbon dans la tuyère et la conduite de transport qui amène cet écoulement de charbon pulvérisé à la tuyère.
Le débit de charbon pulvérisé pour chaque tu yère étant réglé de façon individuelle, il convient par ailleurs de régler simultanément la vitesse d'injection de charbon dans la tuyère et la conduite de transport qui amène cet écoulement de charbon pulvérisé à la tuyère.
La vitesse de transport du charbon pulvérisé ne doit pas être inférieure a 12 m/s pour éviter les dépôts et les bouchages et par ailleurs, doit être maintenue de préférence inférieure a 25 m/s afin d'éviter les pestes de charge et les usures excessives dans les conduites.
Ces deux exigences conduisent donc a contrôler, indépendamment, le débit de gaz de transport et le débit individuel de charbon qui est véhiculé regulièrement sans pulsations ni d-coup en mélange très dense dans le gaz de transport.
La conduite de transport entre le réservoir de charbon fluidisé et la tuyère où se pratique l'injection a une longueur variable en fonction des tuyères qui peut aller de 10 à 50 m.
Pendant le transport, et par l'effet des pertes de charge, la pression diminue progressivement dans cette conduite de transport et le volume du mélange a transporter augmente.
Pour maintenir la vitesse dans la plage optimale, tout au long de la conduite de transport, on réalise celle-ci en utilisant des conduites de diamètre progressivement croissant de façon à ce que l'augmentation de section compense aussi exactement que possible la diminution de pression et l'augmentation du volume du mélange transporté.
Les diamètres intérieurs des cannes-d'injection dans les busillons des tuyères sont tous identiques et calculés pour que la vitesse réelle du mélange soit, au nez de la canne, de 22 m/s environ au débit nominal du charbon injecté.
Le réglage de la vitesse d'injection dans le nez de la tuyère s'effectue par l'intermédiaire du réglage de la vitesse dans la conduite de transport qui est déterminée par une addition réglée d'un gaz de transport en aval du dispositif de réglage du débit individuel de charbon. L'addition du gaz de transport est réalisée au moyen d'fun ajutage afin de permettre une répartition ho mogène du charbon dans la veine d'écoulement ainsi que son écoulement régulier sans -coup ni pulsations.
Selon un premier mode de réalisation, l'addition du gaz de transport est réglée par une vanne de réglage reliée a l'ajutage et commandée par un dispositif de détection de la vitesse d'écoulement du mélange du charbon pulvérisé placé en aval de l'ajutage.
Selon un autre mode de réalisation, cette vanne de réglage est remplacée par un col sonique relié a l'ajutage et dont la pression en amont est maintenue à une valeur appropriée par un dispositif de régulation de la pression de gaz de transport. Ce dispositif de régulation de pression est carmandé Par un dispositif de détermination, par mesure ou calcul, de la vitesse d'écoulement du charbon pulvérisé placé en aval de l'ajutage, sur cet écoeleeent.
Le réglage du débit individuel de charbon fluidisé effectué sur chaque conduite d'alimentation est commandé à partir d'une mesure ouasi-instantanée du débit individuel de charbon pulvérisé effectuée en aval de l'addition du gaz de transport.
Etant donné que la densité de charbon dans le gaz de transport et le gaz de fluidisation est très forte, et que la fluctuation du débit de gaz de transport est faible, il n'est pas nécessaire de corriger la mesure du débit de mélange de charbon pulvérisé dans le gaz de transport pour obtenir une indication suffisamment précise du débit de charbon seul.
La mesure du débit individuel de charbon dans les conduites de transport est réalisée par mesure de l'élévation de température qui est engendrée lorsqu'une énergie calorifique constante est dissipée dans la veine d'ecoulement du mélange de charbon pulvérisé et de gaz de transport. Cette élévation de température est reliée pour une énergie calorifique dissipée donnée au débit massique de charbon et de gaz de fluidisation et de transport par une relation déterminée en fonction des caractéristiques du charbon et de sa densité dans le gaz de transport.
Cependant, comme nous l'avons vu précédemment, étant donné que les variations de débit de gaz de transport sont faibles, on peut les négliger, et la mesure précédemment effectuée donne une indication directement proportionnelle au débit massique instantané de charbon.
L'inertie thermique de ce système est suffisamment faible pour donner un temps de réponse compatible avec le réglage du débit individuel de charbon effectué en amont de l'admission du gaz de transport, sur la conduite d'alimentation de charbon fluidisé.
Le dispositif de mesure précédemment décrit peut notamment être réalisé suivant deux variantes principales.
