FR2720078A1 - Procédé et dispositif de postcombustion des fumées d'un cubilot. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de postcombustion des fumées d'un cubilot (10) en partie inférieure duquel, au moyen d'un premier agencement d'injection d'air (20), on injecte de l'air de combustion pour le traitement de la charge. Selon ce procédé, au moyen d'un deuxième agencement d'injection d'air (30) situé au-dessus dudit premier agencement (20), on injecte de l'air de postcombustion dans le cubilot (10) pour la combustion du monoxyde de carbone contenu dans les fumées issues du traitement de la charge. On injecte de l'air de postcombustion au moins à un niveau (N1) dit "inférieur" situé, dans la charge solide, en-dessous du niveau de chargement (NC), et à un niveau (N4) dit "supérieur", situé légèrement au-dessus du niveau de chargement (NC) et en dessous du seuil de chargement (S). On injecte au niveau inférieur (N1) un débit d'air de postcombustion en défaut par rapport à la teneur des fumées en monoxyde de carbone à ce niveau, et on injecte au niveau supérieur (N4) un débit d'air de postcombustion au moins suffisant par rapport à la teneur des fumées en monoxyde de carbone à ce niveau. L'invention concerne également un dispositif permettant de mettre en œuvre un tel procédé.

Description

La présente invention concerne un procédé de postcombustion des fumées d'un cubilot présentant une colonne de charge s'étendant vers le haut jusqu'à un niveau de chargement et dans laquelle, au moyen d'un premier agencement d'injection d'air situé en partie inférieure du cubilot, on injecte de l'air de combustion pour le traitement de la charge.

Selon ce procédé, au moyen d'un deuxième agencement d'injection d'air situé au-dessus dudit premier agencement, on injecte de l'air de postcombustion dans le cubilot pour la combustion du monoxyde de carbone contenu dans les fumées issues du traitement de la charge.

Par cubilot, on désigne un appareil de fusion qui utilise la combustion du coke, introduit avec des charges métalliques, pour l'élaboration de fonte.

Le coke et les charges métalliques sont introduits par couches dans la colonne de charge et constituent ce que l'on désignera simplement dans la suite par le mot charge. Le traitement de la charge comprend donc la combustion du coke et la fusion des charges métalliques. La combustion est entretenue par de l'air comburant que l'on injecte au moyen du premier moyen d'injection.

Le traitement de la charge est générateur de fumées à teneur relativement forte en monoxyde de carbone, généralement de l'ordre de 8 à 18% selon les conditions de marche du cubilot.

Pour éviter la pollution et réduire les risques d'explosion dans les installations de captation placées en aval, il est souhaitable de réduire le taux de monoxyde de carbone dans les fumées avant leur rejet dans l'atmosphère.

De plus, le monoxyde de carbone constitue une source potentielle d'énergie thermique qu'il est souhaitable de mettre à profit.

A la fois pour détruire le monoxyde de carbone et en récupérer le potentiel d'énergie, on a déjà tenté d'en réaliser la combustion.

Une solution consistant à prévoir, en aval du cubilot, une chambre de combustion spécifique pour le monoxyde de carbone n'est pas toujours envisageable, dans la mesure où les coûts d'installation et d'exploitation d'une telle chambre sont relativement élevés et ne sont pas équilibrés par le gain en énergie.

On a par ailleurs déjà tenté de réaliser la combustion du monoxyde de carbone dans le cubilot, au-dessus du seuil de chargement, mais cette combustion est irrégulière car elle est perturbée par l'appel d'air du gueulard.

En outre, cette solution ne permet pas de récupérer l'énergie de la combustion pour le traitement de la charge.

Une troisième solution, qui tente de récupérer l'énergie de combustion du monoxyde de carbone, consiste à la réaliser dans les fumées encore présentes dans la colonne de charge, au-dessus de la zone de combustion. On réalise ainsi un préchauffage de la charge entre la zone de combustion et le niveau de chargement, préchauffage qui permettra par la suite, pour le traitement de la charge, de limiter les dépenses en énergie.

Lorsque l'on utilise cette troisième solution, les fumées sortant de la charge sont relativement froides et présentent une teneur en monoxyde de carbone diminuée, ce qui nuit à leur inflammabilité et favorise l'encrassement des dépoussiéreurs éventuellement disposés sur leur trajet avant leur rejet dans l'atmosphère. De plus, un apport d'air comburant mal géré dans la charge risque d'entraîner non seulement la combustion du monoxyde de carbone des fumées, mais aussi un début de combustion du coke présent dans la charge ce qui risque d'entraîner des amorces de fusion précoce qui sont nuisibles au traitement ultérieur de la charge en partie inférieure du cubilot et qui, de toute façon, entraînent une reformation de monoxyde de carbone.

