LU85738A1

LU85738A1 - METHOD AND INSTALLATION FOR INJECTING QUANTITIES OF POWDERED MATERIALS BY AIR INTO A PRESSURE ENCLOSURE AND APPLICATION TO A TANK OVEN

Info

Publication number: LU85738A1
Application number: LU85738A
Authority: LU
Inventors: Leon Ulveling; Louis Schmitt
Original assignee: Wurth Paul Sa
Priority date: 1985-01-24
Filing date: 1985-01-24
Publication date: 1986-08-04
Also published as: ZA8619B; AU583344B2; AU5268786A; EP0190592B1; CA1263530A; BR8600472A; JPS61174028A; EP0190592A1; ES8700745A1; ATE37043T1; ES551650A0; DE3660681D1

Abstract

1. Process for the injection of metered quantities of pulverulent materials by pneumatic means and at a plurality of different points into an enclosure which is under variable pressure, through pneumatic channels fed with pulverulent material and propulsion fluid under pressure supplied by a booster, characterized in that in each transport track an intermediate deposit of pulverulent material is provided in a proportioning hopper into which the pulverulent material is introduced at pressure P1 , in that the pulverulent material is extracted by means of a current of gas at a pressure P2 lower than P1 , in that the pressure difference DELTA p = P1 - P2 is continuously measured and in that the pressure P2 is set at a level which ensures that the pressure difference DELTA p will correspond to a certain quantity of pulverulent material transported per unit of time by the carrier gas at a pressure P2 .

Description

Procédé et installation d'injection de quantités , dosées de matières pulvérulentes par voie pneu matique dans une enceinte sous pression et application à un four à cuve 5 î La présente invention concerne un procédé et une installation d'injection de quantités dosées de matières pulvérulentes, par voie pneumatique, en plusieurs points différents, dans une enceinte se trouvant 10 sous pression variable, à travers des voies pneumatiques alimentées en matière pulvérulente et en fluide de pro-1 pulsion sous pression injecté par un surpresseur.The present invention relates to a method and to an installation for injecting metered quantities of powdered materials, pneumatically, at several different points, in an enclosure 10 under variable pressure, through pneumatic channels supplied with pulverulent material and with propulsion fluid under pressure injected by a booster.

Quoique n'y étant pas limitée, l'invention concerne plus particulièrement un procédé d'injection 15 de charbon en poudre dans un haut fourneau- Le problème de l'injection du combustible solide dans un haut fourneau a été résolu par le procédé et l'installation proposés dans la demande de brevet EP-A-0 021 222. L'utilisation de combustible solide, tel que du charbon ou 20 de la lignite en poudre dans les hauts fourneaux, en remplacement des produits pétroliers, devient en effet de plus en plus intéressante, compte tenu du fait que ces derniers deviennent de plus en plus chers et de plus en plus rares.Although not limited thereto, the invention relates more particularly to a process for injecting powdered coal into a blast furnace. The problem of injecting solid fuel into a blast furnace has been solved by the process and installation proposed in patent application EP-A-0 021 222. The use of solid fuel, such as coal or lignite powder in blast furnaces, replacing petroleum products, becomes in fact more more interesting, given the fact that these are becoming more and more expensive and more and more rare.

25 Toutefois, l'utilisation de la voie pneumati que pour l'injection de combustibles solides dans un haut fourneau nécessite la maîtrise d'un certain nombre de paramètres variables et liés entre eux, tout en respectant certaines conditions de départ. L'une de ces 30 conditions est l'injection d'une quantité prédéterminée, en poids, de combustible par unité de temps dans le haut fourneau, par exemple, tant de kilos par heure, tout en assurant une répartition optimale de cette quantité sur le nombre de tuyères à travers lesquelles le 35 combustible est injecté. C'est la raison pour laquelle ce procédé d'injection a subi un certain nombre de perfectionnements qui ont notamment fait l'objet des demandes de brevet EP-A-0 032 206 et EP-A-0 077 919.25 However, the use of the pneumatic route only for the injection of solid fuels into a blast furnace requires the control of a certain number of variable and interrelated parameters, while respecting certain starting conditions. One of these conditions is the injection of a predetermined quantity, by weight, of fuel per unit of time into the blast furnace, for example, so many kilos per hour, while ensuring an optimal distribution of this quantity over the number of nozzles through which the fuel is injected. This is the reason why this injection process has undergone a certain number of improvements which have in particular been the subject of patent applications EP-A-0 032 206 and EP-A-0 077 919.