Selon une première variante, on dispose autour de la conduite de transport une résistance électrique convenablement isolée et calorifugée pour que l'énergie dissipée ne le soit-pasvers l'extérieur, et on mesure la température de l'écoulement de charbon pulvérisé et de gaz de transport avant et après la résistance électrique à l'aide de deux él & ents thermosensibles placés sur les aarois de la conduite de transport. La différence de tempér tu- re ainsi relevée permet d'actionner le dispositif de réglage du débit individuel de charbon par l'intermé- diaire d'un dispositif de commande approprié.
Selon une autre variante de ce dispositif, on utilise un tronçon des parois de la conduite de transport convenablement isolé électriquement et thermiquement que l'on met sous tension, afin de dissiper l'éner- gie calorifique constante nécessaire, et on releve de part et d'autre de ce tronçon isolé l'élévation de température a l'aide de thermocouples analogues a ceux précédemment utilisés.
La présente invention a aussi pour objet une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Cette installation comprend un réservoir de fluidisation du charbon pulvérisé, des conduites individuelles d'alimentation du charbon fluidise issues de ce réservoir et alimentant des conduites correspondantes de transport du charbon pulvériséquisont reliées aux tuyères du haut-fourneau, des dispositifs de réglage du débit individuel de charbon placés sur chaque conduite d'alimentation, ces dispositifs de réglage étant réglés en fonction du débit individuel de charbon mesuré sur chaque conduite de transport par un dispositif de mesure de ce débit individuel placé sur cette dernière, des conduites d'alimentation du gaz de transport débouchant par un ajutage dans les conduites de transport, entre le dispositif de mesure du débit individuel de charbon et le dispositif de réglage de ce débit placé sur les conduites d'alimentation du charbon fluidisé, des moyens de réglage de l'alimentation en gaz de transport placés sur les conduites d'alimentation en gaz de transport en amont de l'ajutage, ces moyens de réglage étant réglés en fonction de la vitesse d'écoulement du mélange de charbon pulvérisé et de gaz de transport mesurée ou calculée par un dispositif de détermination de cette vitesse placé en aval de l'ajutage et des moyens de réglage de la pression du réservoir de fluidisation commandés en fonction de la pression différentielle régnant entre le réservoir de fluidisation et la circulaire alimentant les tuyères du haut-fourneau.
Les dispositifs de réglage du débit individuel de charbon fluidisé sont constitués d'une enceinte her métique enserrant un tronçon de conduite d d'alimentation du charbon fluidisé muni d'une fente annulaire, cette enceinte hermétique étant alimentée par un gaz de réglage du débit de charbon.
Selon une variante, la fente annulaire est remplacée par un tronçon à paroi poreuse en métal fritté.
Les dispositifs de mesure du débit de charbon fluidisé sont construits sur le principe exposé en détail précédemment.
Selon un premier mode de réalisation, le dispositif de mesure du débit de charbon pulvérisé comporte une conduite tubulaire autour de laquelle est enroulée une résistance électrique isolée et noyée dans un manchon isolant thermique, et de part et d'autre de cette résistance isolée deux éléments thermosensibles de mesure de l'élévation de température du mélange de charbon pulvérisé et de gaz de transport.
Selon un second mode de réalisation, le dispositif de mesure du débit de charbon pulvérisé comporte un tronçon tubulaire central isolé électriquement et thermique qui est alimenté à ses deux extrémités par une tension électrique, et de part et d'autre de ce tronçon central et dans sonprolongement,des tronçons tubulaires portant respectivement enroulées des résistances thermosensibles qui forment avec deux autres résistances étalonnées un pont de Wheastone permettant une lecture directe de l'élévation de température du mélange de charbon pulvérisé etde gaz de transport.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparattront au cours de la description qui va suivre faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels
- la Fig. 1 est une vue schematique d'un hautfourneau illustrant le schéma de principe de l'injection de charbon pulvérisé;
- la Fig. 2 est une vue partielle plus détaillée de cette installation comprenant uniquement la partie de l'installation immédiatement en amont de la tuyère;
- la Fig. 3 est une vue schématique de l'installation complète d'injection de charbon pulvérisé;
- la Fig. 4 est une vue schématique d'une variante d'un dispositif de mesure du débit de charbon pulvé- risé représenté à la Fig. 2.
- la Fig. 1 est une vue schematique d'un hautfourneau illustrant le schéma de principe de l'injection de charbon pulvérisé;
- la Fig. 2 est une vue partielle plus détaillée de cette installation comprenant uniquement la partie de l'installation immédiatement en amont de la tuyère;
- la Fig. 3 est une vue schématique de l'installation complète d'injection de charbon pulvérisé;
- la Fig. 4 est une vue schématique d'une variante d'un dispositif de mesure du débit de charbon pulvé- risé représenté à la Fig. 2.