La présente invention se propose de résoudre les inconvénients précités et vise à réaliser une combustion du monoxyde de carbone des fumées qui permette de réduire de manière importante les rejets atmosphériques de monoxyde de carbone et constitue une source d'énergie pour le préchauffage de la charge avant son traitement dans le cubilot, en améliorant ainsi le rendement énergétique de l'installation et en économisant du coke.

Ce but est atteint grâce au fait que l'on injecte de l'air de postcombustion au moins à un niveau dit "inférieur" situé, dans la charge solide, en dessous du niveau de chargement, et à un niveau dit "supérieur", situé légèrement au-dessus du niveau de chargement et dessous du seuil de chargement, que l'on injecte au niveau inférieur un débit d'air de postcombustion en défaut par rapport à la teneur des fumées en monoxyde de carbone à ce niveau, et que l'on injecte au niveau supérieur un débit d'air de postcombustion au moins suffisant par rapport à la teneur des fumées en monoxyde de carbone à ce niveau.

Le fait d'injecter au niveau inférieur un débit d'air de postcombustion en défaut par rapport à la teneur des fumées en monoxyde de carbone à ce niveau, signifie que le flux d'air comburant servant à la postcombustion, injecté depuis le niveau inférieur, est insuffisant pour entretenir totalement la combustion du monoxyde de carbone à partir de ce niveau. Une partie du monoxyde de carbone non brûlé dans la charge atteindra donc le niveau supérieur, situé au-dessus du niveau de chargement, et sa combustion sera entretenue par l'air de postcombustion injecté à ce niveau supérieur.

Cette combustion des fumées au niveau supérieur est régulière puisqu'elle s'opère entre le niveau de chargement et le seuil de chargement (ce dernier se situant à la partie inférieure du gueulard), dans un espace qui s'apparente à une chambre de combustion non influencée par l'appel d'air du gueulard, qui n'est sensible qu'à partir du seuil de chargement.

Les fumées sortant du cubilot et soumises à dépoussiérage contiendront moins de matière carbonée et très peu de monoxyde de carbone, ce qui facilitera leur traitement. De plus, une partie de l'énergie de combustion de la fraction du monoxyde de carbone brûlée dans la charge solide est récupérée et permet de constituer un espace de préchauffage dans la partie haute de la colonne de charge apportant, entre autres avantages, celui d'autoriser une économie de coke pour le traitement ultérieur de la charge.Cet espace de préchauffage, dans lequel la température peut atteindre des niveaux élevés, modifie favorablement les échanges thermiques et les réactions physico-chimiques dans la colonne de charge et accroît les possibilités du cubilot en ce qui concerne les enfournements (possibilité d'utiliser des matériaux plus difficiles à fondre), la production horaire (qui est accrue) et la qualité de la fonte produite (température plus élevée, recarburation favorisée).

Le fait d'injecter au niveau inférieur un débit d'air comburant de postcombustion insuffisant pour brûler la totalité du monoxyde de carbone des fumées permet aussi de limiter les risques, précédemment évoqués, de provoquer un début de combustion du coke dans la charge solide ce qui présente les inconvénients déjà cités.

De manière avantageuse, on entretient un débit d'air sensiblement constant à chaque niveau d'injection d'air de postcombustion. On réalise en effet une régulation adaptée des quantités d'air injectées, ce qui permet d'éviter de subir les effets de variations de pertes de charge qui pourraient apparaître dans l'alimentation en air comburant et, notamment, d'éviter l'apparition d'un débit local et momentané excessif en oxygène comburant dans la charge solide, ce qui risquerait de provoquer un début de combustion du coke.

L'invention concerne également un dispositif de postcombustion des fumées d'un cubilot présentant une colonne de charge s'étendant vers le haut jusqu'à un niveau de chargement et comprenant, en partie inférieure, un premier agencement d'air, destiné à injecter de l'air de combustion pour le traitement de la charge. Le dispositif de postcombustion comprend un deuxième agencement d'injection d'air, situé au-dessus du premier agencement et destiné à injecter de l'air de postcombustion pour la combustion du monoxyde de carbone des fumées issues du traitement de la charge.

Comme on l'a indiqué précédemment, un premier type connu d'installation comprenait une chambre spécifique pour la combustion du monoxyde de carbone ce qui, dans la plupart des cas, n'était pas économiquement viable. Dans une autre installation connue, le deuxième agencement d'injection d'air était situé au-dessus du seuil de chargement, ce qui ne permettait pas de récupérer l'énergie de postcombustion. Dans un troisième type connu d'installation, le deuxième agencement d'injection d'air était situé dans la charge solide, ce qui donnait lieu à des fumées difficiles à dépoussiérer et risquait de provoquer des débuts de combustion locale du coke dans la charge solide, nuisibles au traitement ultérieur de cette charge.

