FR2834780A1

FR2834780A1 - Four a dopage oxycombustible et dispositif de commande

Info

Publication number: FR2834780A1
Application number: FR0200328A
Authority: FR
Inventors: Rachid Majjad; Pascal Favier
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2003-07-18

Abstract

L'invention concerne un four de réchauffage de produits métallurgiques, comportant au moins un premier brûleur, air/ combustible, dans une zone (32, 34, 36) dite zone aval, dans laquelle les produits sont amenés à leur température finale de sortie de four, et au moins un deuxième brûleur, ou groupe de brûleurs, oxycombustible (38), ainsi qu'au moins un troisième brûleur (39) ou groupes de brûleurs, le deuxième brûleur, ou groupe de brûleurs, étant équipé de moyens (138) de régulation d'alimentation en comburant et en combustible indépendants des moyens (139) de régulation du troisième brûleur ou groupe de brûleurs.

Description

FOUR A DOPAGE OXYCOMBUSTIBLE ET DISPOSITIF DE COMMANDE
Domaine technique et art antérieur
L'invention concerne le domaine des fours de réchauffage ainsi que de la conception, de l'équipement, et de la régulation de l'équipement de tels fours.

Le document FR-2 785 668 divulgue un procédé de chauffage pour porter à haute température des produits sidérurgiques, dans un four du type à chargement continu dans lequel on fait défiler les produits d'une extrémité d'enfournement à une extrémité de défournement.

Ce four présente au moins une zone de chauffage équipée de brûleurs air/combustible, dont la combustion dégage un volume important de fumées typique d'une combustion avec de l'air. Ce brûleur est installé du côté de l'extrémité de défournement ("en aval", dans le sens de défilement des produits). Une zone dite de récupération ou d'épuisement des fumées est située du côté de l'extrémité d'enfournement ("en amont"), dans la région d'où on évacue les fumées.

Dans ce document, on incorpore aux fumées au moins un corps combustible à l'état gazeux. On introduit en outre du gaz oxygène en amont du brûleur air/combustible qui est le plus en amont, on brûle au moins une partie du corps combustible à l'état gazeux et on élève ainsi la température dans la zone de récupération.

Grâce à ces caractéristiques, on obtient un déplacement des flux thermiques dans le four en faveur de la zone de récupération. Il en résulte aussi une réduction du volume d'air de combustion, une réduction de l'énergie développée dans les zones de chauffage et d'égalisation, l'apport d'un complément d'énergie développé en zone de récupération, une réduction des flux volumiques des fumées et notamment des fumées sortant du four, une réduction de la formation des oxydes d'azote grâce à la diminution des pressions partielles d'oxygène et d'azote et de la température dans les zones de chauffage et d'égalisation, et une meilleure homogénéité de la température dans les produits à la sortie de la zone de chauffage.

Ce document ne donne cependant pas d'indications sur la conception d'un équipement de dopage d'oxy-combustion, ni sur l'optimisation d'un tel équipement.

Il se pose également le problème de spécifier et de concevoir un équipement d'oxy-combustion souple d'utilisation et pouvant être adapté aisément à différentes conditions de production.

Il se pose également le problème de concevoir un équipement de contrôle spécifique de tels équipements.

Un autre problème est de spécifier et concevoir un équipement de dopage d'oxy-combustion, comportant brûleurs, châssis pour l'alimentation des brûleurs et système de contrôle, dédié aux fours de réchauffage.

Un tel dopage à l'oxy-combustion a pour objectif un ou plusieurs des objectifs suivants : - dans le cas d'un four existant aéro, augmenter la productivité par rapport à la structure existante, avec un faible investissement, - améliorer la qualité du produit, - diminuer les rejets polluants (Nox, C02, CO,...), - augmenter la flexibilité de l'outil de production.

Exposé de l'invention
L'invention concerne un équipement souple d'utilisation et qui puisse être adapté à toute contrainte de production.

L'invention concerne également un système de commande d'un tel équipement.

L'invention concerne d'abord un four de réchauffage de produits métallurgiques, comportant au moins un brûleur air/combustible dans une zone dite zone aval, dans laquelle les produits sont amenés à leur température finale de sortie de four, et au moins un deuxième et un troisième brûleurs ou groupes de brûleurs, dont chacun est équipé de moyens de régulation en comburant et en combustible, les moyens de régulation d'alimentation en comburant et en combustible du deuxième brûleur ou groupe de brûleurs étant indépendants des moyens de régulation en comburant et en combustible du troisième brûleur ou groupe de brûleurs.

Le deuxième brûleur ou groupe de brûleurs peu (ven) t être de type oxycombustible ou de type aérocombustible.

Il en va de même du troisième brûleur ou groupe de brûleurs.

Cette structure permet de piloter de manière souple l'alimentation en comburant et/ou en combustible des différents brûleurs ou groupes de brûleurs. Elle permet en particulier d'allumer l'un des brûleurs ou groupes de brûleurs sans avoir à éteindre un brûleur ou groupe de brûleurs déjà allumé, et donc d'effectuer un prébalayage du circuit d'alimentation du brûleur à allumer (afin d'éliminer toute trace de gaz naturel ou de combustible résiduel et/ou d'air résiduel).

On peut ainsi également éteindre un brûleur sans perturber le fonctionnement de l'autre ou des autres brûleurs ou groupes de brûleurs.

L'indépendance des moyens de régulation permet également d'effectuer des régulations de l'un des second et troisième brûleurs différentes des régulations de l'autre, par exemple une régulation en puissance, et/ou en température de voûte, et/ou en température de produit.

Elle permet également de définir des consignes de production différentes pour chaque brûleur ou chaque groupe de brûleurs.

Ainsi la puissance de chauffage à fournir peut être adaptée de manière souple et flexible.

Les deuxième et troisième brûleurs ou groupe de brûleurs peuvent être situés : - soit tous deux en amont du brûleur air/combustible, - soit tous deux dans la même zone aval dans laquelle se situe ledit brûleur air/combustible, - soit au moins un dans la zone amont et au moins un autre dans la même zone aval.

Chacun des deuxième et troisième brûleurs ou groupes de brûleurs peut être alimenté en comburant et/ou combustible par des moyens d'alimentation mettant en oeuvre des vannes proportionnelles, ce qui confère au système une certaine souplesse.

L'invention concerne également un dispositif de commande d'un équipement d'oxycombustion d'un four, comportant des moyens d'alimentation en comburant et des moyens d'alimentation en combustible, ledit dispositif de commande comportant des moyens pour élaborer ou calculer des signaux de commande d'alimentation en comburant, et en combustible, à partir de signaux de consigne de

puissance, et de signaux de mesure de débits d'oxydant ou de comburant et de gaz naturel ou de combustible.

Brève description des figures - les figures 1 à 3 représentent des structures de four connues, - les figures 4 à 5 représentent des structures de four modifiés conformément à l'invention, - les figures 6A à 6E représentent des structures de moyens d'alimentation de groupes de brûleurs, - la figure 7 représente schématiquement un ensemble de commande et de régulation de brûleurs selon l'invention, - la figure 8 est un schéma générique des fonctions d'un groupe de brûleurs selon l'invention, - la figure 9 est un diagramme temporel de débit de gaz naturel et d'oxygène, - la figure 10 est un schéma de différentiel de contrôle d'étanchéité, - la figure 11 est un schéma d'un ensemble de régulation selon l'invention.

Description détaillée de modes de réalisation de l'invention
L'invention concerne des fours de réchauffage, pouvant par exemple comporter entre 3 et 10 zones de chauffage.

Ainsi, les fours de production de brames peuvent avoir entre 5 et 8 zones, tandis que les fours de production de billettes ont en général 3 ou 4 zones.

Le nombre de zones dépend en général de la production annuelle de pièces.

Comme illustré sur la figure 1, un tel four comporte une zone 2 située en amont, dans laquelle des produits métallurgiques sont préchauffés et une ou plusieurs zone (s) aval 4, dans laquelle lesdits produits sont amenés à leur température finale de sortie du four, la ou les zone (s) aval (s) du four étant équipée (s) de brûleurs 6,8 dont certains au moins fonctionnent avec un comburant qui est de l'air.

