FR2676802A1 - Device for collecting the gases or fumes emitted by an electric furnace and electric furnace equipped with such a collecting device - Google Patents

Device for collecting the gases or fumes emitted by an electric furnace and electric furnace equipped with such a collecting device Download PDF

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Abstract

A first head-loss adjusting member (12) is located in a first pipeline (6) joining a suction hood (5) and a combustion chamber (7) and controlled by a regulating means (13) connected, so that it can be driven, to a pressure sensor (14) located in the chamber of the furnace (2), close to the stage (4) where the gas and fumes are emitted. An additional air inlet pipeline (15) is connected to a pipeline (10) joining the filter (9) to the fan (blower) (11). A second head-less adjustment member (16) is located in the additional pipeline (15) and controlled by a regulating means (17) driven by a pressure sensor (18) located in the pipeline (10), in the vicinity of the suction of the fan (11).

Description

L'invention est relative au captage de gaz ou de fumées émis par un four à arc électrique. The invention relates to the capture of gases or fumes emitted by an electric arc furnace.

Les fours à arc électriques, en particulier les fours utilisés pour l'élaboration d'aciers ou alliages comportent une enceinte dans laquelle on réalise une fusion et/ou une transformation d'une charge métallurgique, s'accompagnent d'une production de gaz ou fumées. Un étage d'émission des gaz ou fumées, communiquant avec l'enceinte du four et généralement disposé à sa partie supérieure, permet d'évacuer à l'extérieur de l'enceinte, les gaz ou fumées produits par l'intermédiaire d'un dispositif de captage. Electric arc furnaces, in particular furnaces used for the production of steels or alloys, include an enclosure in which a metallurgical charge is melted and / or transformed, is accompanied by the production of gas or fumes. A gas or smoke emission stage, communicating with the oven enclosure and generally disposed at its upper part, makes it possible to evacuate outside the enclosure, the gases or fumes produced by means of a capture device.

Des dispositifs existants de ce type comprennent généralement, dans le prolongement de l'étage d'émission du four, un étage d'aspiration constitué d'une hotte, d'une chambre de combustion, de filtres, d'un ventilateur, tous ces éléments étant reliés en série et dans cet ordre par des canalisations. La canalisation qui relie les filtres au ventilateur est munie d'un organe de réglage de la perte de charge commandé par une régulation pilotée par une mesure de pression dans l'enceinte du four au voisinage de la voûte de celui-ci. Cette régulation a pour but de maintenir la pression du four au voisinage de la pression atmosphérique extérieure afin de limiter soit les entrées d'air à l'intérieur du four, soit les émissions de gaz ou de fumées à l'extérieur du four. Existing devices of this type generally include, as an extension of the furnace emission stage, a suction stage consisting of a hood, a combustion chamber, filters, a fan, all of these elements being connected in series and in this order by pipes. The pipe which connects the filters to the fan is provided with a head for adjusting the pressure drop controlled by a regulation controlled by a pressure measurement in the enclosure of the oven in the vicinity of the roof thereof. The purpose of this regulation is to maintain the pressure of the furnace in the vicinity of the external atmospheric pressure in order to limit either the air intakes inside the furnace, or the gas or smoke emissions outside the furnace.

Ce dispositif a des inconvénients - d'une part il n'a pas une plage de fonctionnement stable en débit suffisamment étendue en particulier vers les bas débits. Il faudrait en effet avoir tantôt de très grands débits, tantôt de très faible débits et les sytèmes capables de très grands débits ne sont pas stables vers les très faibles débits, - d'autre part, il n'a pas un temps de réponse suffisamment faible lorsqu'on doit passer d'un petit débit à un grand débit. Lorsqu'une bouffée de gaz ou de fumée doit être absorbée, pour que l'aspiration devienne importante à la sortie du four, il faut d'abord vider partiellement les filtres, la chambre de combustion et les canalisations afin de faire baisser la pression à l'entrée du dispositif d'aspiration. Celà peut prendre 30 secondes, ce qui est très long. This device has drawbacks - on the one hand it does not have a sufficiently wide stable operating range in flow, in particular at low flows. It would be necessary to have sometimes very high bit rates, sometimes very low bit rates and systems capable of very high bit rates are not stable towards very low bit rates, - on the other hand, it does not have a sufficient response time low when going from a small flow to a large flow. When a puff of gas or smoke must be absorbed, so that the suction becomes important at the exit of the oven, it is first necessary to partially empty the filters, the combustion chamber and the pipes in order to reduce the pressure to the inlet of the suction device. It can take 30 seconds, which is very long.