En se reportant à la Fig. 1, on constate que le principe d'injection de charbon dans les tuyères 1 d'un haut-fourneau 2 consiste à envoyer par une conduite de transport 3 débouchant dans une tuyère 1 du charbon pulvérisé maintenu sous forme fluidisée dans un réservoir de fluidisation 4. Ce charbon pulvérisé issu du réservoir 4 est envoyé par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation 5 dans la conduite 3 od il est entraîné par un gaz de transport issu d'une conduite 6 et prove nant d'un réservoir de stockage 7. La suite de cette description sera faite en référence à de l'air de transport comme gaz de transport, mais on peut utiliser tout autre type de gaz approprié.
Le débit total de charbon injecté sur 1 'ensem- ble des tuyères 1 du haut-fourneau est fonction de la différence de pression qui existe d'une part entre la pression P1 régnant dans la circulaire 8 par laquelle est soufflé le vent chaud dans le haut-fourneau et, d'autre part, la pression P2 qui règne dans le réservoir 4 de charbon fluidisé.
Comme indiqué ci-dessus, le débit de charbon pulvérisé injecté dans chaque tuyère du haut-fourneau doit en outre être contrôlé avec précision sur chaque tuyère, pour assurer a tout instant des conditions de combustion optimales devant chaque tuyère.
Or, sur la Fig. 1, on n'a représenté qu'une tuyère 1 et une seule conduite d'alimentation 5 du charbon fluidisé a partir du réservoir 4. Cependant, il faut bien voir que partent de ce réservoir 4, un nombre de conduites 5 égal au nombre de tuyères et que la distance séparant ce réservoir 4 de chacune des tuyères est variable en fonction de la position des tuyères dans le haut-fourneau.
De plus, étant donné qu'une caractéristique essentielle pour l'injection de charbon pulvérisé concerne la vitesse de transport du charbon, on est ainsi conduit a contrôler, indépendamment, le débit d'air de transport introduit par la conduite 6 et le débit de charbon qui est introduit par la conduite 5, sous forme fluidisée, en mélange très dense dans l'air de transport.
La Fig. 2 décrit en détail les dispositifs permettant d'obtenir ces réglages appropriés du débit de charbon dans chaque conduite 3 et de l'air de transport.
Sur cette Fig. 2 est représenté le réservoir 4 comprenant une seule conduite 5 d'alimentation du charbon fluidisé débouchant dans la conduite de transport 3 correspondante qui est reliée à la tuyère 1, non représentée, du haut-fourneau.
Le réservoir 4 comporte une paroi poreuse 9 délimitant une zone 10 dans laquelle se trouve le charbon pulvérisé et une zone 11 dans laquelle est introduit, par une conduite 12, le gaz de fluidisation du charbon.
Le charbon pulvérisé qui pénètre dans la conduite 5 au voisinage de la paroi 9 passe tout d'abord dans un dispositif de réglage 13 du débit de charbon fluidisé avant d'être introduit dans la conduite 3. La conduite 5 est elle-meme munie d'une vanne 14 afin de pouvoir interrompre l'écoulement du charbon fluidisé dans la conduite 5.
Le dispositif 13 a été représenté comme étant placé dans le réservoir 4, mais peut être également placé sur la conduite 5 à l'extérieur de ce dernier.
Le charbon introduit dans la conduite de transport 3 par la conduite d'alimentation 5 est repris par de l'air de transport injecté par un ajutage 15 a partir de la conduite d'alimentation 6 de l'air de transport.
L'air de transport est envoyé à un débit qui est a ajuster en fonction de la vitesse d'écoulement gazeux désiré dans la conduite de transport 3. Cette vitesse d'écoulement gazeux dans la conduite de transport 3 est détectée au moyen d'un capteur 16 et d'une sonde 17 . Le capteur de vitesse 16 est relié a un dispositif 18 de commande d'une vanne 19 de réglage du débit d'air de transport. Cette vanne 19 est placee en amont de l'ajutage 15 sur la conduite 6.
Selon une variante de ce dispositif, la vanne 19 peut être remplacée par une buse à col sonique et un dispositif de régulation de la pression de l'air de transport monté en amont de cette derniere. Dans ce cas, la buse à col sonique règle le débit en aval dans la
conduite 6 proportionnellenent à la pression absolue en amont
I1 suffit alors de régler la pression en amont de cette buse sonique en fonction des indications de la vitesse de déplacement du mélange fluidisé fournies par le capteur 16 ou calculées.
conduite 6 proportionnellenent à la pression absolue en amont
I1 suffit alors de régler la pression en amont de cette buse sonique en fonction des indications de la vitesse de déplacement du mélange fluidisé fournies par le capteur 16 ou calculées.