« Toutefois, certains de ces perfectionnements ?- - 2 - ont rendu ces installations plus compliquées, c'est-à-dire plus sensibles aux risques de panne et plus chères, ce qui réduit les gains espérés."However, some of these improvements? - - 2 - made these installations more complicated, that is to say more sensitive to the risks of breakdown and more expensive, which reduces the expected gains.

Le but de la présente invention est de prévoir 5 un nouveau procédé et une installation d'injection de quantités dosées de matières pulvérulentes, qui est plus simple et moins vulnérable par les risques de panne.The object of the present invention is to provide a new method and an installation for injecting metered quantities of pulverulent materials, which is simpler and less vulnerable to the risks of breakdown.

Pour atteindre cet objectif, le procédé proposé 10 par l'invention est essentiellement caractérisé en ce que dans chaque voie de transport, on provoque un dépôt intermédiaire de matière pulvérulente dans une trémie de dosage dans laquelle la matière pulvérulente est introduite sous me pression P^, en ce que l'on extrait la 15 matière pulvérulente à l'aide d'un courant de gaz sous une pression P2 inférieure à P^, en ce que l'on mesure en permanence la différence de pression = P^ - P2, ’ et en ce que l'on règle la pression P2 de manière que la différence de pression p corresponde à une quantité 20 déterminée de matière pulvérulente entraînée par unité de temps par le courant de gaz sous pression P2· L'installation pour la mise en oeuvre du procédé comprend une trémie de stockage, deux sas intermédiaires et une trémie de distribution, et est carac-25 térisée en ce que la trémie de distribution est reliée, en série, à un certain nombre de trémies de dosage par une conduite circulaire disposée autour de ladite enceinte, et dont la dernière trémie de dosage est reliée aux sas intermédiaire^ en ce que le fond de cha-30 cune des trémies de dosage est reliée à une conduite pneumatique, ces conduites pneumatiques étant branchées entre les points d'injection dans l'enceinte et une conduite circulaire autour de l'enceinte alimentée en gaz de propulsion par un surpresseur, et en ce que 35 chacune des conduites pneumatiques comporte une vanne automatique de réglage de pression commandée par un circuit de réglage associé à chacune des trémies de dosage.To achieve this objective, the method proposed by the invention is essentially characterized in that in each transport path, an intermediate deposit of pulverulent material is caused in a dosing hopper into which the pulverulent material is introduced under pressure P ^ , in that the pulverulent material is extracted using a stream of gas at a pressure P2 lower than P ^, in that the pressure difference = P ^ - P2 is constantly measured, 'and in that the pressure P2 is adjusted so that the pressure difference p corresponds to a determined quantity of pulverulent material entrained per unit time by the stream of pressurized gas P2 · The installation for setting work of the process comprises a storage hopper, two intermediate airlocks and a distribution hopper, and is characterized in that the distribution hopper is connected, in series, to a certain number of dosing hoppers by a circular pipe available sée around said enclosure, and whose last dosing hopper is connected to the intermediate airlock ^ in that the bottom of each of the dosing hoppers is connected to a pneumatic line, these pneumatic lines being connected between the points of injection into the enclosure and a circular pipe around the enclosure supplied with propulsion gas by a booster, and in that each of the pneumatic pipes comprises an automatic pressure adjustment valve controlled by an adjustment circuit associated with each of the dosing hoppers.

il-1 î - 3 - j . L’une des particularités essentielles de l'installation pour la mise en oeuvre du procédé selon 1 ' invention est 1 ' absence de doseurs mécaniques de la matière pulvérulente, que ce soit les doseurs classiques à rotor 5 alvéolaire ou des doseurs plus perfectionnés. Ceci signifie, qu’à part les vannes, il n'y a plus de pièce mécanique en mouvement.il-1 î - 3 - j. One of the essential features of the installation for the implementation of the process according to the invention is the absence of mechanical metering devices for the pulverulent material, whether it is the conventional metering units with cellular rotor 5 or more sophisticated metering units. This means that, apart from the valves, there are no more moving mechanical parts.

