FR2618795A1 - Installation de rechauffeurs de vent, et procede d'exploitation d'une installation de rechauffeurs - Google Patents
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Abstract
Installation de réchauffeurs de vent 1 dans laquelle le vent froid présente, dans la conduite de vent froid 8 allant aux réchauffeurs de vent, une température, par exemple entre 100 degre(s)C et 300 degre(s)C, élevée par rapport à celle de l'air ambiant. Un échangeur de chaleur 10 est raccordé à la conduite de vent froid 8. Cet échangeur de chaleur 10 sur la conduite de vent froid 8 appartient à un circuit d'échange de chaleur 9 comportant au moins un échangeur de chaleur 11 et/ou 12 sur la conduite d'air de combustion 5, 5' et/ou sur la conduite de gaz combustible 7, 7'. Application : sidérurgie, réchauffage du vent des hauts-fourneaux.
Description
INSTALLATION DE RECIAUFFEURS DE VENT, ET PROCEDE
D'EIPLOITATION D'UNE ISTALLATION DE RECHAUFFEURS
L'invention concerne une installation de réchauffeurs de vent dans laquelle le vent froid présente, dans la conduite de vent froid allant aux réchauffeurs de vent, une température, par exemple entre
' C et 300 C, élevée par rapport à celle de l'air ambiant.
Une telle installation de réchauffeurs de vent est décrite dans le brevet D E N o 31 26 494. Selon ce document, le vent froid est amené tour à tour, dans la phase de soufflage, aux réchauffeurs de vent en ayant une température relativement élevée. Il en résulte, dans la phase de chauffage, une valeur élevée correspondante de la
température moyenne et de la température maximale des gaz de fumées.
Selon le brevet allemand précité, le circuit d'échange de chaleur est raccordé, côté primaire, à la conduite collectrice de gaz de fumées de l'installation de réchauffeurs de vent. Il en résulte certes que la chaleur cédée par les gaz de fumée est utilisée pour le préchauffage de l'air de combustion et du gaz combustible, mais les inconvénients de la température élevée du vent froid, résidant en particulier dans une limitation de la performance des réchauffeurs de vent, subsistent néanmoins. L'invention a pour but de proposer une installation de réchauffeurs de vent du type indiqué au début, dans laquelle la
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température du vent froid sera abaissée tout en améliorant le
caractère économique de l'installation.
Selon l'invention, ce but est atteint, dans le cas d'une installation de réchauffeurs de vent du type précité, par le fait qu'un échangeur de chaleur est raccordé à la conduite de vent froid. Il en résulte que, dans la phase de chauffage, l'air de combustion et/ou le gaz combustible des réchauffeurs de vent se trouvent préchauffés par le vent froid d'un réchauffeur de vent. La température du vent froid s'en trouve abaissée de manière correspondante. La chaleur du vent froid peut tout aussi bien être
utilisée pour un troisième dispositif consommateur.
Avantageuse pour l'économie d'énergie de l'installation, la température comparativement élevée du vent froid est alors utilisée non pas directement en amenant le vent froid relativement chaud au réchauffeur de vent considéré, mais indirectement par le fait que la quantité de chaleur contenue dans le vent froid est transmise à l'air de combustion ou au gaz combustible du ou des autres réchauffeurs de vent. On obtient ainsi un abaissement de la température moyenne ou maximale des gaz de fumée des réchauffeurs de vent qui opèrent en tant
que régénérateurs tour à tour chauffés et refroidis.
En abaissant la température maximale à laquelle les gaz de fumées se présentent, on arrive à ce que la température admissible pour la construction de réchauffeurs de vent ne soit atteinte que pour un débit relativement élevé de ceux-ci. On obtient donc un accroissement de la puissance maximale possible des réchauffeurs de vent. Afin d'adapter le préchauffage de l'air de combustion et/ou du gaz combustible aux conditions nécessaires, l'invention prévoit, dans une forme de réalisation avantageuse, de raccorder un chauffage supplémentaire au circuit d'échange de chaleur. Dans une forme de réalisation de l'invention, au moins un chauffage supplémentaire fait appel aux gaz de fumées des réchauffeurs de vent. Cela permet d'utiliser en plus la chaleur encore utilisable des gaz de fumées, pour
le préchauffage du gaz combustible ou de l'air de combustion.
L'invention prévoit en outre de raccorder, au circuit d'échange
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de chaleur, un deuxième échangeur de chaleur qui, via un autre échangeur de chaleur, amène en plus, à ce circuit d'échange de chaleur,
la chaleur des gaz de fumées des réchauffeurs de vent.
Selon l'invention, un échangeur de chaleur peut être prévu sur chaque conduite de vent froid, en amont des réchauffeurs de vent, les échangeurs de chaleur étant montés en parallèle les uns avec les
autres dans le circuit d'échange de chaleur.