Sur la conduite 3, en aval de l'ajutage 15 est placé un dispositif 20 de mesure du débit massique instantané du mélange de charbon pulvérisé et d'air de transport dans la conduite 3. Ce dispositif de mesure 20 commande le dispositif de réglage 13 du débit de charbon.
Le dispositif 13 de réglage du débit de charbon fonctionne sur le principe qui consiste a utiliser pour moduler le débit de charbon fluidisé, une addition de gaz comprimé, en faible quantité, par une fente annulaire disposée sur la conduite verticale à travers laquelle s'écoule le charbon fluidisé avant son introduction dans l'air de transport. Cette addition de gaz diminue la section libre de passage du charbon fluidisé et en réduit le débit de façon contrôlée. La fente annulaire peut etre remplacée par une courte section à paroi poreuse en bronze ou inox fritté. Ce gaz est par exemple de l'air ou un gaz neutre.
Le dispositif 13 comprend donc un tronçon 21 de la conduite 5 qui comporte une fente annulaire ou une paroi poreuse. Une enceinte hermétique 22 qui enferme le tronçon 21 est alimentée par un gaz de réglage introduit par une conduite 23 sur laquelle est disposée une vanne de réglage 24 commandée par un dispositif 25 de régulation du débit de charbon, relié à l'appareil 20 de mesure de ce débit.
Le dispositif de mesure 20 du débit de charbon comporte une conduite tubulaire 26 dans le prolongement de la conduite 3, autour de laquelle est enroulée une résistance électrique 27 convenablement isolée et calorifugée vers l'extérieur par un manchon isolant 28. Dans cette résistance 27 est dissipée une puissance électrique constante régulée,variable en fonction des applications envisagées, c'est-à-dire du débit massique de mélange fluide à mesurer, et qui est dans les applications pratiques de la présente invention de 1 500 W environ.
Deux thermocouples 29 et 30 disposés respectivement sur la conduite 26 en amont et en aval de la résistance 27 permettent de mesurer avec précision l'accroissement de température ET du mélange air-charbon avant et après le tronçon de canalisation 26 compris dans l'iso land 28 et chauffé par la résistance 27.
On peut à l'aide d'un calibrage de ce dispositif de mesure 20 relier le débit massique du mélange d'air et de charbon à l'écart de température mesuré pour une puissance de chauffage constante.
L'écart de température mesuré commande par intermédiaire du dispositif de régulation 25 et la vanne 24, le dispositif de réglage 13 du débit de charbon.
En effet l'inertie thermique de ce systeme est suffisamment faible pour donner un temps de réponse compatible avec les objectifs de la régulation et du contrôle du débit de charbon qui sont de l'ordre de la minute. La mesure quasi-instantanée du débit de charbon permet d'actionner le dispositif de réglage de addition de charbon fluidisé à l'air de transport, pour obtenir le débit de charbon visé.
Etant donné que la densité de charbon dans l'air de transport est très forte et que la fluctuation du débit d'air de transport est faible, il n'est pas nécessaire de corrigér la mesure du débit de mélange de charbon dans l'air pour obtenir une indication suffisamment précise du débit de charbon seul.
Après avoir étudié le réglage du débit individuel de charbon fluidisé sur chacune des tuyères en référence à la Fig. 2, à partir du réservoir 4 de charbon fluidisé, on étudiera en référence à la Fig. 3 l'installation d'alimentation en charbon pulvérisé du réservoir 4.
Sur cette Fig. 3; le réservoir de charbon fluidisé 4 comporte représenté en trait plein, une conduite d'alimentation 5 du charbon fluidisé reliée la conduite de transport 3 qui débouche dans la tuyère 1. On a également schématiquement représenté par des lignes pointillées des conduites 5a, 5b, 5c et 5d qui représentent les différentes conduites d'alimentation 5 du charbon fluidisé pour chaque tuyère individuelle la, lb, lc, ld, respectivement. Ces conduites 5, 5a, 5b, 5c, 5d, etc, débouchent à leur orifice supérieur dans la zone 10 du réservoir 4 au-dessus de la paroi poreuse 9.A leur partie inférieure, ces conduites 5, 5a, 5b, 5c, 5d envoient le charbon pulvérisé sous forme fluidisé dans les conduites 3, 3a, 3b, 3c, 3d, respectivement et dans lesquelles les débits de charbon sont réglés de façon individuelle comme expliqué précédemment.
Ces conduites 3, 3a, 3b, 3c, 3d sont alimentées en air de transport à partir d'un réservoir de stockage 31 par une conduite 32 sur laquelle est disposé un régulateur de pression d'air de transport 33.