Les fumées engendrées par ces brûleurs circulent à contre courant des produits 8 (comme indiqué par la flèche 10) et viennent préchauffer ceux-ci dans la zone amont de préchauffage 2.

On procède au réchauffage de produits métallurgiques, notamment en acier, afin de les amener d'une température inférieure à sensiblement 4000C dans la zone 2 à une température d'au moins environ 1 000"C dans la zone 4.

Un brûleur 12 peut être disposé dans la zone amont de préchauffage du four, ce brûleur étant alimenté par du comburant et du combustible, le comburant contenant, de préférence, plus de 21% et de préférence plus de 30% en volume d'oxygène. Ce type de brûleur est dit oxycombustible , ou brûleur oxy ou oxybrûleur .

Il peut s'agir d'un brûleur oxycombustible situé dans la zone amont ou de préchauffage du four, et qui est installé à un emplacement qui ne comportait pas de brûleur initialement.

Un autre cas est celui d'un brûleur oxycombustible substitué à un ou plusieurs brûleurs aérocombustibles existants.

Un cas particulier est celui d'un brûleur oxycombustible dans une zone préexistante comportant initialement plusieurs brûleurs air (encore appelés aérocombustibles ou aéro ) et à laquelle on a retiré au moins un de ces brûleurs air/combustible pour le remplacer par un brûleur oxy. Celui-ci est alors compris dans la même zone qu'au moins un brûleur airez
Toute combinaison des cas mentionnés ci-dessus est également concernée par la présente invention.

Il peut donc y avoir modification d'un four déjà existant. La modification d'un four existant peut aussi comporter l'ajout d'un ou de brûleur (s) oxy en un emplacement ou en une zone qui ne comportait pas de brûleur initialement, mais qui comportait initialement un brûleur air .

La proportion d'oxygène dans le comburant, injecté dans le brûleur oxycombustible, est choisie en fonction de la température de préchauffe de l'air de combustion des brûleurs aéro-combustibles existants.

Cette proportion d'oxygène dans le comburant injecté dans ledit brûleur oxycombustible peut être supérieure ou égale à 88% vol., de préférence supérieure ou égale à 95% vol.

Le comburant fourni audit brûleur oxycombustible est par exemple un mélange d'oxygène industriellement pur et d'air, par exemple un mélange d'air et d'oxygène issu d'un système de type VSA (abréviation de l'expression anglosaxonne Vacuum Swing Adsorption , technologie par adsorption).

Selon l'invention, une fois choisie la position des futurs brûleurs oxygène, on peut déterminer une nouvelle segmentation du four en différentes zones ou sous-zones.

Autrement dit, on effectue une décomposition supplémentaire des brûleurs qui sont ajoutés ou qui remplacent des brûleurs aéro existants, et notamment des brûleurs oxy , en de nouveaux groupes de brûleurs, chaque groupe comportant au moins un brûleur et comportant des moyens propres d'alimentation en comburant et en combustible.

Au moins un des brûleurs ou groupes de brûleurs oxy existants est donc converti en au moins deux brûleurs ou groupes de brûleurs.

Le nombre et le type de brûleurs, et notamment de brûleurs oxygène, dans chacun de ces groupes, dépendent des objectifs souhaités, notamment en termes : de combustion, de production, d'énergie, de coûts opératoires, de contraintes matérielles et économiques d'installation, de contraintes environnementales, de sûreté de fonctionnement, de flexibilité, de disponibilité et de maintenabilité,
Chaque zone du four peut alors comprendre un ou des brûleurs Aéro et Oxy.

La puissance totale d'une zone du four est donc déterminée par une décomposition en puissances aéro et en puissances oxy.

Il en résulte, par exemple, un système comportant au moins deux brûleurs ou groupes de brûleurs oxycombustibles, possédant chacun ses propres moyens d'alimentation en comburant et en combustible.

Un système de contrôle est propre à chaque groupe et agit sur les moyens d'alimentation en comburant et en combustible de ce groupe.

Ce système de contrôle régule donc la chauffe indépendamment au sein de chaque groupe de brûleurs, notamment oxycombustibles.

En d'autres termes, chaque brûleur ou groupe de brûleurs est équipé de moyens de régulation d'alimentation en comburant et en combustible, qui sont indépendants des moyens de régulation de l'autre ou des autres brûleur (s) ou groupe (s) de brûleurs, notamment oxycombustibles.

Ceci permet de pouvoir mettre un groupe de brûleurs en fonction, sans mettre en fonction un autre groupe, ou sans avoir à éteindre l'autre groupe.

A l'intérieur de chaque zone du four, les brûleurs Aéro disposent de leur propre système de contrôle.

Les systèmes de contrôle des brûleurs air/combustible sont donc indépendants des systèmes de contrôle des brûleurs oxy.

Dans un premier exemple (exemple 1, figure 2), un four 30 a trois zones préexistantes 32,34, 36. Les produits circulent dans le four selon la sens indiqué par la flèche 31. On cherche à modifier ce four en vue d'atteindre les caractéristiques suivantes : - augmentation de la production de 20%, - diminution d'émissions des oxydes d'azote NOx de 15%, - réduction des coûts opératoires de 12%.

Selon un deuxième exemple (exemple 2, figure 3), un four 40 a cinq zones préexistantes 42,44, 46,48, 49, les produits circulant selon le sens de la flèche 41. On cherche à modifier ce four en vue d'atteindre les caractéristiques suivantes : - augmentation de la production de 20%, - diminution d'émissions des oxydes d'azote NOx de 15%, - réduction de la consommation d'énergie de 29%
Une première répartition de brûleurs oxycombustibles supplémentaires est réalisée dans les seules zones existantes définies par le four existant. Ainsi, dans le cas des deux exemples donnés cidessus :

Exemple 1 :
Zone aéro et oxy 32-Zone aéro 34-Zone aéro 36
Dans cette première modification de l'exemple 1, la zone 32 comporte à la fois au moins un brûleur aéro et au moins un brûleur oxy.

Exemple 2 :
Zone aéro et oxy 42-Zone aéro 44-Zone aéro 46-Zone aéro 48-Zone aéro 49.

Dans cette première configuration de l'exemple 2, la zone 42 comporte à la fois au moins un brûleur aéro et au moins un brûleur oxy. Comme dans l'exemple 1, le brûleur oxy supplémentaire est ajouté dans une zone déjà existante.

A partir de cette première répartition, une deuxième répartition des brûleurs à oxygène est induite par l'identification des influences de chaque brûleur au sein de chaque zone : e Influences sur le procédé (considéré depuis le four jusqu'au laminoir ; les paramètres ayant de l'influences sont, notamment, les puissances de chauffe, la quantité de fumée, la qualité métallurgique, la température de défournement, le ratio énergétique) ; comment la première répartition peut-elle être modifiée pour améliorer le procédé en fonction de ces critères ? . Influences sur la sécurité : température de parois, température de voûte, usure des longerons, usure des parties réfractaires, usure des matériaux fibreux, pression dans le four,...) ; comment la première répartition peut-elle être modifiée pour améliorer la sécurité en fonction de ces critères ?
Ainsi, dans l'exemple 1, il a été choisi, comme illustré sur la figure 4, de créer deux zones oxycombustibles 35,37, en dehors des zones existantes, donc deux groupes 38,39 de brûleurs oxycombustibles, pour répondre aux influences principales : - sur la sécurité rupture de pente sur la voûte (la voûte de la zone oxy 35 est plus basse que la voûte de la zone oxy 37) ; le choix de deux zones oxy permet de s'adapter à ces conditions et de les utiliser ;

'risque de dégradation des réfractaires (la voûte de la zone oxy 35 est en matériaux fibreux alors que la voûte de la zone oxy 37 est en briques réfractaires) ; la répartition choisie minimise ce risque en répartissant les brûleurs entre ces deux zones.

- sur le procédé tenue de la flamme (les zones oxy 35 et 37 sont constituées de brûleurs de parois, il était donc préférable d'éviter les turbulences dues aux brûleurs aéro de voûte), a diminution des déformations mécaniques et meilleure distribution de la température du produit (diminution de la différence des températures de surface et d'extrémités du produit en rallongeant la zone de préchauffe vers la rupture de pente, et par l'utilisation de brûleurs de parois).