Le dispositif selon l'invention se propose de résoudre les inconvénients des installations précitées.

Dans ce but, le deuxième agencement d'injection d'air comporte au moins une rangée inférieure d'injection située à un niveau dit "inférieur", en dessous du niveau de chargement et à une hauteur où la charge est solide, et une rangée supérieure d'injection située à un niveau dit "supérieur", légèrement au-dessus du niveau de chargement et en-dessous du seuil de chargement. De plus, la rangée inférieure injecte un débit d'air déterminé, en défaut par rapport à la teneur des fumées en monoxyde de carbone au niveau inférieur, et la rangée supérieure injecte un débit d'air déterminé, au moins suffisant par rapport à la teneur des fumées en monoxyde de carbone au niveau supérieur.

De manière avantageuse, le dispositif comporte des moyens pour entretenir un débit d'air sensiblement constant à chaque niveau d'injection du deuxième agencement.

L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation indiqués à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels:
- la figure 1 représente un cubilot équipé d'un dispositif selon l'invention,
- la figure 2 montre schématiquement une installation de distribution d'air de postcombustion reliée à deux cubilots,
- la figure 3 montre schématiquement un dispositif selon l'invention équipant un cubilot,
- la figure 4 présente la distribution des buses d'injection de l'air de postcombustion aux différents niveaux d'injection.

La figure 1 montre un cubilot 10 qui présente une colonne de charge 12 s'étendant, depuis sa partie inférieure, jusqu'à un niveau de chargement
NC, symbolisé par des traits ponctués. La colonne de charge est constituée par la portion de la cavité interne du cubilot qui s'étend, depuis le bas de ce dernier, jusqu'au niveau de chargement. Au-dessus de ce niveau NC, le cubilot comporte un gueulard 14 par lequel, par exemple au moyen d'un couloir vibrant 16, on déverse dans le cubilot une charge alternativement constituée de charges métalliques et de coke. La partie inférieure du gueulard 14 délimite le seuil de chargement S. Une sonde de niveau 18 est disposée à la hauteur du niveau de chargement NC, pour vérifier le remplissage correct du cubilot 10.

En partie inférieure du cubilot, c'est-à-dire aussi en partie inférieure de la colonne de charge, se trouve un premier agencement 20 d'injection d'air comburant servant au traitement de la charge. De manière connue, ce premier agencement 20 peut comporter, selon la technique de la double rangée de tuyères, des tuyères supérieures 22 et inférieures 24 reliées à des boîtes à vent.

Il est à noter que la rangée supérieure de tuyères 22, généralement située environ 1 m au-dessus de la rangée inférieure, se trouve dans la zone de combustion, ou tout au moins au voisinage de cette dernière, et ne constitue pas un agencement de post-combustion mais concourt à l'entretien de la combustion de la charge. Elle peut toutefois permettre de brûler du monoxyde de carbone, mais en très faible quantité. Sous le premier agencement 20, se situe l'ensemble 26 constitué par le creuset et les trous de coulée de la fonte.

Au-dessus du premier agencement 20, est disposé un deuxième agencement 30 d'injection d'air, par lequel on injecte de l'air de postcombustion dans le cubilot pour la combustion du monoxyde de carbone contenu dans les fumées issues du traitement de la charge. Le deuxième agencement 30 représenté sur la figure 1 comporte quatre rangées successives d'injection d'air de postcombustion respectivement situées aux niveaux N1, N2, N3 et N4.

Seules les rangées inférieure, située au niveau N1, et supérieure, située au niveau N4, sont toujours présentes dans le dispositif selon l'invention. Le niveau inférieur N1 se situe en dessous du niveau de chargement NC et à une hauteur du cubilot où la charge est encore solide, c'est-à-dire à une distance suffisante de la partie basse du cubilot où est réalisé le traitement de la charge. Le niveau supérieur N4 se situe, quant à lui, en dessous du seuil de chargement S (par exemple à 2 m sous celui-ci) et légèrement (par exemple une dizaine de centimètres) au-dessus du niveau du chargement NC. L'air injecté par la rangée du niveau supérieur N4 permet donc d'entretenir la fin de combustion du monoxyde de carbone présent dans les fumées juste à leur sortie de la charge.De plus, L'espace délimité par le niveau N4 et le seuil de chargement S présente un volume convenable, adapté à la combustion des fumées libres.

Le niveau supérieur N4 étant ainsi fixé, on détermine le niveau inférieur N1 de telle sorte que la hauteur H qui sépare ces deux niveaux N1 et N4 soit suffisante pour donner lieu à un espace de préchauffage relativement important. On a donc intérêt à choisir le niveau N1 suffisamment bas dans le cubilot, mais dans une région où la charge à traiter est encore solide.