La régulation du débit d'air de transport qui détermine la vitesse de déplacement du fluide dans les conduites 3 est effectuée de façon individuelle par la vanne 19 (ou la buse à col sonique non représentée), qui est seulement représentée pour la conduite 3, mais qui existe de façon analogue sur chacune des conduites 3a, 3b, 3c, 3d.
La fluidisation du réservoir de charbon 4 est réalisée par un gaz tel que l'azote ou des fumées,intro- duit dans la zone il du réservoir 4,sous la paroi poreuse 9, par une conduite 12.
Le réservoir 4 est fluidisé et se trouve maintenu à une pression P2 qui doit etre réglée en fonction de la pression P1 régnant dans la circulaire 8 alimentant la tuyère I en vent chaud.
Le charbon pulvérisé est introduit dans le réservoir 4 à partir d'un réservoir intermédiaire 34 dans lequel le charbon pulvérisé est pesé au moyen des pesons 35, par exemple du type à jauge de contrainte. Ce réservoir 34 est relié au réservoir 4 par l'intermédiaire d'un soufflet 36 et d'une vanne 37, par exemple du type å bille plate sur la conduite 38 d'alinentaeioa du réservoir 4.
Le charbon contenu dans le réservoir 34 est maintenu a l'état fluidisé par un gaz de fluidisation introduit par une conduite 39.
Le réservoir intermédiaire 34 de pesage du charbon introduit dans le réservoir 4, est alimenté a partir d'une trémie 40 par l'intermédiaire d'une vanne 41, par exemple du type AMRI, d'un soufflet 42, d'une vanne 43, par exemple du type a bille ou à cloche, et d'un cône d'alimentation 44.
Les soufflets 36 et 42 placés respectivement à la base du réservoir 34 et de la trémie 40 ont pour fonction de permettre le pesage et d'annuler les effets de fond.
Le charbon pulvérisé est maintenu à l'état fluidisé dans la trémie 40 par un gaz de fluidisation introduit par les conduites 45a et 45b issues d'une conduite 45 et débouchant dans des parois poreuses 46 disposées a la base de cette trémie.
Le gaz de fluidisation servant respectivement dans les réservoirs 4, 34 et la trémie 40 ot sont contenus le charbon pulvérisé est alimenté a partir d'un réservoir 47,par une conduite 48,qui débouche respectivement dans les conduites 12, 39 et 45, ces dernières conduites étant munies d'éléments chauffants 49, 50 et 51 pour porter le gaz de fluidisation a une température appropriée pour éviter toute condensation d'humidité et de vannes d'arrêt non référencées.
La trémie 40 qui peut être par exemple une trémie permettant une réserve de marche de 8 heures, comporte à sa partie supérieure une sonde capacitive 52 mesurant le niveau de charbon. Un filtre à manche 53 est disposé à la partie supérieure de la trémie 40 afin de récupérer les poussières.
La trémie 40 est alimentée en charbon pulvérisé, à sa partie supérieure, à partir d'un cyclone 54 qui déverse ce charbon pulvérisé sur un dispositif de tamisage scalping 55 éliminant les corps étrangers lourds ou légers indésirables, par une conduite 56, vers un réservoir 57 de stockage des particules déclassées. Le dispositif de tamisage 55 ne laisse pénétrer dans la trémie que les particules de charbon pulvérisé ayant, par exemple, une taille inférieure à 3 mm.
Le cyclone 54 d'alimentation de la trémie est
lui-même alimenté par une conduite 58 dans laquelle on
réalise le transport pneumatique du charbon pulvérisé
déchargé d'un moyen de transport 59. Le gaz de trans
port est alimenté dans le conduite 58 à partir d'un
réservoir 60 qui est lui-meme relié,par une conduite 61,
à une réserve générale 62 de gaz de transport alimentant
par ailleurs le réservoir 31 de gaz de fluidisation,
par une conduite 63.
lui-même alimenté par une conduite 58 dans laquelle on
réalise le transport pneumatique du charbon pulvérisé
déchargé d'un moyen de transport 59. Le gaz de trans
port est alimenté dans le conduite 58 à partir d'un
réservoir 60 qui est lui-meme relié,par une conduite 61,
à une réserve générale 62 de gaz de transport alimentant
par ailleurs le réservoir 31 de gaz de fluidisation,
par une conduite 63.