Le brevet français n" 79-21972 propose un procédé et un dispositif d'aspiration de gaz d'un four à arc qui remédie partiellement à ces inconvénients. Ce procédé utilise un dispositif dans lequel l'étage d'émission est muni d'un organe de réglage de la perte de charge piloté par la pression dans le four ; la canalisation reliant la hotte à la chambre de combustion étant équipée d'un organe de réglage de la perte de charge pilotée par la pression à l'entrée de la hotte. Ce dispositif à double régulation de pression dans des endroits aussi proches l'un de l'autre sur le circuit d'évacuation des fumées peut présenter l'inconvénient d'une certaine instabilité, notamment à l'occasion de variations brutales du régime de fonctionnement du four. French Patent No. 79-21972 proposes a method and a device for suction of gas from an arc furnace which partially remedies these drawbacks. This method uses a device in which the emission stage is provided with a pressure drop regulator controlled by the pressure in the furnace; the pipe connecting the hood to the combustion chamber being equipped with a pressure drop regulator controlled by the pressure at the inlet of the hood This device with double pressure regulation in places as close to each other on the smoke evacuation circuit can have the disadvantage of a certain instability, in particular on the occasion of sudden variations in the operating regime. oven operation.

Le but de l'invention est de proposer un dispositif de captage de gaz ou de fumées émis par un four à arc électrique qui puisse fonctionner sur une très large plage de débit, en particulier à très bas débit et à très haut débit, qui ait un temps de réponse très court et qui ait des régimes de fonctionnement stables. The object of the invention is to propose a device for capturing gas or fumes emitted by an electric arc furnace which can operate over a very wide flow range, in particular at very low flow rate and at very high flow rate, which has a very short response time and which has stable operating regimes.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de captage des gaz ou fumées émis par un four à arc électrique qui comporte une enceinte dans laquelle on réalise la fusion et/ou la transformation d'une charge métallurgique, avec production de gaz ou fumées, et un étage d'émission de gaz ou fumées à l'extérieur du four, en communication avec l'enceinte du four, le dispositif de captage comprenant une hotte d'aspiration des gaz ou fumées dans l'étage d'émission du four, une chambre de combustion des gaz ou fumées, un filtre et un ventilateur ayant une partie d'aspiration, reliés en série et dans cet ordre par une première canalisation joignant la hotte d'aspiration et la chambre de combustion, une seconde canalisation joignant la chambre de combustion et le filtre et une troisième canalisation joignant le filtre au ventilateur, caractérisé en ce qu'il comporte - un premier organe de réglage de perte de charge disposé dans la première canalisation commandé par un premier moyen de régulation, relié pour son pilotage, à un capteur de pression disposé dans l'enceinte du four, au voisinage de l'étage d'émission, - une canalisation additionnelle reliée à la troisième canalisation à l'une de ses extrémités et débouchant à l'air libre à son autre extrémité, - et un second organe de réglage de perte de charge disposé dans la canalisation additionnelle et commandé par un second moyen de régulation relié, pour son pilotage, à un capteur de pression disposé dans la troisième canalisation à proximité de la partie d'aspiration du ventilateur. To this end, the subject of the invention is a device for capturing the gases or fumes emitted by an electric arc furnace which comprises an enclosure in which the metallurgical charge is melted and / or transformed, with the production of gas or smoke, and a gas or smoke emission stage outside the oven, in communication with the oven enclosure, the capture device comprising a gas or smoke suction hood in the emission stage of the oven, a gas or smoke combustion chamber, a filter and a fan having a suction part, connected in series and in this order by a first pipe joining the suction hood and the combustion chamber, a second pipe joining the combustion chamber and the filter and a third pipe joining the filter to the fan, characterized in that it comprises - a first pressure drop adjustment member arranged in the first pipe controlled by p ar a first regulation means, connected for its control, to a pressure sensor arranged in the enclosure of the furnace, in the vicinity of the emission stage, - an additional pipe connected to the third pipe to one of its ends and opening into the open air at its other end, - and a second pressure drop adjustment member disposed in the additional pipe and controlled by a second regulating means connected, for its control, to a pressure sensor arranged in the third pipe near the suction part of the fan.