D'autres particularités et caractéristiques de l'invention seront décrites en détail à l'aide 10 d'un exemple de mise en oeuvre préféré, présenté ci-dessous, à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées dans lesquelles :Other particularities and characteristics of the invention will be described in detail with the aid of an example of preferred implementation, presented below, by way of nonlimiting example, with reference to the appended figures in which:

La figure 1 montre un schéma synoptique d'une installation d'injection de combustible solide dans 15 un four à cuve etFIG. 1 shows a block diagram of an installation for injecting solid fuel into a shaft furnace and

La figure 2 montre un schéma de réglage et de commande de l'injection associée à une trémie de dosage.FIG. 2 shows a diagram for adjusting and controlling the injection associated with a dosing hopper.

L'installation de la figure 1 comporte une 20 trémie principale de stockage 10, associée à un fil-I tre 12, et dont le fond communique avec deux sas in termédiaires 14 et 16 qui sont alternativement aérés et mis sous pression. L'aération est réalisée à travers des conduites 21 et le filtre 12, tandis que la 25 pressurisation est réalisée par le retour d'une conduite circulaire décrite plus en détail ci-dessous.The installation of FIG. 1 comprises a main storage hopper 10, associated with a wire 12, and the bottom of which communicates with two intermediate airlocks 14 and 16 which are alternately ventilated and pressurized. The aeration is carried out through pipes 21 and the filter 12, while the pressurization is carried out by the return of a circular pipe described in more detail below.

Chacun des sas intermédiaires 14 et 16 repose sur des pesons 18 destinés à déterminer le début et la fin de la phase de remplissage à partir de la trémie 10. Les 30 deux sas 14 et 16 communiquent chacun avec une trémie de distribution 20, également montée sur des pesons 18 ! pour en mesurer le contenu.Each of the intermediate airlocks 14 and 16 rests on load cells 18 intended to determine the beginning and the end of the filling phase from the hopper 10. The two airlocks 14 and 16 each communicate with a distribution hopper 20, also mounted on 18 scales! to measure the content.

Le combustible pulvérulent est débité de la * trémie de distribution 20 dans une conduite pneuma- 35 tique 22 alimentée en gaz comprimé à l'aide d'un compresseur 24 à une pression supérieure à celle régnant à l'intérieur du four. Cette conduite pneumatique 22 débouche dans une conduite circulaire 26 aménagée - 4 - autour du four et traversant un certain nombre n de trémies de dosage 28^, 282* ... 28^, 28n· Le nombre n de ces trémies de dosage 28 est de préférence proportionnel au nombre de tuyères. Après la traversée de la 5 dernière trémie de dosage 28n, la conduite circulaire 26 est reliée aux sas de dosage 14 et 16.The pulverulent fuel is discharged from the distribution hopper 20 into a pneumatic line 22 supplied with compressed gas by means of a compressor 24 at a pressure higher than that prevailing inside the furnace. This pneumatic line 22 opens into a circular line 26 arranged around the furnace and passing through a certain number n of dosing hoppers 28 ^, 282 * ... 28 ^, 28n · The number n of these dosing hoppers 28 is preferably proportional to the number of nozzles. After passing through the last dosing hopper 28n, the circular pipe 26 is connected to the dosing locks 14 and 16.