Par ailleurs, la température qui règne à l'intérieur du cubilot augmente vers sa partie inférieure. Par conséquent, si le niveau inférieur d'injection d'air de postcombustion est choisi trop bas, il risque de se trouver dans une région où les températures sont très élevées et où l'injection d'air, même selon un débit très faible, risque de provoquer non seulement la combustion du monoxyde de carbone mais aussi celle du coke, ce que l'on cherche à éviter. Pour obtenir la combustion du monoxyde de carbone, il faut bien sûr que la température qui règne au niveau N1 se trouve dans le domaine d'inflammabilité dans l'air de ce gaz.

Pour toutes ces raisons, il convient de choisir le niveau inférieur d'injection d'air de postcombustion à une hauteur du cubilot correspondant à une température des fumées voisine de 650 à 700iC.

La rangée inférieure d'injection, située au niveau N1, injecte un débit d'air de postcombustion déterminé, en défaut par rapport à la teneur des fumées en monoxyde de carbone à ce niveau N1. En revanche, la rangée supérieure qui se situe au niveau N4 injecte un débit d'air déterminé, au moins suffisant par rapport à la teneur des fumées en monoxyde de carbone à ce niveau N4. On s'assure ainsi que la totalité ou la quasi totalité du monoxyde de carbone est effectivement brûlée.

De préférence, le débit d'air injecté au niveau supérieur N4 est même en excès par rapport à la teneur des fumées en monoxyde de carbone à ce niveau, ce qui, outre la combustion de ce gaz, permet une destruction de particules ou vésicules imbrûlées entraînées par les fumées.

De préférence, le deuxième agencement 30 comporte au moins une rangée intermédiaire (deux dans l'exemple représenté), située à un niveau dit "intermédiaire" (N2 et N3), entre le niveau inférieur N1 et le niveau supérieur N4 et en dessous du niveau de chargement NC. La ou les rangées intermédiaires injectent un débit d'air déterminé, en défaut par rapport à la teneur des fumées en monoxyde de carbone à son ou à leur niveau. Pour les raisons déjà évoquées, et dans la mesure où les rangées intermédiaires se trouvent encore dans la charge solide, il importe en effet de ne pas injecter trop d'air, de manière à éviter le début de combustion du coke.

De manière avantageuse, chacun des niveaux d'injection N2, N3 ou
N4 du deuxième agencement 30, hormis le niveau inférieur N1, est situé au voisinage de la hauteur de fin de la combustion du monoxyde de carbone des fumées provoquée par l'air injecté au niveau immédiatement inférieur.

Ainsi, le débit d'air injecté au niveau N1 étant tout juste suffisant pour provoquer la combustion d'une fraction seulement du monoxyde de carbone, la combustion sous l'effet de l'air injecté à ce niveau N1 n'aura lieu que sur une certaine hauteur du cubilot.

Le niveau N2 est donc tel que la hauteur qui le sépare du niveau N1 est sensiblement égale à cette hauteur de combustion partielle, de telle sorte que l'air injecté au niveau N2 prend le relais de l'air injecté au niveau N1. De même, le niveau N3 est déterminé de telle sorte que l'air injecté à ce niveau prenne le relais de l'air injecté au niveau N2, et le niveau N4 est déterminé de telle sorte que l'air injecté à ce niveau prenne le relais de l'air injecté au niveau N3.

En fait, I'air injecté au niveau N1 permet seulement de brûler une fraction du monoxyde de carbone des fumées, de sorte que la teneur en monoxyde de carbone au niveau situé immédiatement au-dessus correspond à la fraction imbrûlée. A chacun des niveaux d'injection qui se trouvent dans la charge, on injecte un débit d'air insuffisant pour brûler la totalité du monoxyde de carbone, de sorte que, jusqu'au niveau supérieur, il subsiste une teneur en monoxyde de carbone correspondant à la fraction restée imbrûlée. Le débit d'air au niveau supérieur est en excès, ce qui signifie que la quantité totale d'air injecté est en excès par rapport à la teneur des fumées en monoxyde de carbone.

La totalité du monoxyde de carbone, et même certains imbrûlés du traitement de la charge, peuvent ainsi être brûlés lors de la postcombustion.

En référence à la figure 2, on décrit maintenant la distribution de l'air dans le deuxième agencement.

La figure 2 montre, représentés très schématiquement, deux cubilots 10 et 10' respectivement équipés d'un premier agencement de distribution d'air 20, 20' comprenant une boîte à vent 21, 21' et d'un deuxième agencement de distribution d'air 30, 30' comprenant une boîte à vent inférieure 32, 32', au moins raccordée à la rangée inférieure d'injection, et une boîte à vent supérieure 34, 34' au moins raccordée à la rangée supérieure d'injection. Ces deux cubilots 10 et 10' sont destinés à fonctionner alternativement et le deuxième agencement d'injection 30 et 30' de chacun d'entre eux est raccordé à une distribution d'air.