Les organes de réglage de perte de charge peuvent être des vannes papillon ou des ventelles et le ventilateur peut être un ventilateur centrifuge. The pressure drop adjustment members can be butterfly valves or louvers and the fan can be a centrifugal fan.

La régulation de l'organe de réglage de perte de charge situé dans la première canalisation reliant la hotte de captage et la chambre de combustion maintient la pression à l'intérieur du four au voisinage de la pression atmosphérique à l'extérieur dudit four. The regulation of the pressure drop adjustment member located in the first pipe connecting the collection hood and the combustion chamber maintains the pressure inside the oven near atmospheric pressure outside said oven.

La régulation de l'organe de réglage de la perte de charge situé dans la canalisation additionnelle maintient la pression à l'aspiration du ventilateur au voisinage de la pression correspondant au débit maximal dudit ventilateur.  The regulation of the pressure drop adjustment member located in the additional pipe maintains the pressure at the intake of the fan in the vicinity of the pressure corresponding to the maximum flow rate of said fan.

L'invention est également relative à un four électrique à arc équipé d'un dispositif de captage des gaz ou fumées selon l'invention. The invention also relates to an electric arc furnace equipped with a device for collecting gases or fumes according to the invention.

L'invention va maintenant être décrite plus en détail en regard de l'unique figure annexée qui représente, de manière schématique, un four à arc équipé du dispositif de captage selon l'invention. The invention will now be described in more detail with reference to the single appended figure which schematically represents an arc furnace equipped with the capture device according to the invention.

Le four à arc 2 muni de trois électrodes de voûte 3 dont une seule est représentée, délimite une enceinte 21 (ou laboratoire) destinée à recevoir la charge métallique à fondre 22 et comporte un étage d'émission de gaz ou de fumées 4 constitué d'un trou dans la voûte 23 et d'un élément de canalisation. Ce four est équipé d'un dispositif de captation des fumées selon l'invention et repéré par la référence générale 1. Ce dispositif comporte une hotte 5 située en regard de l'étage d'émission 4. The arc furnace 2 provided with three vault electrodes 3 of which only one is shown, delimits an enclosure 21 (or laboratory) intended to receive the metal charge to be melted 22 and comprises a stage for emitting gas or fumes 4 consisting of 'a hole in the roof 23 and a channeling element. This oven is equipped with a smoke capture device according to the invention and identified by the general reference 1. This device includes a hood 5 located opposite the emission stage 4.

Cette hotte est reliée par une canalisation 6 à une chambre de combustion 7 reliée par une canalisation 8 à des filtres 9 reliés par la canalisation 10 à un ventilateur 11. La canalisation 6 est munie d'un organe de réglage de la perte de charge constitué par exemple par une vanne papillon ou par une ventelle. Cet organe 12 est commandé par une régulation 13 pilotée par un capteur de pression 14 situé dans le four, au voisinage de l'étage d'émission 4. Sur la canalisation 10 est connectée une canalisation additionnelle 15 d'aspiration d'air ouverte à l'atmosphère. Cette canalisation additionnelle est munie d'un organe de réglage de la perte de charge 16 constitué par exemple d'une vanne papillon ou d'une ventelle. Cet organe 16 est commandé par une régulation 17 pilotée par un capteur de pression 18 situé au voisinage de l'aspiration du ventilateur 11.This hood is connected by a line 6 to a combustion chamber 7 connected by a line 8 to filters 9 connected by the line 10 to a fan 11. The line 6 is provided with a pressure drop adjustment member constituted for example by a butterfly valve or by a louver. This member 12 is controlled by a regulation 13 controlled by a pressure sensor 14 located in the oven, in the vicinity of the emission stage 4. On the pipe 10 is connected an additional pipe 15 for air suction open to the atmosphere. This additional pipe is provided with a pressure drop adjustment member 16 consisting for example of a butterfly valve or a louver. This member 16 is controlled by a regulation 17 controlled by a pressure sensor 18 located in the vicinity of the suction of the fan 11.