L'invention a en outre pour objet un procédé d'exploitation d'une installation de réchauffeurs du type précédent, dans laquelle, selon la condition de marche des réchauffeurs de vent, c'est-à-dire selon que ces derniers sont en phase de chauffage ou de soufflage, les échangeurs de chaleur sont alimentés en vent froid ou en gaz de fumées
des réchauffeurs de vent.
D'autres caractéristiques et formes de réalisation avantageuses
de l'invention apparaîtront dans la description suivante, présentée à
titre d'exemple non limitatif, d'une installation de chauffage de vent dont diverses formes de réalisation sont représentées schématiquement sur les dessins annexés, dont les figures représentent schématiquement: - la figure 1, l'installation de réchauffeurs de vent avec échangeur de chaleur prévu sur la conduite de vent froid; - la figure 2, l'installation de réchauffeurs de vent avec chauffage supplémentaire dans le circuit d'échange de chaleur; - la figure 3, l'installation de réchauffeurs de vent selon la figure 2, avec circuit d'échange de chaleur supplémentaire entre gaz de fumées des réchauffeurs de vent et circuit d'échange de chaleur 9; et - la figure 4, une installation de réchauffeurs de vent avec
plusieurs échangeurs de chaleur sur la conduite de vent froid.
Une installation de réchauffeurs de vent présente, pour une marche continue de la manière habituelle, trois réchauffeurs de vent 1 constitués chacun par une chambre de combustion 2 et par un volume d'accumulation de chaleur 3 relié à celle-ci. Dans le volume d'accumulation de chaleur 3 sont agencées des briques d'accumulation de chaleur et, pour les supporter, un caillebotis qui ne doit pas être exposé à des températures supérieures à 350' C à 400 C. Une conduite d'air de combustion 5 est raccordée, par des conduites de dérivation 5', à chacune des chambres de combustion 2. Un ventilateur 6 est agencé sur la conduite d'air de combustion 5. En outre, une conduite de gaz combustible 7 est raccordée à chacune des chambres de combustion 2, par des conduites de dérivation 7'. Les réchauffeurs de vent 1 sont reliés à une conduite de vent froid 8 par des conduites de dérivation 8'. La conduite de gaz de fumées allant à une cheminée, et la conduite de vent chaud allant au haut fourneau ne sont pas représentées sur la figure 1. Leur
agencement est connu.
Sur les conduites de dérivation 5', 7', 8' sont agencées des vannes d'arrêt 5', 7', 8' qui servent à la marche alternée des
réchauffeurs de vent 1 en phase de chauffage et en phase de soufflage.
Dans la phase de chauffage du réchauffeur de vent 1, les vannes d'arrêt 5", 7" sont ouvertes. La vanne d'arrêt 8" est fermée. Dans la phase de soufflage de chaque réchauffeur de vent 1, la vanne d'arrêt 8" est ouverte, et les vannes d'arrêt 5", 7" sont fermées. La phase de chauffage et la phase de soufflage sont établies de manière alternée
dans les réchauffeurs de vent individuels 1.
L'échangeur de chaleur 10 sert à céder la chaleur du vent froid à un échangeur de chaleur d'un type quelconque, non représenté sur le dessin. Sur la figure 2, un échangeur de chaleur 11 est disposé sur la conduite d'air de combustion 5, et un échangeur de chaleur 12 sur la conduite de gaz combustible 7. Les échangeurs de chaleur 11, 12 peuvent être montés en parallèle ou en série du point de vue de l'écoulement. Une pompe de circulation 13 est agencée dans le circuit 9 d'échange de chaleur, circuit dans lequel circulent, par exemple, de l'huile ou de l'eau. Toutefois, un échange de chaleur direct est également possible entre la conduite de vent froid 8 et la conduite d'air de combustion 5 ainsi que la conduite de gaz combustible 7, ou
tout autre fluide capteur de chaleur.
En cas de besoin, un autre échangeur de chaleur 14 pour un chauffage supplémentaire peut être prévu dans le circuit d'échange de chaleur 9. Cet autre échawgeur de chaleur peut transmettre au circuit d'échange de chaleur 9 de la chaleur résiduelle provenant de la
conduite de gaz de fumées non représentée.