Les deux groupes 38,39 de brûleurs des zones 35,37 disposent chacun de moyens d'alimentation 138,139 en comburant et en combustible, chacun étant à son tour piloté par des moyens de régulation 238,239 qui reçoivent des consignes ou des instructions d'un dispositif de commande 240.

De préférence, les moyens de régulation 238,239 comportent chacun un automate programmable, le dispositif de commande comportant un ordinateur par lequel un opérateur peut modifier des consignes de fonctionnement.

Pour l'exemple 2, il a été choisi de créer trois sous-zones oxy, ou trois groupes de brûleurs oxy, 50,52, 54 dans une zone préexistante 42 comportant initialement un brûleur aéro 41, et ceci pour répondre aux influences principales : - sur la sécurité on tient compte de la présence de tubes refroidis, et de l'usure des longerons, les brûleurs oxy sont donc situés au-dessus et audessous des longerons, d'où une répartition en une zone oxy 50 supérieure (ou en un groupe de brûleurs supérieurs) et deux zones oxy inférieures 52,54 (ou en deux groupes inférieurs de brûleurs) ; - sur le procédé . on recherche une homogénéité de préchauffe du produit (en surface supérieure et inférieure, le chauffage en surface inférieure étant assurée par la zone oxy inférieure 52), la présence de plusieurs brûleurs

ou groupes de brûleurs permettant alors de chauffer la zone concernée du four de manière homogène.

On a donc une structure avec un ou des brûleurs oxycombustibles 50 en haut de la zone aéro 40, au-dessus du brûleur aéro 41, et au moins deux brûleurs oxycombustibles 52,54 sous le brûleur aéro 41.

Les groupes de brûleurs 50,52, 54 peuvent disposer chacun de moyens d'alimentation en gaz oxydant et en gaz combustible, chacun de ces moyens étant à son tour piloté par des moyens de régulation qui reçoivent des consignes ou des instructions d'un dispositif de commande.

Il est aussi possible, comme illustré sur la figure 5, d'alimenter en gaz les brûleurs ou des groupes de brûleurs 50,54 avec une même alimentation 150, le brûleur ou le groupe de brûleur 52 ayant sa propre alimentation 152 en gaz oxydant et en combustible.

Chacune des alimentations 150,152 est à son tour pilotée par des moyens de régulation 250,252 qui reçoivent des consignes ou des instructions d'un dispositif de commande 260.

De préférence, les moyens de régulation 250,252 comportent chacun un automate programmable, le dispositif de commande comportant en outre un ordinateur par lequel un opérateur peut notamment modifier des consignes de fonctionnement.

D'après les exemples précédents il apparaît que la création de sous-zones oxy, ou de divers groupes de brûleurs ayant chacun une alimentation propre en comburant et combustible, dans une même zone oxy ou dans des zones oxy différentes correspond, par exemple, à des besoins de sécurité ou de à des contraintes physiques du four (par exemple : existence de tubes ou de parties refroidi (e) s) ou à des impératifs de production (homogénéité de chauffage).

D'une manière générale, un four selon l'invention comporte au moins deux ensembles ou groupes de brûleurs oxycombustibles, disposés ou pas dans une même zone, ces deux ensembles ou groupes comportant des moyens d'alimentation en comburant et en combustible, et des moyens propres de régulation des ces moyens d'alimentation, les moyens d'alimentation et de régulation du premier système étant indépendants de ceux du deuxième système, de sorte qu'un des

ensembles ou groupes de brûleur peut être allumé ou éteint indépendamment de l'état de l'autre brûleur.

Selon un mode de réalisation particulier, les moyens d'alimentation comportent un châssis, ou un ensemble de moyens (filtres, pressostats, vannes... etc) permettant d'amener à une ou plusieurs souszone (s) ou à un plusieurs groupes de brûleurs, un comburant et un combustible, à partir de sources ou de moyens d'alimentation en comburant et en combustible. Chaque châssis peut notamment comprendre : e un module, ou des moyens, de filtration des brûleurs oxycombustion (un module ou des moyens de filtration pour le comburant, par exemple pour l'oxygène, et un module ou des moyens de filtration pour le combustible, par exemple le gaz naturel), une ou plusieurs sous zone d'oxy-combustion pouvant être associées à un module de filtration, e un module, ou des moyens, de régulation du débit de comburant et un module de régulation du débit de combustible, . éventuellement, un module, ou des moyens, d'équilibrage par brûleur.

Le module de filtration de comburant ou d'oxygène permet de garantir la qualité et la pression d'utilisation dudit comburant.

De préférence, il permet de garantir également le sectionnement et l'isolation aval du système.

Selon un mode particulier de réalisation, ce module est donc pourvu d'une vanne amont de sectionnement, d'un filtre, d'un pressostat de pression basse et d'une vanne d'isolement pilotée.

Le module de filtration du combustible ou du gaz naturel permet de garantir la qualité et la pression d'utilisation de celui-ci.

De préférence, il permet aussi de garantir le sectionnement et l'isolation étanche aval du système.

Selon un mode particulier de réalisation, il est donc pourvu d'une vanne amont de sectionnement, d'un filtre, d'un pressostat de pression haute, d'un pressostat de pression basse, de deux vannes d'isolement pilotées, et d'un contrôleur d'étanchéité des vannes d'isolement précédentes.

Les modules ou les moyens de régulation permettent d'ajuster les débits de comburant et de combustible. Selon un mode de réalisation, ils comportent donc chacun une vanne proportionnelle pilotée et un débitmètre.

Les modules ou moyens d'équilibrage permettent de corriger les pertes de charge en fonction de la longueur de ligne alimentant chaque brûleur.

Ainsi chaque brûleur peut se voir attribuer des débits de comburant et de combustible identiques aux autres brûleurs et ce quelle que soit sa position. Pour cela, deux solutions sont possibles : . les modules d'équilibrage sont pourvus d'une vanne de laminage manuelle et d'un manomètre, e ou bien les modules d'équilibrage sont pourvus d'une vanne de laminage pilotée et d'un capteur de pression.

Des modes de réalisation de structures de châssis pour l'exemple 2 ci-dessus sont données en figures 6A à 6D. Elles correspondent au cas où les groupes de brûleurs 50,54 comprennent chacun 4 brûleurs, le groupe de brûleurs 52 en comprenant deux. Les figures 6A et 6B correspondent au cas de la figure 5.

La première structure (figures 6A et 6B) comporte deux ensembles de châssis, l'un pour les deux groupes 50,52 de brûleurs oxycombustibles (figure 6A) et l'autre (figure 6B) pour le groupe de brûleurs 54, tandis que la deuxième structure (figures 6C-6E) en comporte trois, un pour chacun des groupes brûleurs 50 (figure 6C), 52 (figure 6D), 54 (figure 6E).

Sur chacun des châssis, on trouve successivement des moyens de filtration 154,174, 194,214, 234 de comburant (ici : de l'oxygène) et des moyens de filtration 164,184, 204,224, 244 du combustible (ici : gaz naturel).

Les références 156,166, 176,196, 216,236 désignent les moyens de régulation du débit de comburant, tandis que les références 158,168, 186,206, 226,246 désignent les moyens de régulation du débit de combustible.

Enfin, les moyens d'équilibrage sont désignés par les références 160,162, 170,172, 180,190, 200,210, 220,230, 270 et 280.

Sur toutes ces figures sont en outre indiqués, à titre d'exemple, les débits correspondants des comburants et combustibles utilisés ou des gaz (par exemple : oxygène et gaz naturel) utilisés.

La figure 7 représente schématiquement des moyens de commande tels que les moyens 260, ainsi que des moyens automatiques de régulation 300-303, chacun de ces moyens étant associé de manière indépendante à un groupe de brûleurs 320-323.

Les moyens 260 comportent par exemple un microordinateur muni de tous les moyens usuels (disque dur, mémoires, bus) et les périphériques correspondants : moyens de visualisation 261, clavier 262, souris 263, grâce auxquels un opérateur peut entrer des modifications des régimes de régulation, transmis ensuite aux moyens automatiques de . régulation, au nombre de 4 sur la figure 7. Chacun de ces moyens de régulation commande un groupe de brûleurs 310,311, 312,313, ou les moyens d'alimentation 310,311, 312,313 d'un groupe de brûleurs. 320, 321,322, 323.