Pour distribuer l'air de postcombustion, le dispositif comprend un générateur 36 d'air sous pression tel qu'un ventilateur. L'air est mis en circulation dans le sens indiqué par la flèche F à l'entrée de ce générateur 36.

Ce générateur est relié au deuxième agencement par l'intermédiaire de conduites de circulation d'air. Directement en aval du générateur, se trouve une vanne d'arrêt 38 que l'on peut fermer lorsque l'on ne désire pas mettre le dispositif de postcombustion en fonctionnement. En aval de cette vanne 38, le système de distribution d'air comporte une première conduite 40 destinée à transporter l'air de postcombustion au moins vers la rangée inférieure d'injection du deuxième agencement et une deuxième conduite 42 destinée à transporter l'air au moins vers la rangée supérieure du deuxième agencement. En fonction du nombre de rangées intermédiaires et du mode de connexion de celles-ci aux boîtes à vent, on peut prévoir un nombre supérieur de conduites en aval de la vanne d'arrêt.

Deux cubilots étant présents, la première conduite 40 se divise en une première branche 41 raccordée à la boîte à vent inférieure 32 du premier cubilot 10 et une deuxième branche 41' raccordée à la boîte à vent inférieure 32' du cubilot 10'. De même, la deuxième conduite 42 se divise en une première branche 43 raccordée à la boîte à vent supérieure 34 du cubilot 10 et en une deuxième branche 43' raccordée à la boîte à vent supérieure 34' du deuxième cubilot 10'. Des vannes d'isolement 44, 44', 46 et 46' sont respectivement prévues sur les branches 41, 41', 43 et 43' pour sélectivement distribuer l'air au deuxième agencement de l'un ou l'autre des cubilots.

Par exemple, lorsque le deuxième agencement 30' du cubilot 10' fonctionne, les vannes 44 et 46 sont fermées, tandis que les vannes 44' et 46' sont ouvertes.

Comme on l'a indiqué précédemment, le dispositif comporte avantageusement les moyens pour entretenir un débit d'air sensiblement constant à chaque niveau d'injection du deuxième agencement Ces moyens comprennent des moyens de mesure de la pression de l'air circulant dans ce système, au moins une vanne de régulation placée sur ce système et des moyens de commande de cette vanne en fonction des données transmises par les moyens de mesure de la pression.

Dans l'exemple représenté sur la figure 2, les distributions haute et basse 40 et 42 sont relativement indépendantes et comportent chacune un capteur de pression 48, 50, une vanne de régulation 52, 54 et un système de commande de cette vanne 53, 55. Dans certains cas, on peut également ne prévoir qu'un seul capteur de pression en aval de la vanne d'arrêt 38, et une seule vanne de régulation associée à un moyen de commande.

Le deuxième agencement 30 est avantageusement relié au premier agencement 20 par une tubulure de sécurité 56, mieux visible sur la figure 3.

Dans l'exemple représenté, la tubulure de sécurité 56 relie entre elles la ou les boîtes à vent 32, 34 du deuxième agencement 30 et la boîte à vent 21 du premier agencement 20.

En cas de non fonctionnement du deuxième agencement 30, la tubulure 56 entretient un faible débit d'air dans ce dernier et évite le retour des fumées de combustion dans le système de distribution d'air de postcombustion.

Si l'on désire faire fonctionner le cubilot sans mettre en oeuvre le dispositif de poscombustion des fumées, il est en effet important d'éviter un retour des fumées de combustion dans le système de distribution de l'air de postcombustion, car un tel retour entraînerait des risques d'explosion.

Pour accroître encore la sécurité, chaque boîte à vent 32, 34 est équipée d'au moins un clapet de sécurité 58, 60. Des clapets similaires peuvent être montés sur les boîtes à vent 32' et 34' lorsqu'elles sont présentes.

Toujours en référence à la figure 3, on voit que le deuxième agencement 30 peut comporter une première et une seconde rangées intermédiaires d'injection respectivement situées aux niveaux intermédiaires
N2 et N3. La rangée inférieure du niveau N1 et la première rangée intermédiaire du niveau N2 sont raccordées à la première boîte à vent 32 tandis que la seconde rangée intermédiaire du niveau N3 et la rangée supérieure du niveau N4 sont raccordées à la seconde boîte à vent 34.

Chaque rangée d'injection comprend des injecteurs d'air disposés autour du fût du cubilot. Les injecteurs comprennent une tuyère de soufflage 62 raccordée par un tube de guidage 64 à leur boîte à vent respective.