L'installation de réchauffeurs de vent décrite est exploitée sensiblement comme suit: en correspondance avec la marche en contrepression du haut fourneau, du vent froid comprimé à 2,5 à 10 bars, à une température de ' C à 300 C, par exemple 200 C, est amené à la conduite de vent froid 8. Dans l'échangeur de chaleur côté primaire 10, de la chaleur est prélevée au vent froid, de sorte que celui-ci est amené à une température réduite d'environ 100 K, dans le cas considéré à titre d'exemple à 100 C, au réchauffeur de vent concerné 1. L'extraction de chaleur du vent froid a pour effet que la température du gaz de haut fourneau passant par la conduite de gaz combustible 7 est élevée à, par exemple, 130 C, par l'échangeur de chaleur 12. En outre, l'échangeur de chaleur 11 élève à environ 140' C la température de l'air de combustion. Les réchauffeurs de vent 1 mis en régime de chauffage sont donc alimentés avec de l'air de combustion préchauffé et du gaz combustible préchauffé. Cornme ces réchauffeurs de vent mis en régime de chauffage avaient été exposés auparavant à du vent froid, relativement plus froid, 100' C dans l'exemple considéré, il en résulte que la température des gaz de fumée ne dépasse pas les valeurs admissibles pour la construction. La température moyenne des gaz de fumére est, pour un mane débit des réchauffeurs de vent, par exemple de ' C. La température maximale des gaz de fumée est par exemple de 240' C. Ainsi, la performance des réchauffeurs de vent peut être sensiblement accrue par augmentation des températures des gaz de fumée. L'échauffement du volume d'accumulation de chaleur 3 des réchauffeurs de vent 1 assure que le vent froid sera chauffé à la température nécessaire pour le vent chaud, au cours de la phase de
soufflage suivante.
De nombreuses autres formes de réalisation entrent dans le cadre de l'invention. Par exemple, on peut prévoir sur la conduite de dérivation 5', en amont de chaque réchauffeur de vent 1, un échangeur de chaleur 11 qui lui est propre et/ou un échangeur de chaleur 12 qui
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lui est propre, sur la conduite de dérivation 7'. Cela est notamment avantageux lorsqu'un ventilateur particulier 6 est agencé en amont de
chaque réchauffeur de vent.
La figure 3 montre la même installation que sur la figure 2, toutefois avec, en plus, inséré dans le circuit d'échange de chaleur 9, un autre échangeur de chaleur 16 qui appartient à un autre circuit d'échange de chaleur 15. La chaleur pour ce circuit d'échange de chaleur 15 est prélevée au moyen d'un échangeur de chaleur 17, en
amont de la cheminée de gaz de fumées.
La figure 4 montre le circuit d'échange de chaleur 9 avec plusieurs échangeurs de chaleur 18 agencés chacun sur les conduites de dérivation 8' de la conduite de vent froid 8. Selon la condition de marche, phase de chauffage ou phase de soufflage, les échangeurs de
chaleur sont alimentes en vent froid ou en gaz de fumées.
RBVE[DICATIO1NS
1. Installation de réchauffeurs de vent dans laquelle le vent froid présente, dans la conduite de vent froid allant aux réchauffeurs de vent, une température, par exemple entre 100' C et 300 C, élevée par rapport à celle de l'air ambiant, caractérisée par le fait qu'un échangeur de chaleur (10) est raccordé à la conduite de vent froid (8). 2. Installation de réchauffeurs selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le circuit (9) d'échange de chaleur présente un échangeur de chaleur (10) sur la conduite de vent froid (8) et au moins un échangeur de chaleur (11) sur la conduite d'air de
combustion (5, 5') et/ou sur la conduite de gaz combustible (7, 7').
3. Installation de réchauffeurs selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'échangeur de chaleur (10) cède la
chaleur directement à l'air de combustion et/ou au gaz combustible (7).
4. Installation de réchauffeurs selon l'une quelconque des
revendications 1, 2 ou 3, caractérisée par le fait qu'un chauffage
supplémentaire (14) est raccordé au circuit (9) d'échange de chaleur.
5. Installation de réchauffeurs selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'au moins un
chauffage supplémentaire (14) fait appel aux gaz de fumées des
réchauffeurs de vent (1).
6. Installation de réchauffeurs selon la revendication 5, caractérisée par le fait qu'au circuit d'échange de chaleur (9) est raccordé un deuxième échangeur de chaleur (16) qui, via un autre échangeur de chaleur (17), amène en plus, à oe circuit d'échange de
chaleur (9), la chaleur des gaz de fumées des réchauffeurs de vent.
7. Installation de réchauffeurs selon la revendication 5, caractérisée par le fait qu'un échangeur de chaleur (18) est prévu sur chaque conduite de vent froid (8'>, en amont des réchauffeurs de vent (3), les échangeurs de chaleur (18) étant montés en parallèle les uns
avec les autres dans le circuit d'échange de chaleur (9).
8. Procédé d'exploitation d'une installation de réchauffeurs selon la revendication 7, caractérisé par le fait que, selon la condition de marche des réchauffeurs de vent (1), c'est-à-dire selon que ces derniers sont en phase de chauffage ou de soufflage, les échangeurs de chaleur (18) sont alimentés en vent froid ou en gaz de
fumées des réchauffeurs de vent.
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