Dans les moyens de mémorisation du microordinateur 260 peuvent être mémorisées des recettes , chaque recette se définissant par :
Un nom de recette
Un mode de régulation par sous zone oxy ou par groupe 320,321, 322,323 de brûleurs ayant des moyens d'alimentation communs (par exemple : mode puissance et/ou mode température de voûte et/ou mode température de produit), e des consignes de production relatives à un mode de régulation par sous-zone ou groupe de brûleurs oxycombustibles ayant des moyens d'alimentation communs (allumer ou éteindre telle ou telle sous-zone ou tel ou tel groupe de brûleurs), e une sélection possible, par l'opérateur, des sous zone oxy ou des groupes 320,321, 322,323 de brûleurs à allumer ou à éteindre (mode de sélection manuel).

Ces paramètres sont transmis des moyens de commande 260 aux moyens de contrôle ou de régulation 300,301, 302,303.

Le four est équipé de capteurs 330,331, 332,333, par exemple de capteurs de température et/ou de teneur (s) en oxygène.

Un signal émanant d'un tel capteur est fourni (entrée) à l'un des moyens de régulation 300,301, 302,303, qui élabore une commande (sortie) à destination de l'actionneur ou des moyens d'alimentation correspondant 310, 311, 312,313.

Un mode de marche ou un état de fonctionnement pourra être représenté par des plages de variation autorisées pour chacune de ces entrées et sorties.

De préférence, les moyens de commande 260 permettent d'effectuer un changement de recette ou la modification en ligne d'une même recette. Il est ainsi possible de gérer des phases transitoires telles que : la montée en puissance de chauffe des sous-zones oxy, ou de sous groupes de brûleurs oxy, du four, par exemple pour la montée contrôlée en température des matériaux réfractaires, par pallier ou rampe ; a la réduction de puissance de chauffe des sous-zones oxy du four, ou de sous groupes de brûleurs oxy, par exemple pour la descente contrôlée en température des réfractaires, par pallier ou rampe ;
La réduction de puissance de chauffe des sous-zones oxy du four, par exemple pour l'optimisation des consommations énergétiques, par exemple lors d'un incident dans le laminoir, par pallier ou rampe ;
Selon un exemple, un opérateur peut réaliser une extinction totale d'une sous zone oxy, ou d'un groupe de brûleurs oxy, par pallier : * en configurant une recette par pallier souhaité * ou en chargeant successivement les recettes après obtention des paliers précédents.

L'opérateur 264 peut donc à tout moment changer de recette ou modifier en ligne cette dernière, et changer par conséquent : 'Le mode de régulation de la ou des sous-zone (s) oxy (mode puissance et/ou mode température de voûte et/ou mode température de produit) ; 'et/ou les consignes relatives aux modes de régulation des sous zone oxy ; . et/ou la sélection des sous zones oxy à allumer ou à éteindre.

Cette modification est effectuée à l'aide des moyens périphériques tels que le clavier 262, la souris 263 et l'écran 261.

On entend par allumage d'un ou de plusieurs groupes de brûleurs supplémentaires, un allumage de groupes de brûleurs donc préalablement inutilisées.

L'extinction d'un ou de plusieurs groupes de brûleurs n'est autorisée que si au moins un autre groupe reste allumé. Le cas où aucun brûleur ne reste allumé correspond au cas où on effectue un arrêt général de toutes les sous-zones correspondantes.

Avant tout fonctionnement du système et du procédé, il est préférable d'effectuer préalablement un balayage à l'air ou à l'azote des canalisations afin d'éviter la condensation et l'échauffement de ces dernières.

A cette fin, il peut être prévu un état initial dans lequel les vannes manuelles sont fermées et les vannes pilotées sont dans un état ouvert.

En cours de fonctionnement, des contraintes au niveau des températures des sous-zones, les températures étant détectées par les capteurs 330-333 et comparées dans les moyens 300-303, peuvent jouer le rôle de sécurités et entraîner une sortie du mode de production normale.

D'autres contraintes sur, par exemple, la puissance de chauffe, et/ou l'état de fonctionnement, et/ou la stoechiométrie, d'une sous zone peuvent également entraîner une sortie du mode de production normale.

Là encore des capteurs installés dans le four peuvent fournir une entrée aux moyens 300-303, la sortie étant encore une commande arrêt .

Parmi les autres états possibles du système, un état de vérification dans un ordre quelconque peut être prévu, dans lequel tous les actionneurs pilotés sont passés en commande manuelle (commande ouvrir/fermer pour les vannes d'isolement, pourcentage d'ouverture pour les vannes proportionnelles,...) permettant ainsi de les tester individuellement.

Aucun de ces actionneurs ne peut être piloté manuellement sans la fermeture préalable des vannes manuelles amont de sectionnement du module ou des moyens de filtration.

La réouverture intempestive d'une de ces vannes de sectionnement entraîne le forçage, correspondant à l'état fermé, de toutes les commandes de vannes pilotées.

L'opérateur peut à tout moment revenir à l'état, déjà mentionné ci-dessus, dans lequel toutes les vannes pilotées sont fermées et toutes les vannes manuelles sont ouvertes. Cela entraîne également le forçage, correspondant à l'état fermé, de toutes les commandes de vannes pilotées.

Un autre état possible est celui de fonctionnement dit en marche dégradée . Cet état est obtenu à partir du fonctionnement en marche normale lorsque, à partir des données physiques devant en principe impliquer un arrêt immédiat, le système est mis dans un état intermédiaire par les moyens de contrôle tels que les moyens 300-303 de la figure 7, notamment pour revenir à des conditions de fonctionnement normal.

C'est le cas lors de données mesurées de dépassement de seuil relatives, par exemple, aux températures des sous-zones, et/ou à la puissance de chauffe, et/ou à la stoechiométrie, et/ou à la pression du four, et issues de capteurs positionnés dans le four.

Par exemple, dans le cas de dépassement d'un seuil de température haute dans la partie du four correspondant au brûleur 320, le système est automatiquement mis en réduction de puissance par les moyens 300.

Une consigne est fixée pour ce mode de puissance : l'automate 300 la fixe par exemple à la valeur de consigne précédente diminuée d'une quantité prédéterminée.

Si, pendant un intervalle de temps de durée prédéterminée, la température continue de croître ou reste constante malgré cette réduction de puissance, il y a arrêt immédiat.

Si la température diminue pendant un intervalle de temps de durée prédéterminée, ou si la température redevient inférieure à un seuil prédéterminé, il y a retour en production normale.

La figure 8 reprend l'ensemble des fonctions décrites ci-dessus, ainsi que d'autres fonctions. Il s'agit en fait d'un G. E. M. M. A. (guide d'études des modes de marche et d'arrêt) générique qui peut être appliqué à chaque partie opérative (châssis d'une ou plusieurs sous zones d'oxy-combustion), une partie opérative comprenant un module de filtration unique, un ou plusieurs modules de régulation et un ou plusieurs

modules d'équilibrage. Il s'agit d'un exemple de mode de réalisation du fonctionnement des automates programmables qui pilotent les moyens d'alimentation en gaz ou en comburant et combustible tels que les moyens 310 - 313 de la figure 7.

Sur cette figure, chaque état est identifié par une lettre majuscule et un chiffre.

Le passage possible d'un état à un ou plusieurs autre états est indiqué par des flèches en traits interrompus.

Chacun de ces états peut être décrit en relation avec l'un des tableaux 1 - IX suivants, chaque tableau rassemblant les actions et les test devant être effectuées, ainsi que le résultat ou la conséquence du test dans le cas ou celui-ci donne un résultat positif (colonne"si oui"), ou un résultat négatif (colonne"si non").

A6-Cet état est la mise à l'état initial. Cet état se définit avec les vannes manuelles ouvertes. Toutes les commandes de vannes pilotées correspondent à l'état fermé. Le contact de mise en service, en relation avec la ligne d'arrêts d'urgences et les sécurités, est alors désactivé.

Le fonctionnement de cet état est par exemple celui du tableau 1 ci-après.