En référence à la figure 4 qui montre quatre rangées R1, R2, R3, R4 par des sections respectivement réalisées aux niveaux N1, N2, N3 et N4, on décrit maintenant un exemple de disposition de ces injecteurs. Sur cette figure, les injecteurs sont repérés par des flèches. Pour chaque rangée, les injecteurs sont régulièrement répartis sur la circonférence du fût du cubilot.

La première boîte à vent répartit également l'air entre les injecteurs de la rangée inférieure et de la première rangée intermédiaire tandis que la seconde boîte à vent répartit également l'air entre les injecteurs de la seconde rangée intermédiaire et de la rangée supérieure.

Pour réaliser une zone de préchauffage relativement importante et permettre la combustion du monoxyde de carbone dans la charge solide, le nombre d'injecteurs des rangées au niveau de la charge solide est relativement important. Ainsi, la rangée inférieure R1 comporte quatre injecteurs et les rangées intermédiaires R2 et R3 en comportent trois. Pour permettre une bonne répartition de l'air injecté, les injecteurs des différentes rangées sont décalés angulairement les uns par rapport aux autres.Par exemple, par rapport à une direction donnée, les quatre injecteurs de la rangée R1 sont respectivement disposés selon des angles de 45-, 135-, 225- et 3150. Les injecteurs de la rangée R2 sont quant à eux disposés selon des angles respectifs de 0, 120 et 2400. Ceux de la rangée R3 sont disposés selon des angles de 60, 180 et 3000. Les deux injecteurs de la rangée R4 sont enfin disposés selon des angles de 90 et 2700.

On a vu qu'afin d'éviter un début local de combustion du coke dans la charge solide, le débit d'air délivré par les rangées R1, R2 et R3 doit être en défaut par rapport à la teneur des fumées en monoxyde de carbone.

ll faut toutefois injecter une quantité d'air suffisante pour effectivement initier la combustion de ce monoxyde de carbone. Ainsi, et dans le cas où les injecteurs des rangées R1 et R2 sont raccordés à la première boîte à vent 32 et où les injecteurs des rangées R3 et R4 sont raccordés à la deuxième boîte à vent 34, les débits d'air délivrés par chacune de ces deux boîtes à vent sont différents. Par exemple, on peut obtenir un débit d'air total de 1000 m3 par heure pour le deuxième agencement, la première boîte avant délivrant 800 m3 par heure et la deuxième boîte à vent 200 m3 par heure.Alors, le débit unitaire de chacun des injecteurs des rangées R1 et R2 est de îflème de 800 m3/h et le débit unitaire de chacun des injecteurs des rangées R3 et R4 est de 1/5ème de 200 m3/h.

Ainsi, pour les rangées inférieure R1 et intermédiaires R2, R3, le nombre et la dimension des injecteurs présents à chacune de ces rangées sont déterminés de telle sorte que le débit unitaire de chacun d'entre eux et la vitesse de pénétration de l'air injecté soient suffisants pour permettre la pénétration de l'air dans la charge tout en évitant de favoriser localement un début de combustion de coke.

En vue de favoriser la répartition de l'air injecté avec les gaz des fumées, les injecteurs d'air de chaque rangée présentent avantageusement une inclinaison descendante, comme on le voit sur la figure 3. Cette inclinaison descendante peut être de l'ordre de 200 par rapport à l'horizontale.

A cette inclinaison par rapport à l'horizontale s'ajoute, pour les injecteurs de la rangée supérieure, une inclinaison en oblique par rapport à la verticale, par exemple de l'ordre de 45*, pour donner aux jets d'air un mouvement tournant à l'intérieur du cubilot.

La description détaillée qui vient d'être faite en référence aux dessins permet de mieux comprendre le procédé de postcombustion des fumées d'un cubilot selon l'invention.

Comme on l'a indiqué précédemment, selon ce procédé, on injecte de l'air de postcombustion au moins au niveau inférieur N1 et au niveau supérieur N4. Au niveau inférieur N1, le débit d'air de postcombustion est en défaut par rapport à la teneur des fumées en monoxyde de carbone à ce niveau, tandis qu'au niveau supérieur N4, le débit d'air injecté est au moins suffisant par rapport à la teneur des fumées en monoxyde de carbone à ce niveau.

Dans ce procédé, on entretient avantageusement un débit d'air sensiblement constant à chaque niveau d'injection d'air de postcombustion.

De préférence, et pour non seulement brûler le monoxyde de carbone mais aussi détruire les particules à brûler, le débit total d'air de postcombustion injecté par l'ensemble du deuxième agencement est en excès par rapport au flux total de monoxyde de carbone contenu dans les fumées.

On peut également injecter de l'air de postcombustion à au moins un niveau intermédiaire N2 ou N3 situé, dans la charge solide entre le niveau inférieur N1 et le niveau supérieur N4. Dans ce cas, on injecte à ce niveau intermédiaire un débit d'air de postcombustion en défaut par rapport à la teneur des fumées en monoxyde de carbone à ce niveau.