En fonctionnement : - la régulation 13 ajuste la position de l'organe 12 de telle sorte que la pression dans le four reste au voisi nage de la pression atmosphérique à l'extérieur du four ; en l'absence d'émission importante de gaz ou de fumée, l'organe 12 est presque fermé ; lorsqu'il y a émission importante de gaz, cet organe est ouvert en grand, - la régulation 16 maintient la pression à l'aspiration du ventilateur au niveau correspondant au débit maximum du ventilateur ; celà correspond à un écart de pression avec la pression atmosphérique faible ; lorsque le débit provenant du four est faible, l'organe 16 est presque fermé et inversement. In operation: - the regulation 13 adjusts the position of the member 12 so that the pressure in the oven remains in the vicinity of atmospheric pressure outside the oven; in the absence of significant emission of gas or smoke, the member 12 is almost closed; when there is a significant emission of gas, this member is opened wide, - the regulator 16 maintains the pressure at the intake of the fan at the level corresponding to the maximum flow rate of the fan; this corresponds to a pressure difference with the low atmospheric pressure; when the flow rate from the furnace is low, the member 16 is almost closed and vice versa.

Lorsque l'émission de gaz est faible, ce dispositif peut fonctionner de façon stable avec un débit très faible à l'aspiration de la hotte 5 et la pression en aval de l'organe 12 est faible ; la pression dans le four est maintenue au voisinage de la pression atmosphérique. When the gas emission is low, this device can operate stably with a very low flow rate at the suction of the hood 5 and the pressure downstream of the member 12 is low; the pressure in the oven is maintained near atmospheric pressure.

Si une bouffée de gaz ou de fumée apparaît brutalement, l'organe 12 s'ouvre brutalement. Comme la pression est faible dans la partie aval de la canalisation 6, dans la chambre de combustion 7, dans la canalisation 8, dans le filtre 9 et dans la canalisation 10, la bouffée de gaz ou de fumées est aspirée dans le dispositif 1, et le temps de réponse du four est très court. On a constaté des temps de réponse de 1 seconde contre 30 secondes pour les dispositifs classiques. If a puff of gas or smoke suddenly appears, the member 12 suddenly opens. As the pressure is low in the downstream part of the pipe 6, in the combustion chamber 7, in the pipe 8, in the filter 9 and in the pipe 10, the puff of gas or smoke is sucked into the device 1, and the response time of the oven is very short. Response times of 1 second have been observed, compared to 30 seconds for conventional devices.

Lorsque le régime permanent est atteint, l'or- gane 12 est ouvert et l'organe 16 est fermé ; toute la capacité du ventilateur est utilisée pour extraire les gaz ou fumées émis par le four. When the steady state is reached, the member 12 is open and the member 16 is closed; the full capacity of the fan is used to extract the gases or fumes emitted by the oven.

I1 est clair que, en fin d'émission de gaz, l'organe 12 peut se refermer très rapidement et maintenir un débit d'aspiration à la hotte très faible, ce qui évite d'abaisser la pression dans le four ; progressivement l'organe 16 s'ouvre. It is clear that, at the end of the gas emission, the member 12 can close very quickly and maintain a very low suction flow rate in the hood, which avoids lowering the pressure in the oven; gradually the member 16 opens.