ACTION <SEP> TEST <SEP> SI <SEP> OUI <SEP> SI <SEP> NON
<tb> Ouvre <SEP> les <SEP> vannes <SEP> manuelles <SEP> Vérifier <SEP> l'ouverture <SEP> Action <SEP> Rester <SEP> A6
<tb> de <SEP> tous <SEP> les <SEP> modules <SEP> des <SEP> vannes <SEP> suivante
<tb> manuelles
<tb> Ferme <SEP> les <SEP> vannes <SEP> pilotées <SEP> Vérifier <SEP> la <SEP> Passer <SEP> Al <SEP> Rester <SEP> A6
<tb> de <SEP> tous <SEP> les <SEP> modules <SEP> fermeture <SEP> de <SEP> toutes
<tb> les <SEP> vannes <SEP> pilotées
<tb> ... <SEP> ... <SEP> ... <SEP> ...
<tb>

TABLEAU 1

Al-Cet état permet également le balayage à l'air ou à l'azote des canalisations afin d'éviter la condensation et l'échauffement de ces dernières.

Dans le tableau 11, aucun test spécifique n'est effectué. Dans cet état, les seules entrées sont celles de l'opérateur (mise en service de la partie commande).

ACTION <SEP> TEST <SEP> SI <SEP> OUI <SEP> SI <SEP> NON
<tb> Attend <SEP> la <SEP> mise <SEP> en <SEP> service <SEP> par <SEP> ... <SEP> Passer <SEP> en <SEP> F2 <SEP> Rester <SEP> A1
<tb> l'opérateur <SEP> et <SEP> ce <SEP> au <SEP> travers <SEP> de <SEP> la <SEP> partie
<tb> commande <SEP> pour <SEP> une <SEP> production
<tb> normale
<tb> Ou <SEP> attend <SEP> la <SEP> mise <SEP> en <SEP> service <SEP> par... <SEP> Passer <SEP> en <SEP> F4 <SEP> Rester <SEP> Al
<tb> l'opérateur <SEP> et <SEP> ce <SEP> au <SEP> travers <SEP> de <SEP> la <SEP> partie
<tb> commande <SEP> pour <SEP> une <SEP> marche <SEP> de
<tb> vérification <SEP> dans <SEP> le <SEP> désordre
<tb>

TABLEAU Il F2-Cet état est l'état de marche de préparation.

Les états de marches et d'arrêts des équipements (température d'auto-allumage, zone en veille, zone à puissance faible,...) ainsi que les paramètres de la recette sélectionnée conditionnent l'allumage d'une partie ou de la totalité des sous zones oxy.

Cet état est décrit dans le tableau )). Les ouvertures régulées des vannes proportionnelles oxygène et gaz naturel (ou comburant et combustible) sont effectuées par exemple selon le schéma de la figure 9.

On cherche à atteindre une stabilisation du débit d'oxygène et de gaz naturel (ou de comburant et combustible) pendant une durée de stabilisation t2, t2'.

Le cycle de contrôle d'étanchéité est indiqué dans le tableau IV, et est réalisé par exemple à l'aide du différentiel de contrôle d'étanchéité

(DCE) 75 tel qu'illustré schématiquement sur la figure 10 avec une vanne amont 76 et une vanne aval 78.

ACTION <SEP> TEST <SEP> SI <SEP> OUI <SEP> SI <SEP> NON
<tb> Active <SEP> le <SEP> contact <SEP> de <SEP> mise <SEP> en <SEP> service <SEP> en <SEP> relation <SEP> avec <SEP> la <SEP> ligne <SEP> d'arrêts <SEP> Vérification <SEP> des <SEP> sécurisés <SEP> et <SEP> information <SEP> Action <SEP> suivante <SEP> Passer <SEP> Dl
<tb> d'urgences <SEP> et <SEP> sécurités <SEP> câblées
<tb> Exécute <SEP> le <SEP> cycle <SEP> de <SEP> contrôle <SEP> d'étanchéité <SEP> Vérification <SEP> étanchéité <SEP> Action <SEP> suivante <SEP> Retour <SEP> At
<tb> Ouvre <SEP> les <SEP> vannes <SEP> d'isolation <SEP> oxygène <SEP> et <SEP> gaz <SEP> naturel <SEP> du <SEP> module <SEP> de <SEP> Vérifier <SEP> la <SEP> présence <SEP> d'oxygène <SEP> et <SEP> de <SEP> gaz <SEP> Action <SEP> suivante <SEP> Passer <SEP> D1
<tb> filtration <SEP> naturel
<tb> Exécute <SEP> simultanément, <SEP> en <SEP> mode <SEP> puissance, <SEP> les <SEP> balayages <SEP> oxygène <SEP> des <SEP> Vérifier <SEP> l'aptitude <SEP> des <SEP> systèmes <SEP> <SEP> vanne <SEP> Action <SEP> suivante <SEP> Passer <SEP> D3
<tb> sous <SEP> zones <SEP> oxy <SEP> à <SEP> allumer, <SEP> par <SEP> ouverture <SEP> régulée <SEP> de <SEP> la <SEP> vanne <SEP> proportionnelle-contrôleur <SEP> <SEP> à <SEP> réguler <SEP> de
<tb> proportionnelle <SEP> associée <SEP> à <SEP> chaque <SEP> module <SEP> de <SEP> régulation <SEP> et <SEP> ce <SEP> avec <SEP> une <SEP> manière <SEP> stable <SEP> un <SEP> débit
<tb> consigne <SEP> correspondant <SEP> au <SEP> débit <SEP> d'allumage
<tb> Exécute <SEP> simultanément, <SEP> en <SEP> mode <SEP> puissance, <SEP> les <SEP> balayages <SEP> gaz <SEP> naturel <SEP> des <SEP> Vérifier <SEP> l'aptitude <SEP> des <SEP> systèmes <SEP> <SEP> vanne <SEP> Action <SEP> suivante <SEP> Passer <SEP> D3
<tb> sous <SEP> zones <SEP> oxy <SEP> à <SEP> allumer, <SEP> par <SEP> ouverture <SEP> régulée <SEP> de <SEP> la <SEP> vanne <SEP> proportionnelle-contrôleur <SEP> <SEP> à <SEP> réguler <SEP> de
<tb> proportionnelle <SEP> associée <SEP> à <SEP> chaque <SEP> module <SEP> de <SEP> régulation <SEP> et <SEP> ce <SEP> avec <SEP> une <SEP> manière <SEP> stable <SEP> un <SEP> débit
<tb> consigne <SEP> correspondant <SEP> au <SEP> débit <SEP> d'allumage
<tb> Ouvre <SEP> simultanément <SEP> des <SEP> vannes <SEP> proportionnelles <SEP> d'oxygène <SEP> et <SEP> de <SEP> gaz <SEP> Vérifier <SEP> la <SEP> stabilité <SEP> des <SEP> débits <SEP> et <SEP> donc <SEP> de <SEP> la <SEP> Action <SEP> suivante <SEP> Passer <SEP> D3
<tb> naturel <SEP> des <SEP> sous <SEP> zones <SEP> oxy <SEP> à <SEP> allumer, <SEP> par <SEP> les <SEP> régulations <SEP> aux <SEP> consignes <SEP> de <SEP> stoechiométrie
<tb> débit <SEP> de <SEP> démarrage
<tb> Répartie <SEP> l'oxygène <SEP> et <SEP> le <SEP> gaz <SEP> naturel <SEP> par <SEP> ouverture <SEP> des <SEP> vannes <SEP> de <SEP> laminage <SEP> Vérifier <SEP> la <SEP> répartition <SEP> Action <SEP> suivante <SEP> Passer <SEP> D3
<tb> pilotées <SEP> ou <SEP> manuelles <SEP> des <SEP> modules <SEP> équilibrage <SEP> des <SEP> sous <SEP> zones <SEP> oxy <SEP> à
<tb> allumer <SEP>
<tb> Attend <SEP> la <SEP> sélection <SEP> par <SEP> l'opérateur <SEP> NON <SEP> = <SEP> <SEP> Escape <SEP> <SEP> OU <SEP> dépassement <SEP> d'une <SEP> Action <SEP> suivante <SEP> Passer <SEP> D
<tb> <SEP> Acquittement <SEP> : <SEP> brûleurs <SEP> allumés <SEP> <SEP> ou <SEP> Escape <SEP> <SEP> temporisation <SEP>
<tb> Applique <SEP> les <SEP> consignes <SEP> de <SEP> production <SEP> et <SEP> les <SEP> modes <SEP> de <SEP> régulation <SEP> pour <SEP> Vérifier <SEP> l'obtention <SEP> des <SEP> consignes <SEP> de <SEP> Passer <SEP> en <SEP> n <SEP> Passer <SEP> D <SEP> CD
<tb> chaque <SEP> sous <SEP> zones <SEP> oxy <SEP> production
<tb>
TABLEAU ICI