Le débit total de charbon pulvérisé dans les
tuyères du haut-fourneau étant réglé par la différence
de pression régnant entre les réservoirs 4 et la circu
laire 8, on adapte la pression P2 régnant dans le réser
voir 4 en fonction de la pression P1 dans la circulaire
de vent chaud. Pour ce faire, une conduite 64 issue
du réservoir 4 est reliée à la trémie 40. Sur cette
conduite 64 est placé un dispositif 65 de régulation
de la pression différentielle régnant entre le réservoir
4 et la circulaire 8. Ce dispositif peut, soit décom
primer le réservoir 4 en envoyant une partie de la
pression excédentaire dans la trémie 40, soit accroitre
la pression régnant dans le réservoir 4 par une alimen
tation en gaz sous pression, par exemple de l'azote, ou un gaz neutre tel que des fumées comprimées,intro- duit par une conduite 66.
tuyères du haut-fourneau étant réglé par la différence
de pression régnant entre les réservoirs 4 et la circu
laire 8, on adapte la pression P2 régnant dans le réser
voir 4 en fonction de la pression P1 dans la circulaire
de vent chaud. Pour ce faire, une conduite 64 issue
du réservoir 4 est reliée à la trémie 40. Sur cette
conduite 64 est placé un dispositif 65 de régulation
de la pression différentielle régnant entre le réservoir
4 et la circulaire 8. Ce dispositif peut, soit décom
primer le réservoir 4 en envoyant une partie de la
pression excédentaire dans la trémie 40, soit accroitre
la pression régnant dans le réservoir 4 par une alimen
tation en gaz sous pression, par exemple de l'azote, ou un gaz neutre tel que des fumées comprimées,intro- duit par une conduite 66.
Le réservoir intermédiaire 34 est également maintenu à une pression régulée en fonction du réservoir 4 par une conduite de retour 67 munie d'une vanne de réglage 68, débouchant dans la conduite 64,pour éliminer la pression excédentaire. Lorsque la pression dans le réservoir 34 tombe à une valeur trop faible, un appoint d'azote comprimé est introduit par une conduite 69 et une vanne de réglage 70,pour mettre le réservoir 34 à la pression désirée
Le réservoir 4 est enfin équipé d'une conduite 71 de vidange munie d'une vanne d'arrêt non référencée, qui débouche dans le conduite 64 afin de recycler le charbon pulvérisé dans la trémie 40.
Le réservoir 4 est enfin équipé d'une conduite 71 de vidange munie d'une vanne d'arrêt non référencée, qui débouche dans le conduite 64 afin de recycler le charbon pulvérisé dans la trémie 40.
La description de la présente invention a été faite en référence l'utilisation d'un seul réservoir 4 de fluidisation du charbon pulvérisé. I1 entre cependant dans le cadre de la présente invention d'utiliser deux réservoirs si le nombre élEvé de tuyères l'exige.
Selon une variante du dispositif de mesure 20 du débit de charbonpulvériséreprésenté a la Fig. 2, le dispositif de mesure représenté à la Fig. 4 comporte un tronçon central tubulaire 80 en acier réfractaire qui est directement utilisé comme élément chauffant destiné à dissiper l'énergie calorifique dans l'écoulement du mélange de charbon pulvérisé-etd'air de transport. Ce tronçon tubulaire 80 est alimentée à ses deux extrémités par des contacts annulaires 81 et 82 reliés par des fils conducteurs 83 et 84 à une source de courant extérieure non représentée.
Le tronçon tubulaire 80 et les contacts 81 et 82 sont noyés dans un manchon 85 isolant thermique et électrique qui est fermé à ses deux extrémités par des bagues annulaires 86 et 87 isolantes thermiques et élec triques.
Le tronçon tubulaire 80 est électriquement et thermiquement isolée à ses deux extrémités' par des bagues réfractaires et isolantes électriques 88 et 89 fixées respectivement sous les bagues 86 et 87. Ces bagues 88 et 89 isolent le tronçon tubulaire 80 des tronçons tubulaires 90 et 91 situés dans le prolongement de tron çon tubulaire 80 et ayant le même diamètre que lui.
Les tronçons 90 et 91 portent respectivement enroulées autour d'eux des résistances thermosensibles 92 et 93 noyées dans des manchons isolants thermiques 94 et 95 respectivement.
Ces résistances thermosensibles 92 et 93 forment avec deux résistances étalonnées 96 et 97 un pont de
Wheastone classique alimenté en A et B qui permet directement,après l'étalonnage,de lire l'élévation de température AT du mélange de charbon pulvérisé etd'air de transport par mesure de potentiel entre C et D.
Wheastone classique alimenté en A et B qui permet directement,après l'étalonnage,de lire l'élévation de température AT du mélange de charbon pulvérisé etd'air de transport par mesure de potentiel entre C et D.
Les tronçons tubulaires 89 et 90 sont reliés de part et d'autre du dispositif de mesure 20 du débit individuel de charbon pulvérisé àla conduite de transport 3, formant ainsi un trajet continu pour le mélange de charbon pulvérisé et d'air de transport envoyé en direction des tuyères 1.