Le dispositif selon l'invention permet ainsi d'obtenir un fonctionnement stable sur une très large plage de débits à l'aspiration de la hotte ; son temps de réponse est très court. Ceci permet tout à la fois de bien réguler la pression dans le four, d'éviter les entrées d'air parasites, lorsque les émissions de gaz ou de fumées sont faibles et de bien aspirer les gaz ou les fumées lorsque leur production augmente brutalement.  The device according to the invention thus makes it possible to obtain stable operation over a very wide range of flow rates at the suction of the hood; its response time is very short. This allows both to properly regulate the pressure in the oven, to avoid parasitic air inlets, when the gas or smoke emissions are low and to properly suck up the gases or fumes when their production increases suddenly.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1.- Dispositif de captage des gaz ou fumées émis par un four à arc électrique (2) qui comporte une enceinte dans laquelle on réalise la fusion et/ou la transformation d'une charge métallurgique, avec production de gaz ou fumées et un étage d'émission (4) de gaz ou fumées à l'extérieur du four (2), en communication avec l'enceinte du four, le dispositif de captage comprenant une hotte d'aspiration (5) des gaz ou fumées dans l'étage d'émission (4) du four (2), une chambre de combustion (7) des gaz ou fumées, un filtre (9) et un ventilateur (11) ayant une partie d'aspiration, reliés en série et dans cet ordre par une première canalisation (6) joignant la hotte d'aspiration (5) et la chambre de combustion (7), une seconde canalisation (8) joignant la chambre de combustion (7) et le filtre (9) et une troisième canalisation (10) joignant le filtre (9) au ventilateur (11), caractérisé en ce qu'il comporte - un premier organe de réglage de perte de charge (12) disposé dans la première canalisation (6) commandé par un premier moyen de régulation (13), relié pour son pilotage, à un capteur de pression (14) disposé dans l'enceinte du four (2), au voisinage de l'étage d'émission (4), - une canalisation additionnelle (15) reliée à la troisième canalisation (10) à l'une de ses extrémités et débouchant à l'air libre à son autre extrémité, - et un second organe de réglage de perte de charge (16) disposé dans la canalisation additionnelle (15) et commandé par un second moyen de régulation (17) relié, pour son pilotage, à un capteur de pression (18) disposé dans la troisième canalisation (10) à proximité de la partie d'aspiration du ventilateur (11). 1.- Device for collecting gases or fumes emitted by an electric arc furnace (2) which comprises an enclosure in which the melting and / or transformation of a metallurgical charge is carried out, with production of gases or fumes and a stage emission (4) of gas or smoke outside the oven (2), in communication with the oven enclosure, the capture device comprising a suction hood (5) of gas or smoke in the floor emission (4) of the oven (2), a combustion chamber (7) of gases or fumes, a filter (9) and a fan (11) having a suction part, connected in series and in this order by a first line (6) joining the suction hood (5) and the combustion chamber (7), a second line (8) joining the combustion chamber (7) and the filter (9) and a third line (10 ) joining the filter (9) to the fan (11), characterized in that it comprises - a first pressure drop adjustment member (12) arranged at in the first pipe (6) controlled by a first regulating means (13), connected for its control, to a pressure sensor (14) arranged in the enclosure of the furnace (2), in the vicinity of the floor of emission (4), - an additional pipe (15) connected to the third pipe (10) at one of its ends and opening into the open air at its other end, - and a second pressure drop adjustment member (16) disposed in the additional pipe (15) and controlled by a second regulating means (17) connected, for its control, to a pressure sensor (18) arranged in the third pipe (10) near the part d fan (11). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier organe de réglage de perte de charge (12) situé dans la première canalisation (6) reliant la hotte (5) à la chambre de combustion (7) est une vanne papillon ou une ventelle. 2.- Device according to claim 1, characterized in that the first pressure drop adjustment member (12) located in the first pipe (6) connecting the hood (5) to the combustion chamber (7) is a valve butterfly or a lizard. 3.- Dispositif selon la revendication 1, ca ractérisé en ce que le second organe de réglage de la perte de charge (16) situé dans la canalisation additionnelle (15) est une vanne papillon ou une ventelle. 3.- Device according to claim 1, ca acterized in that the second pressure drop adjustment member (16) located in the additional pipe (15) is a butterfly valve or a louver. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le ventilateur (11) est un ventilateur centrifuge. 4.- Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the fan (11) is a centrifugal fan. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moyen de régulation (13) du premier organe de réglage (12) de la perte de charge situé dans la première canalisation (6) reliant la hotte de captage (5) et la chambre de combustion (7) maintient la pression à l'intérieur du four (2) au voisinage de la pression atmosphérique à l'extérieur dudit four. 5.- Device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the regulating means (13) of the first adjusting member (12) of the pressure drop located in the first pipe (6) connecting the hood capture (5) and the combustion chamber (7) maintains the pressure inside the oven (2) in the vicinity of atmospheric pressure outside said oven. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moyen de régulation (17) du second organe de réglage (16) de la perte de charge situé dans la canalisation additionnelle (15) maintient la pression à l'aspiration du ventilateur (11) au voisinage de la pression correspondant au débit maximal dudit ventilateur (11). 6.- Device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the regulating means (17) of the second adjusting member (16) of the pressure drop located in the additional pipe (15) maintains the pressure when the fan (11) is drawn in the vicinity of the pressure corresponding to the maximum flow rate of said fan (11). 7.- Four à arc électrique équipé d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.  7. An electric arc furnace equipped with a device according to any one of claims 1 to 6.
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