<tb>
<tb> ACTION <SEP> TEST <SEP> OUI <SEP> NON
<tb> Ferme <SEP> la <SEP> vanne <SEP> amont <SEP> et <SEP> ouvre <SEP> la <SEP> vanne <SEP> Temporiser <SEP> puis <SEP> vérifier <SEP> la <SEP> présence <SEP> Action <SEP> suivante <SEP> Réitérer <SEP> l'action <SEP> (maximum <SEP> trois <SEP> fois)
<tb> aval <SEP> pour <SEP> vidanger <SEP> le <SEP> DCE <SEP> d'une <SEP> pression <SEP> différentielle
<tb> minimale
<tb> Ferme <SEP> la <SEP> vanne <SEP> amont <SEP> et <SEP> la <SEP> vanne <SEP> aval <SEP> Vérifier <SEP> la <SEP> non <SEP> augmentation <SEP> de <SEP> la <SEP> Action <SEP> suivante <SEP> Réitérer <SEP> à <SEP> partir <SEP> de <SEP> la <SEP> première <SEP> action
<tb> pour <SEP> tester <SEP> l'étanchéité <SEP> de <SEP> la <SEP> vanne <SEP> amont <SEP> pression <SEP> différentielle <SEP> (maximum <SEP> trois <SEP> fois)
<tb> Ouvre <SEP> la <SEP> vanne <SEP> amont <SEP> et <SEP> ferme <SEP> la <SEP> vanne <SEP> Temporiser <SEP> puis <SEP> vérifier <SEP> la <SEP> présence <SEP> Action <SEP> suivante <SEP> Réitérer <SEP> à <SEP> partir <SEP> de <SEP> la <SEP> première <SEP> action
<tb> aval <SEP> pour <SEP> mettre <SEP> en <SEP> pression <SEP> le <SEP> DCE <SEP> d'une <SEP> pression <SEP> différentielle <SEP> (maximum <SEP> trois <SEP> fois)
<tb> maximale
<tb> Ferme <SEP> la <SEP> vanne <SEP> amont <SEP> et <SEP> la <SEP> vanne <SEP> aval <SEP> Vérifier <SEP> la <SEP> non <SEP> diminution <SEP> de <SEP> la <SEP> Action <SEP> suivante <SEP> Réitérer <SEP> à <SEP> partir <SEP> de <SEP> la <SEP> première <SEP> action
<tb> pour <SEP> tester <SEP> l'étanchéité <SEP> de <SEP> la <SEP> vanne <SEP> aval <SEP> pression <SEP> différentielle <SEP> (maximum <SEP> trois <SEP> fois)
<tb>
TABLEAU IV

F1 - L'état F1 est l'état de production normale, déjà décrit cidessus, avec les changements possibles, également décrits, de mode et de consignes de production, et l'allumage possible d'une ou de plusieurs zones oxy.

Des contraintes sur les températures, et/ou la puissance de chauffe, et/ou l'état de fonctionnement, et/ou la stoechiométrie, peuvent entraîner une sortie du mode de production (D3, D2 ou D1, voir figure 8).

Les tableaux V, VI, VII, VIII décrivent respectivement : - le changement de modes, - le changement de consignes de production, - l'extinction d'une ou de plusieurs sous-zone oxy, - l'allumage d'une ou de plusieurs sous-zone oxy.

Les ouvertures régulées des vannes proportionnelles oxygène et gaz naturel sont effectuées par exemple selon le schéma de la figure 9.

ACTION <SEP> TEST <SEP> SI <SEP> OUI <SEP> SI <SEP> NON
<tb> Applique <SEP> les <SEP> modes <SEP> de <SEP> régulation <SEP> Vérifier <SEP> Rester <SEP> Passer <SEP> D3
<tb> pour <SEP> chaque <SEP> sous <SEP> zones <SEP> oxy <SEP> dont <SEP> les <SEP> l'obtention <SEP> des <SEP> en <SEP> F1
<tb> paramètres <SEP> de <SEP> recette <SEP> diffèrent <SEP> consignes <SEP> de
<tb> production
<tb>
TABLEAU V

<tb>
<tb> T <SEP> SI <SEP> OUI <SEP> SI <SEP> NON
<tb> Applique <SEP> les <SEP> consignes <SEP> de <SEP> Vérifier <SEP> Rester <SEP> Passer <SEP> D3
<tb> production <SEP> pour <SEP> chaque <SEP> sous <SEP> l'obtention <SEP> des <SEP> en <SEP> FI
<tb> zones <SEP> oxy <SEP> dont <SEP> les <SEP> paramètres <SEP> de <SEP> consignes <SEP> de
<tb> recette <SEP> diffèrent <SEP> production
<tb>

TABLEAU VI

<tb>
<tb> ACTION <SEP> TEST <SEP> SI <SEP> OUI <SEP> SI <SEP> NON
<tb> Exécute <SEP> les <SEP> fermetures <SEP> régulées <SEP> Vérifier <SEP> l'absence <SEP> Rester <SEP> en <SEP> Passer <SEP> D3
<tb> des <SEP> vannes <SEP> proportionnelles <SEP> de <SEP> débits <SEP> sur <SEP> les <SEP> F1
<tb> associées <SEP> aux <SEP> modules <SEP> de <SEP> modules <SEP> de
<tb> régulation <SEP> oxygène <SEP> et <SEP> gaz <SEP> naturel <SEP> régulation <SEP> oxygène
<tb> des <SEP> sous <SEP> zones <SEP> oxy <SEP> à <SEP> éteindre <SEP> et <SEP> gaz <SEP> naturel
<tb>
TABLEAU VII

<tb>
<tb> ACTION <SEP> TEST <SEP> SI <SEP> OUI <SEP> SI <SEP> NON
<tb> Exécute <SEP> simultanément, <SEP> en <SEP> mode <SEP> puissance, <SEP> les <SEP> balayages <SEP> oxygène <SEP> Vérifier <SEP> l'aptitude <SEP> des <SEP> systèmes <SEP> <SEP> vanne <SEP> Action <SEP> suivante <SEP> Passer <SEP> D3
<tb> des <SEP> sous <SEP> zones <SEP> oxy <SEP> à <SEP> allumer, <SEP> par <SEP> ouverture <SEP> régulée <SEP> de <SEP> la <SEP> vanne <SEP> proportionnelle-contrôleur <SEP> <SEP> à <SEP> réguler <SEP> de
<tb> proportionnelle <SEP> associée <SEP> à <SEP> chaque <SEP> module <SEP> de <SEP> régulation <SEP> et <SEP> ce <SEP> avec <SEP> manière <SEP> stable <SEP> un <SEP> débit
<tb> une <SEP> consigne <SEP> correspondant <SEP> au <SEP> débit <SEP> d'allumage
<tb> Exécute <SEP> simultanément, <SEP> en <SEP> mode <SEP> puissance, <SEP> les <SEP> balayages <SEP> gaz <SEP> naturel <SEP> Vérifier <SEP> l'aptitude <SEP> des <SEP> systèmes <SEP> <SEP> vanne <SEP> Action <SEP> suivante <SEP> Passer <SEP> D3
<tb> des <SEP> sous <SEP> zones <SEP> oxy <SEP> à <SEP> allumer, <SEP> par <SEP> ouverture <SEP> régulée <SEP> de <SEP> la <SEP> vanne <SEP> proportionnelle-contrôleur <SEP> <SEP> à <SEP> réguler <SEP> de
<tb> proportionnelle <SEP> associée <SEP> à <SEP> chaque <SEP> module <SEP> de <SEP> régulation <SEP> et <SEP> ce <SEP> avec <SEP> manière <SEP> stable <SEP> un <SEP> débit
<tb> une <SEP> consigne <SEP> correspondant <SEP> au <SEP> débit <SEP> d'allumage
<tb> Ouvre <SEP> simultanément <SEP> des <SEP> vannes <SEP> proportionnelles <SEP> d'oxygène <SEP> et <SEP> de <SEP> Vérifier <SEP> la <SEP> stabilité <SEP> des <SEP> débits <SEP> et <SEP> donc <SEP> de <SEP> la <SEP> Action <SEP> suivante <SEP> Passer <SEP> D3
<tb> gaz <SEP> naturel <SEP> des <SEP> sous <SEP> zones <SEP> oxy <SEP> à <SEP> allumer, <SEP> par <SEP> les <SEP> régulations <SEP> aux <SEP> stoechiométrie
<tb> consignes <SEP> de <SEP> débit <SEP> de <SEP> démarrage
<tb> Répartit <SEP> l'oxygène <SEP> et <SEP> le <SEP> gaz <SEP> naturel <SEP> par <SEP> ouverture <SEP> des <SEP> vannes <SEP> de <SEP> Vérifier <SEP> la <SEP> répartition <SEP> Action <SEP> suivante <SEP> Passer <SEP> D3
<tb> laminage <SEP> pilotées <SEP> ou <SEP> manuelles <SEP> des <SEP> modules <SEP> équilibrage <SEP> des <SEP> sous
<tb> zones <SEP> oxy <SEP> à <SEP> allumer
<tb> Attend <SEP> la <SEP> sélection <SEP> par <SEP> l'opérateur <SEP> NON <SEP> = <SEP> <SEP> Escape <SEP> <SEP> OU <SEP> dépassement <SEP> d'une <SEP> Action <SEP> suivante <SEP> Passer <SEP> D3
<tb> <SEP> Acquittement <SEP> : <SEP> brûleurs <SEP> allumés <SEP> <SEP> ou <SEP> Escape <SEP> <SEP> temporisation
<tb> Applique <SEP> les <SEP> consignes <SEP> de <SEP> production <SEP> et <SEP> les <SEP> modes <SEP> de <SEP> régulation <SEP> Vérifier <SEP> l'obtention <SEP> des <SEP> consignes <SEP> de <SEP> Passer <SEP> en <SEP> FI <SEP> Passer <SEP> D3
<tb> pour <SEP> chaque <SEP> sous <SEP> zones <SEP> oxy <SEP> 1 <SEP> production
<tb>
TABLEAU VIII