Afin d'obtenir une résistance mécanique suffisante, l'ensemble constitué par le manchon 85, et les bagues 86 et 87 est inserré dans une enceinte métallique 98.
Claims (18)
1 - Procédé d'injection de charbon pulvérisé injecté en phase dense dans un gaz de transport, dans les tuyères d'un haut-fourneau, a partir d'un réservoir de charbon fluidisé, caractérisé en ce qu'on règle le débit total de charbon fluidisé en ajustant la différence de pression entre le réservoir de charbon fluidisé et la circulaire de vent chaud alimentant les tuyères et on règle simultanément le débit individuel de charbon pour chaque tuyère, tout en maintenant indi viduellement l vitesse d'injection du charbon pulvérisé dans le nez de chaque tuyère à une valeur déterminée, par une admission réglée de gaz de transport.
2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le débit individuel de charbon pulvérisé est réglé en amont de l'admission du gaz de transport par une variation de la section utile d'écoulement du charbon fluidisé imposée nar une addition d'un gaz de réglage.
3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la variation de la section utile d'écoulement du charbon fluidisé est obtenue à l'aide d'une conduite comportant une fente annulaire par laquelle on injecte le gaz de réglage.
4 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la variation de la section d'écoulement du charbon fluidisé est obtenu a l'aide d'une conduite comportant une paroi poreuse par laquelle on injecte le gaz de réglage.
5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réglage du débit individuel de dharbon est commandé en fonction d'une détermination de ce denier effectue en aval de 1' admis- sion du gaz de transport.
6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la mesure du débit de charbon est réalisée par la mesure de l'élévation de température engendrée par dissipation d'une énergie calorifique constante dans la veine d'écoulement du mélange de charbon pulvérisé et de gaz de transport.
7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'énergie calorifique constante est dissipée dans la veine d'écoulement du mélange pulvérisé de charbon et des gaz de fluidisation et de transport à l'aide d'une résistance électrique entourant un tronçon isolé électriquement et thermiquement d'une conduite canalisant la veine d'écoulement du mélange pulvérisé de charbon.
8 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'énergie calorifique constante est dissipée dans la veine d'écoulement du mélange pulvérisé de charbon et des gaz de fluidisation et de transport à l'aide d'une mise sous tension d'un tronçon isolé électriquement et thermiquement d'une conduite canalisant la veine d'écoulement du mélange pulvérisé de charbon.
9 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse d'injection de charbon nulvérisé est réglée individuellement pour chaque tuyère par une vanne de réglage de débit du gaz de transport relié å un ajutage débouchant dans l'écoulement de charbon fluidisé en aval du dispositif de réglage du débit individuel de charbon, cette vanne de réglage étant commandée par un dispositif de dtermination de la vitesse d'écoulement du charbon pulvériséplacé en aval de l'ajutage sur cet écoulement.
10 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitessed'injection du charbon pulvérisé est réglée individuellement pour chaque tuyère par une buse à col sonique reliée à un ajutage débouchant dans l'écoulement de charbon fluidisé en aval du dispositif de réglage du débit individuel de charbon, à travers le quel on fait passer le gaz de transport.
11 - Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on ajuste le débit en aval du col sonique par une variation de pression en amont de ce dernier, commandée par un dispositif de determination de la vitesse d'écoulement du charbon pulvérisé placé en aval de l'ajutage, sur cet écoulement.
12 - Installation d'injection de charbon pulvérisé injecté ên phase dense dans un gaz de transport dans les tuyères (1) d'un haut-fourneau, caractérisée en ce qu'elle comprend un réservoir de fluidisation (4) du charbon pulvérisé, des conduites individuelles d'alimentation (5) du charbon fluidisé issues de ce réservoir et alimentant des conduites (3) correspondantes de transport du charbon pulvérisé qui sont reliées aux tuyères (1) du haut-fourneau, des dispositifs de réglage (13) du débit individuel de charbon placés sur chaque conduite d'alimentation (5), ces dispositifs de réglage (13) étant réglés en fonction du débit individuel de charbon mesuré sur chaque conduite de transport (3) par des dispositifs de mesure (20) de ce débit individuel placés sur ces dernieres, des conduites d'alimentation (6) de gaz de transport débouchant par un ajutage (15) dans les conduites de transport (3) , entre le dispositif de mesure du débit individuel de charbon (20) et le dispositif de réglage (13) de ce débit placé sur les conduites d'alimentation (5) du charbon fluidisé, des moyens de réglage (19) de l'alimentation en gaz de transport placés sur les conduites d'alimentation (6) en gaz de transport en amont del'ajutage (15), ces moyens de réglage (19) étant réglés en fonction de la vitesse d'écoulement du mélange de charbon pulvérisé et de gaz de transport mesurée ou calculée par un dispositif de date m nation (16) de cette vitesse placé en anl de l'ajutage (15) et des moyens de réglage de la
pression du réservoir de fluidisation (4) coerflanaés en fonc-
tion de la pression différentielle régnant entre le ré
servoir de fluidisation et la circulaire (8) alimentant les tuyères du haut-fourneau.