Une seconde conduite circulaire 30 parallèle à la conduite 26 est également disposée autour du four. Cette conduite circulaire est alimentée en gaz comprimé 10 à une pression supérieure à la pression régnant à l'intérieur du four, mais à une pression inférieure à la pression dans la conduite 22, et dans la conduite circulaire 26. Cette conduite circulaire d'air comprimé 30 communique à travers une série de conduites 32^, 15 329, ... 32.,... 32 , pourvues chacune d'une vanne de fermeture 34, avec les sorties de chacune des trémies de dosage 28. Ces conduites 32 comportent respectivement des vannes de régulation 36^, 362# ... 36^, ... 36^ afin de régler la pression P2 d'extraction des matières 20 pulvérulentes des trémies 28 en fonction de la pression P^ à l'entrée de ces trémies, de la manière décrite plus en détail par la suite. Les conduites 32 entraînent le combustible, à partir de ces trémies 28, directement vers les différentes tuyères.A second circular pipe 30 parallel to the pipe 26 is also arranged around the furnace. This circular pipe is supplied with compressed gas 10 at a pressure higher than the pressure prevailing inside the furnace, but at a pressure lower than the pressure in the pipe 22, and in the circular pipe 26. This circular air pipe compressed 30 communicates through a series of pipes 32 ^, 15 329, ... 32., ... 32, each provided with a closing valve 34, with the outputs of each of the dosing hoppers 28. These pipes 32 have respectively regulating valves 36 ^, 362 # ... 36 ^, ... 36 ^ in order to regulate the pressure P2 for extracting the pulverulent materials from the hoppers 28 as a function of the pressure P ^ at the inlet of these hoppers, as described in more detail below. The conduits 32 drive the fuel, from these hoppers 28, directly to the various nozzles.

25 Le procédé d'injection et le fonctionnement de l'installation seront expliqués en référence aux > Figures 1 et 2. Le combustible solide stocké dans la trémie 10 parvient de façon connue en soi, alternativement à travers les sas 14 et 16 dans la trémie de 30 distribution 20 de laquelle il est extrait par le courant de gaz sous pression envoyé à travers la conduite 22 par le surpresseur 24. La pression du gaz expédié par celui-ci dans la conduite 22 est déterminée en fonction de la pression régnant a l'intérieur du four, 35 tout en tenant compte de la perte de charge dans la conduite circulaire 26 et dans chacune des trémies de dosage 28.The injection process and the operation of the installation will be explained with reference to> Figures 1 and 2. The solid fuel stored in the hopper 10 arrives in a manner known per se, alternately through the airlocks 14 and 16 in the hopper 30 distribution 20 from which it is extracted by the stream of pressurized gas sent through line 22 by the booster 24. The pressure of the gas sent by it in line 22 is determined according to the pressure prevailing at l inside the furnace 35 while taking account of the pressure drop in the circular pipe 26 and in each of the dosing hoppers 28.

Le combustible solide entraîné par le gaz - 5 - l ; comprimé à travers la conduite circulaire 26 se dépose successivement dans les différentes trémies de dosage Λ 28., 28.., ... 28., ... 28 , assurant en permanence un y X ^ X Π remplissage suffisant de chacune de ces trémies.Solid fuel entrained by gas - 5 - l; compressed through the circular pipe 26 is deposited successively in the different dosing hoppers Λ 28., 28 .., ... 28., ... 28, permanently ensuring a y X ^ X Π sufficient filling of each of these hoppers.

5 La quantité de combustibles solides admise dans chacune des conduites 32., 32,,, ... 32., ... 32„ 1 2 n par le gaz comprimé circulant dans ces conduites dépend de la différence de pression hv> entre la pression P-^ dans la conduite circulaire 26 au passage d'une trémie 10 et de la pression P2 dans la conduite correspondante au passage de cette même trémie, autrement dit de la différence de pression entre l'entrée et la sortie d'une trémie de dosage. Cette quantité dépend également de la pression absolue P^ à l'entrée de chacune 15 de ces trémies, cette pression absolue diminuant progressivement depuis la première trémie 28^ jusqu'à la dernière trémie 28 .5 The quantity of solid fuels admitted into each of the pipes 32., 32 ,,, ... 32., ... 32 „1 2 n by the compressed gas circulating in these pipes depends on the pressure difference hv> between the pressure P- ^ in the circular line 26 when passing a hopper 10 and pressure P2 in the line corresponding to the passage of this same hopper, in other words the pressure difference between the inlet and the outlet of a hopper dosing. This quantity also depends on the absolute pressure P ^ at the inlet of each of these hoppers, this absolute pressure gradually decreasing from the first hopper 28 ^ to the last hopper 28.