F3-Cet état est l'état de marche de clôture. Le tableau correspondant est le tableau IX.

TEST <SEP> SI <SEP> OUI <SEP> SI <SEP> NON
<tb> Exécute <SEP> les <SEP> fermetures <SEP> régulées <SEP> Vérifier <SEP> l'absence <SEP> de <SEP> Action <SEP> Passer <SEP> D2
<tb> des <SEP> vannes <SEP> proportionnelles <SEP> débits <SEP> sur <SEP> les <SEP> suivante
<tb> associées <SEP> aux <SEP> modules <SEP> de <SEP> modules <SEP> de
<tb> régulation <SEP> oxygène <SEP> et <SEP> gaz <SEP> naturel <SEP> régulation <SEP> oxygène
<tb> de <SEP> toutes <SEP> les <SEP> sous <SEP> zones <SEP> oxy <SEP> à <SEP> et <SEP> gaz <SEP> naturel
<tb> éteindre
<tb> Ferme <SEP> les <SEP> vannes <SEP> d'isolation <SEP> Vérifier <SEP> l'absence <SEP> Passer <SEP> Passer <SEP> D2
<tb> oxygène <SEP> et <SEP> gaz <SEP> naturel <SEP> du <SEP> module <SEP> d'oxygène <SEP> et <SEP> de <SEP> gaz <SEP> Al
<tb> de <SEP> filtration <SEP> naturel
<tb>

TABLEAUX F4 - Il s'agit de l'état de marche de vérification dans le désordre ou dans un ordre arbitraire. Il a été décrit ci-dessus.

D3 - C'est l'état de production en marche dégradée, déjà décrit ci-dessus.

Autres états-les états A2-A5, A7 D1, D2, F5, F6 sont respectivement : - état A2 : état de demande d'arrêt en fin de cycle, - état A3 : état de demande d'arrêt dans un état déterminé, - état A4 : état d'arrêt, - état A5 : état de préparation pour remise en route après défaillance, - état A7 : état de mise de la partie opérative (moyens 300- 303) dans un état prédéterminé, - état D1 : état de demande d'arrêt d'urgence et de mise hors énergie de la partie commande,

- état D2 : état de demande de diagnostic et/ou de traitement de défaillance, - état F5 : état de marche de vérification dans l'ordre, - état F6 : état de marche de test.

Des exemples de régulation vont être donnés, en liaison avec la figure 11. Cette figure concerne la régulation de 3 groupes de brûleurs dans un four 70 (ce dernier apparaît, pour des commodités de représentation, comme 4 blocs, mais il s'agit en fait du même four), elle peut cependant être appliquée à tout ensemble de n brûleurs ou groupes de n brûleurs (n > O), dans lequel chaque brûleur ou groupe de brûleurs est alimenté (s) de manière indépendante des autres.

Un premier exemple concerne une régulation en température.

L'opérateur ou un modèle fournit une consigne de température 100,102, 104. Cette consigne de température est d'abord filtrée par des moyens de filtrage 106,108, 110, afin de sécuriser les changements de consigne intempestifs. Cette consigne pré-filtrée est comparée (moyens de comparaison 112,114, 116) avec la mesure 111,113, 115 de température de la sous zone oxy ou du groupe de brûleur correspondant, mesure obtenue à l'aide de capteurs 118,120, 122. La différence entre cette consigne et cette mesure est régulé au travers de moyens de régulations 124,126, 128, par exemple de type PID.

Les capteurs 118,120, 122 fournissent chacun en fait 3 valeurs 118-1,118-2, 118-3,120-1, 120-2,120-3, 122-1,122-2, 122-3 (par exemple : température paroi droite, température paroi gauche et température moyenne de ces deux températures). Un commutateur 119, 121,123 permet de choisir l'une ou l'autre de ces valeurs, la valeur maximale étant de préférence retenue en tant que valeur 111,113, 115 mesurée.

Chacun des moyens de régulation 124,126, 128 fournit de manière continue une consigne de puissance. 125,127, 129 Cette consigne est injectée dans un contrôleur 130,132, 134 de débits qui fournit à son tour une première consigne 131,133, 135 de débit de gaz et une deuxième consigne 136,138, 139 de débit d'oxygène en fonction du rapport oxygène/gaz.

Une régulation en puissance peut également être mise en oeuvre.

L'opérateur fournit une consigne de puissance 101,103, 105 pour chaque groupe de brûleurs. Cette consigne de puissance est préfiltrée afin de sécuriser les changements de consigne intempestifs. Cette consigne est injectée au niveau du contrôleur de débits 130,132, 134 qui fournit une consigne de débit de gaz (ou de combustible) 131,133, 135 et une consigne 136,138, 139 de débit d'oxygène (ou de comburant) en fonction du rapport oxygène/gaz ou comburant/combustible.

Le choix de l'un ou l'autre des modes de régulation est effectué par un opérateur à l'aide d'un commutateur 95,97, 99.

Dans les deux cas, les débits d'oxydant (ou du comburant) et de gaz naturel (ou de combustible) peuvent être régulés de la manière suivante.

Les consignes concernant ces débits sont issues des contrôleurs 130,132, 134 et sont comparées par des moyens de comparaison 151,153, 155,157, 159,161 avec les mesures 201,201, 203,209, 205,211 de débits de fluides de la sous zone oxy.

Ce sont ces différences entre consignes et mesures qui sont régulées au travers des moyens de régulation (par exemple de type PID) 161,167, 163,169, 165,171. Ces moyens de régulation fournissent de manière continue des consignes d'ouverture aux vannes. 181,187, 183, 189,185, 191.