13 - Installation selon la revendication 12, ca
ractérisée en ce que les dispositifs de réglage (13) du
débit individuel de charbon fluidisé sont constitués
d'une enceinte hermétique (22) enserrant un tronçon (21)
de conduite d'alimentation (5) du charbon fluidisé muni
d'une fente annu W re, cette enceinte hermétique étant alimen
tée par un gaz de réglage (23) du débit de charbon. -
14 - Installation selon la revendication 12,
caractérisée en ce les dispositifs de réglage (13) du débit individuel de charbon fluidisé sont constitués d'une enceinte hermétique (22) enserrant un tronçon (21) de conduite d'alimentation (5) du charbon fluidisé dont la paroi est poreuse, cette enceinte hermétique étant alimentée par un gaz de réglage (23) du débit de charbon.
15 - Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que le dispositif de mesure du débit de charbon pulvérisé comporte une conduite tubulaire (26) autour de laquelle est enroulée une résistance électrique (27) isolée et noyée dans un manchon isolant thermique (28), et de part et d'autre de cette résistance isolée deux éléments sensibles (29, 30) ae mesure de l'élé-.
vation de température du mélange de charbon pulvérisé et de gaz de transport.
16 - Installation selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif de mesure du débit de charbonpulvérisé comporte un tronçon tubulaire central ( 80 ) isolé électriquement et tb=sganent qui estalimenté a ses deux extrémités (81, 82) par une tension électrique, et de part et d'autre de ce tronçon central et dans son prolongement des tronçons tubulaires (90, 91) portant respectivement enroulées des résistances thermo sensibles (92, 93) qui forment avec deux autres résistances étalonnées (96, 97) un pont de Wheastone permettant une lecture directe de l'élévation de température du mélange de charbon pulvérisé et de gaz de transport.
17 - Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que les moyens de réglage (19) de l'alimentation en gaz de transport comprennent une vanne de réglage de débit < 19).
18 - Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que les moyens de réglage (19) de l'alimentation en gaz de transport comprennent une buse à col sonique et un dispositif de régulation de l'air de transport monté en amont de cette dernière.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8107881A FR2504152B1 (fr) | 1981-04-21 | 1981-04-21 | Procede d'injection de charbon pulverise dans les tuyeres d'un haut fourneau et installation pour sa mise en oeuvre |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8107881A FR2504152B1 (fr) | 1981-04-21 | 1981-04-21 | Procede d'injection de charbon pulverise dans les tuyeres d'un haut fourneau et installation pour sa mise en oeuvre |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2504152A1 true FR2504152A1 (fr) | 1982-10-22 |
| FR2504152B1 FR2504152B1 (fr) | 1986-07-04 |
Family
ID=9257603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8107881A Expired FR2504152B1 (fr) | 1981-04-21 | 1981-04-21 | Procede d'injection de charbon pulverise dans les tuyeres d'un haut fourneau et installation pour sa mise en oeuvre |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2504152B1 (fr) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| NL8300098A (nl) * | 1983-01-12 | 1984-08-01 | Hoogovens Groep Bv | Systeem voor het doseren van poederkool in een luchtleiding naar een hoogoven. |
| FR2549580A1 (fr) * | 1983-07-19 | 1985-01-25 | Wurth Paul Sa | Procede et dispositif pour l'injection de charbon pulverise dans un four industriel |
| EP1211202A1 (fr) * | 1999-07-08 | 2002-06-05 | Nkk Corporation | Procede et dispositif de decoupage et de transport de matiere pulverulente et granulaire |
| CN115992298A (zh) * | 2023-03-06 | 2023-04-21 | 付光明 | 一种改进型高效竖式煤粉加热装置和方法 |
-
1981
- 1981-04-21 FR FR8107881A patent/FR2504152B1/fr not_active Expired
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| US4582454A (en) * | 1983-01-12 | 1986-04-15 | Hoogovens Groep B.V. | Apparatus and method for feeding pulverized coal into an air line to a blast furnace |
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| EP1211202A4 (fr) * | 1999-07-08 | 2008-04-23 | Jfe Steel Corp | Procede et dispositif de decoupage et de transport de matiere pulverulente et granulaire |
| CN115992298A (zh) * | 2023-03-06 | 2023-04-21 | 付光明 | 一种改进型高效竖式煤粉加热装置和方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2504152B1 (fr) | 1986-07-04 |
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