De préférence, on situe chaque niveau d'injection d'air de postcombustion qui se trouve au-dessus du niveau inférieur N1, au voisinage d'une hauteur de fin de la combustion provoquée par l'air de postcombustion injecté au niveau immédiatement inférieur.

Lorsque l'on désire mettre en oeuvre le procédé de postcombustion dans un cubilot à marche froide, c'est-à-dire un cubilot dans lequel la teneur des fumées en monoxyde de carbone est faible (de l'ordre de 8%), la simple injection d'air de postcombustion au niveau inférieur peut ne pas suffire pour déclencher la combustion du monoxyde de carbone. Dans ce cas, il est nécessaire d'amorcer la combustion de ce gaz au niveau inférieur. On a constaté qu'une fois cette combustion déclenchée au niveau inférieur, elle s'entretient sous l'effet de l'air injecté aux autres niveaux situés dans la charge solide.

La combustion du monoxyde de carbone peut être amorcée de façon naturelle lorsque l'on fait démarrer le procédé de postcombustion dès le début de la fusion qu'on réalise dans le cubilot. En effet, à ce stade de la fusion, la teneur des fumées en monoxyde de carbone est plus élevée qu'en marche stabilisée sous l'effet de la combustion de l'excès de coke de la paillasse d'allumage disposée dans la partie inférieure du cubilot. A cet égard, une hauteur de paillasse un peu augmentée par rapport aux conditions normales est favorable à une meilleure efficacité de la postcombustion.

On peut également amorcer la combustion du monoxyde de carbone artificiellement en introduisant en cours de fusion une fausse charge de coke, qui augmente temporairement la température des fumées et leur teneur en monoxyde de carbone. Après cet amorçage, comme on l'a indiqué précédemment, la postcombustion est auto-entretenue du fait de l'élévation de la température dûe à la combustion du monoxyde de carbone depuis le niveau inférieur, ce qui permet d'obtenir une zone à haute température plus importante et une paillasse de fusion plus haute.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Procédé de postcombustion des fumées d'un cubilot (10) présentant une colonne de charge (12) s'étendant vers le haut jusqu'à un niveau de chargement (NC) et dans laquelle, au moyen d'un premier agencement d'injection d'air (20) situé en partie inférieure du cubilot (10), on injecte de l'air de combustion pour le traitement de la charge, procédé suivant lequel, au moyen d'un deuxième agencement d'injection d'air (30) situé au-dessus dudit premier agencement (20), on injecte de l'air de postcombustion dans le cubilot (10) pour la combustion du monoxyde de carbone contenu dans les fumées issues du traitement de la charge,

caractérisé en ce que l'on injecte de l'air de postcombustion au moins à un niveau (N1) dit "inférieur" situé, dans la charge solide, en-dessous du niveau de chargement (NC), et à un niveau (N4) dit "supérieur", situé légèrement au-dessus du niveau de chargement (NC) et en dessous du seuil de chargement (S),

en ce que l'on injecte au niveau inférieur (N1) un débit d'air de postcombustion en défaut par rapport à la teneur des fumées en monoxyde de carbone à ce niveau, et

en ce que l'on injecte au niveau supérieur (N4) un débit d'air de postcombustion au moins suffisant par rapport à la teneur des fumées en monoxyde de carbone à ce niveau.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on entretient un débit d'air sensiblement constant à chaque niveau (N1, N2, N3, N4) d'injection d'air de postcombustion.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on injecte un débit total d'air de postcombustion en excès par rapport au flux total de monoxyde de carbone contenu dans les fumées.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, en outre, on injecte de l'air de postcombustion à au moins un niveau intermédiaire (N2, N3) situé, dans la charge solide, entre le niveau inférieur (N1) et le niveau supérieur (N4), et

en ce que l'on injecte audit niveau intermédiaire (N2, N3) un débit d'air de postcombustion en défaut par rapport à la teneur des fumées en monoxyde de carbone à ce niveau.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on situe chaque niveau (N2 ; N3 ; N4) d'injection d'air de postcombustion, se trouvant au-dessus du niveau inférieur (N1), au voisinage d'une hauteur de fin de la combustion provoquée par l'air de postcombustion injecté au niveau immédiatement inférieur (nui ; N2 N3).

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, la teneur des fumées en monoxyde de carbone étant faible, on amorce la combustion du monoxyde de carbone au niveau inférieur.