Le four 70 peut en outre être équipé de sondes qui mesurent la teneur et la température d'oxygène 350,352 dans l'enceinte du four afin de réguler ou de fixer le coefficient stcechiométrique. Ce dernier (obtenu en sortie des moyens 366, voir ci-dessous) est ensuite multiplié, par des moyens 354, par le pouvoir calorifique supérieur 356 du gaz et par un facteur 358 de correction qui permet de compenser les variations de ce même pouvoir calorifique supérieur pour obtenir finalement le rapport oxygène/gaz (ou comburant/combustible) 360 théorique. Celui-ci est garanti au final par les contrôleurs 130,132, 134 qui limitent les changements de consignes appliqués aux régulateurs 161,167, 163,169, 165,171, afin de garantir à tout moment le rapport de débit d'oxygène sur le débit de gaz (ou comburant/combustible). Seules de faibles variations peuvent donc être appliquées et le sens de ces variations est imposé en

fonction du fluide sur lequel on agit (décroissant pour l'oxygène, croissant pour le gaz).

Les références 362,364 et 366 désignent en outre respectivement une consigne d'oxygène, un comparateur pour comparer ladite consigne et la valeur mesurée en oxygène, et un régulateur, par exemple de type PID.

Le référence 368 désigne en outre un seuil de température (aux alentours de 700 OC) auquel la température 352 est comparée. à l'aide de moyens comparateurs 370. Ce seuil correspond, physiquement à un changement de comportement de l'allumage des gaz lorsqu'on passe d'une température inférieure au seuil à une température supérieure au seuil.

Si la température mesurée est inférieure au seuil, le rapport oxygène/gaz (ou comburant/combustible) est fixe (commutateurs 370 et 372 en position supérieure).

Si la température mesurée est supérieure au seuil, le rapport oxygène/gaz (ou comburant/combustible) est variable (commutateurs 370 et 372 en position inférieure).

Le schéma de la figure 11 est en fait réalisé sous forme logicielle dans les moyens 300-303, sauf évidemment pour les composants tels que les vannes, le four, les capteurs.

Claims

REVENDICATIONS 1. Four de réchauffage de produits métallurgiques, comportant au moins un premier brûleur, air/combustible, dans une zone (32,34, 36,44, 46,48, 49), dite zone aval, dans laquelle les produits sont amenés à leur température finale de sortie de four, et au moins un deuxième brûleur, ou groupe de brûleurs, oxycombustible (38,50), ainsi qu'au moins un troisième brûleur (39,52, 54) ou groupes de brûleurs, le deuxième brûleur, ou groupe de brûleurs, étant équipé de moyens (138, 150) de régulation d'alimentation en comburant et en combustible indépendants des moyens de régulation (139,152) du troisième brûleur ou groupe de brûleurs.
2. Four selon la revendication 1, les deuxième et troisième brûleurs ou groupes de brûleur (s) étant situés : - soit tous deux (38,39) en amont du brûleur air/combustible, - soit tous deux (50,52, 54) dans la même zone aval dans laquelle se situe ledit brûleur air/combustible, - soit au moins un dans une zone amont du brûleur air/combustible, et au moins un autre dans la même zone aval.
3. Four selon la revendication 2, les deuxième et troisième brûleurs ou groupes de brûleurs étant situés tous deux dans la même zone aval dans laquelle se situe ledit brûleur air/combustible, l'un (50) des deuxième et troisième brûleurs ou groupes de brûleurs oxycombustible (s) étant disposé au-dessus du brûleur air/combustible et au moins un (52, 54) des deuxième et troisième brûleurs, ou groupes de brûleur oxycombustible (s), étant disposé au-dessous du brûleur air/combustible.
4. Four selon la revendication 1, comportant les deuxième et troisième brûleurs (38,39), ou groupes de brûleurs, étant situés dans deux zones (35,37) différentes du four.
5. Four selon l'une des revendications précédentes, comportant des moyens de filtration de comburant (154,157, 194,214, 234) et des

<Desc/Clms Page number 29>

moyens de filtration de combustible (164,184, 204,224, 244) associés chacun à au moins un des deuxième et troisième brûleurs ou groupes de brûleurs.
6. Four selon la revendication 5, les deuxième et troisième brûleurs ou groupes de brûleurs (50,52) ayant des moyens de filtration communs.
7. Four selon la revendications précédente, comportant des moyens (138,139, 150,152) de régulation du débit de comburant et des moyens de régulation du débit de combustible, associés à chaque moyen de filtration de comburant et à chaque moyen de filtration de combustible.
8. Four selon la revendication 7, comportant en outre des moyens (160,162, 170,172, 180,190, 200,210, 220,230, 270,280) d'équilibrage propres à chaque brûleur.
9. Four selon l'une des revendications 1à 8, comportant des moyens de régulation en puissance et/ou en température du four eVou en température des produits.
10. Four de réchauffage selon l'une des revendications 1 à 9, les moyens de régulation du deuxième et/ou du troisième brûleur ou groupe de brûleurs comportant des capteurs (330-333,119, 121,123) de paramètres ou de grandeurs physiques de la zone du four associée au brûleur ou groupe de brûleurs, et des moyens (130,132, 134) pour réguler une consigne de débit de comburant et de combustible du ou des brûleur (s) correspondant en fonction desdits paramètres ou desdites grandeurs.
11. Four selon la revendication 9 ou 10, comportant des moyens (101,103, 105,124, 126,128) pour établir une consigne de puissance, des moyens de mesure des débits (201,203, 205,207, 209, 211) de comburant et de combustible, et des moyens (130,132, 134) pour élaborer une consigne de débit de comburant et de combustible à partir,

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d'une part, des valeurs mesurées de comburant et de combustible et, d'autre part, de la valeur de consigne de puissance.
12. Four selon l'une des revendications 9 à 11, comportant au moins un capteur (118,120, 122) de température dans le four pour chaque brûleur ou groupe de brûleur.
13. Four selon la revendication 12, comportant en outre des moyens (112,114, 116) pour effectuer une comparaison de la température mesurée avec une valeur de consigne de température (100, 102,104).
14. Four selon la revendication 13, comportant en outre des moyens (124,126, 128) pour élaborer une consigne de puissance à partir de ladite comparaison.
15. Four selon la revendication précédente, comportant en outre des moyens de mesure des débits de comburant et de combustible, et des moyens (130,132, 134) pour élaborer une consigne de débit de comburant et de combustible à partir, d'une part, des valeurs mesurées de comburant et de combustible et, d'autre part, de la valeur de consigne de puissance.
16. Four selon l'une des revendications 11 à 15, comportant en outre des capteurs (350,352) de concentration et/ou de température d'oxygène dans le four, et des moyens (354,370) pour fixer ou réguler le coefficient stoechiométrique à partir des mesures de concentration et/ou de température.
17. Four selon l'une des revendications 1 à 16, des moyens (240,260) de commande étant reliés aux moyens de régulation d'alimentation, et comportant des moyens pour mémoriser des paramètres ou des modes ou des consignes de production, et des moyens pour transmettre lesdits paramètres ou modes ou consignes auxdits moyens de régulation.

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18. Four selon la revendication 17, comportant en outre des moyens (260,262, 263) pour modifier lesdits paramètres ou modes ou consignes de production.
19. Four selon l'une des revendications 1 à 18, le troisième brûleur ou groupe de brûleurs étant de type oxycombustible.
20. Dispositif de commande d'un équipement d'oxycombustion d'un four, comportant des moyens d'alimentation en comburant et des moyens d'alimentation en combustible, ledit dispositif de commande comportant des moyens (130,132, 134) pour élaborer ou calculer des signaux de commande d'alimentation en comburant et en combustible, à partir de signaux (101,103, 105,125, 127,129) de consigne de puissance, et de signaux de mesure de débits (201,203, 205,207, 209, 211) de comburant et de combustible.
21. Dispositif selon la revendication 20, comportant en outre des moyens (360,372) de régulation de la quantité ou de la proportion d'oxygène par rapport au gaz naturel dans le four.
22. Dispositif selon la revendication 21, lesdits moyens de régulation de la quantité ou de la proportion d'oxygène dans le four ne fonctionnant que si la température de l'oxygène est supérieure à une valeur seuil prédéterminée.
23. Dispositif selon la revendication 22, ladite valeur seuil étant comprise entre 650 C et 750 C.
24. Dispositif selon la revendication 20 à 23, comportant en outre des moyens (124,126, 128) de régulation en puissance.
25. Dispositif selon l'une des revendications 20 à 24, comportant en outre des moyens (112,114, 116) de régulation en température.

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26. Dispositif selon la revendication 25, comportant au moins un capteur (118,120, 122) de température de la zone de combustion dudit brûleur.