7. Dispositif de postcombustion des fumées d'un cubilot (10) présentant une colonne de charge (12) s'étendant vers le haut jusqu'à un niveau de chargement (NC) et comprenant, en partie inférieure, un premier agencement d'injection d'air (20), destiné à injecter de l'air de combustion pour le traitement de la charge, le dispositif de postcombustion comprenant un deuxième agencement d'injection d'air (30), situé au-dessus dudit premier agencement (20) et destiné à injecter de l'air de postcombustion pour la combustion du monoxyde de carbone des fumées issues du traitement de la charge,

caractérisé en ce que le deuxième agencement d'injection d'air (30) comporte au moins une rangée inférieure d'injection (R1) située à un niveau (N1) dit "inférieur", en-dessous du niveau de chargement (NC) et à une hauteur où la charge est solide, et une rangée supérieure d'injection (R4) située à un niveau (N4) dit "supérieur", légèrement au-dessus de ce niveau de chargement (NC) et en dessous du seuil de chargement (S),

en ce que la rangée inférieure (R1) injecte un débit d'air déterminé, en défaut par rapport à la teneur des fumées en monoxyde de carbone au niveau inférieur (N4), et

en ce que la rangée supérieure (R4) injecte un débit d'air déterminé, au moins suffisant par rapport à la teneur des fumées en monoxyde de carbone au niveau supérieur (N4).

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (48, 52, 53 ; 50, 54, 55) pour entretenir un débit d'air sensiblement constant à chaque niveau d'injection du deuxième agencement.

9. Dispositif selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le deuxième agencement d'injection (30) injecte un débit total d'air en excès par rapport au flux total de monoxyde de carbone contenu dans les fumées.

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le deuxième agencement d'injection d'air (30) comporte au moins une rangée intermédiaire (R2, R3) située à un niveau (N2, N3) dit "intermédiaire", entre le niveau inférieur (N1) et le niveau supérieur (N4), et en-dessous du niveau de chargement (NC), et

en ce que la rangée intermédiaire (R2, R3) injecte un débit d'air déterminé, en défaut par rapport à la teneur des fumées en monoxyde de carbone au niveau intermédiaire (N2, N3).

11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que chaque niveau d'injection (N2 ; N3 ; N4) du deuxième agencement d'injection (30), se trouvant au-dessus du niveau inférieur (N1), est situé au voisinage de la hauteur de fin de la combustion du monoxyde de carbone des fumées provoquée par l'air injecté au niveau immédiatement inférieur (Ni ; N2 ; N3).

12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que, le dispositif comportant un générateur (36) d'air sous pression et un système (40, 42) de distribution d'air dans le deuxième agencement (30,30), les moyens pour entretenir un débit d'air sensiblement constant à chaque niveau d'injection (N1, N2, N3, N4) de ce deuxième agencement (30, 30) comprennent des moyens (48, 50) de mesure de la pression de l'air circulant dans ledit système, au moins une vanne de régulation (52, 54) placée sur ce système et des moyens (53, 55) de commande de ladite vanne (52, 54) en fonction des données transmises par lesdits moyens de mesure.

13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que le deuxième agencement (30) est relié au premier (20) par une tubulure de sécurité (56) susceptible, en cas de non fonctionnement du deuxième agencement (30), d'entretenir un faible débit d'air dans ce dernier et éviter le retour des fumées de combustion.

14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 13, caractérisé en ce que, des boîtes à vent (32, 34) étant raccordées aux rangées d'injection (R1, R2, R3, R4) du deuxième agencement (30), il comporte des clapets de sécurité (58, 60) équipant lesdites boîtes à vent (32, 34).

15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 14, caractérisé en ce que les rangées d'injection (R1, R2, R3, R4) comprennent des injecteurs d'air (62) disposés autour du fût de cubilot (10), en ce que l'air injecté à chaque rangée est également réparti entre les injecteurs de cette rangée, et en ce que, pour les rangées inférieure (R1) et intermédiaires (R2, R3), le nombre et la dimension des injecteurs présents à chaque rangée sont déterminés de telle sorte que le débit unitaire de chaque injecteur et la vitesse de pénétration de l'air injecté soient suffisants pour permettre la pénétration de l'air dans la charge, tout en évitant de favoriser localement un début de combustion de coke.

16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 15, caractérisé en ce que le deuxième agencement (30) comporte une première et une seconde rangées intermédiaires (R2, R3) d'injection, en ce que la rangée inférieure (R1) et la première rangée intermédiaire (R2) sont raccordées à une première boîte à vent (32), tandis que la seconde rangée intermédiaire (R3) et la rangée supérieure (R4) sont reliées à une seconde boîte à vent (34), et en ce que, chaque rangée comprenant des injecteurs d'air (62) disposés autour du fût du cubilot (10), la première boîte à air (32) répartit également l'air entre les injecteurs de la rangée inférieure (R1) et de la première rangée intermédiaire (R2), tandis que la deuxième boîte à air (34) réparti également l'air entre les injecteurs de la seconde rangée intermédaire (R3) et de la rangée supérieure (R4).