n v Conformément à la présente invention, on règle dans chacune des conduites 32^ à 32 , à l'aide 20 d'une vanne de réglage automatique 36^ à 36n les pressions P2 de l'air comprimé en fonction de ces deux paramètres de façon à absorber la quantité voulue de combustibles solides.nv In accordance with the present invention, the pressures P2 of the compressed air according to these two parameters are adjusted in each of the lines 32 ^ to 32, using an automatic adjustment valve 36 ^ to 36n. absorb the desired amount of solid fuel.

Ce réglage est expliqué ci-dessous en réfé-25 rence à la figure 2. Cette figure montre une trémie de dosage 28 avec la section amont 26a et la section aval 26b de la conduite circulaire 26. L'entrée et la sortie dans la trémie de la conduite 26 peuvent être prévues à des endroits diamétralement opposés. Lors-30 que la trémie 28 est remplie comme c'est le cas de la représentation de la figure 2, la matière pulvérulente I amenée par la section 26a est entièrement entraînée Ià travers la sortie de la section 26b. Le fond de la trémie 28 communique à travers une vanne d'ouverture 35 et de fermeture 40 avec une conduite 38 qui est ^ reliée à une ou plusieurs tuyères d'un haut fourneau.This adjustment is explained below with reference to Figure 2. This figure shows a dosing hopper 28 with the upstream section 26a and the downstream section 26b of the circular pipe 26. The inlet and the outlet into the hopper of the pipe 26 can be provided at diametrically opposite locations. When the hopper 28 is filled as in the case of the representation of FIG. 2, the pulverulent material I supplied by the section 26a is entirely entrained I through the outlet of the section 26b. The bottom of the hopper 28 communicates through an opening valve 35 and closing 40 with a pipe 38 which is ^ connected to one or more nozzles of a blast furnace.

i I I-1 r 1 ; J · *. - «- '· ',· - 6 - « *i I I-1 r 1; J · *. - "- '·', · - 6 -" *

Dans la conduite 38 débouche également larconduite 32 en provenance de la conduite circulaire 30 de gaz comprimé et destinée à entraîner la matière pulvérulente passant à travers la vanne 40.In the pipe 38 also opens the pipe 32 coming from the circular pipe 30 of compressed gas and intended to entrain the pulverulent material passing through the valve 40.

5 Deux manomètres 42 et 44 mesurent respective ment la pression régnant dans la tête de la trémie 28 et la pression P2 de l'air comprimé dans la conduite 32.5 Two manometers 42 and 44 respectively measure the pressure prevailing in the head of the hopper 28 and the pressure P2 of the compressed air in the line 32.

Comme mentionné précédemment, la quantité de matière pulvérulente entraînée à travers la vanne 40 dépend, en 10 position d'ouverture de celle-ci, de la pression absolue ainsi que de la différence de pression = P1 " P2‘As mentioned previously, the quantity of pulverulent material entrained through the valve 40 depends, in the open position thereof, on the absolute pressure as well as on the pressure difference = P1 "P2‘

Avant la mise en service de l'installation, on détermine, par voie expérimentale, et éventuellement 15 par interpolation informatisée, les courbes représentant la relation entre la quantité de matière pulvérulente entraînée par unité de temps et la différence de pression A P - ~ P2· Ces courbes sont en outre déterminées pour plusieurs valeurs de P^, ce qui permet 20 d'obtenir un faisceau de courbes symbolisé par le graphique 46 sur la figure 2. Ces courbes, ou les valeurs représentatives de ces courbes, sont mémorisées dans un micro-processeur.Before putting the installation into service, the curves representing the relationship between the quantity of pulverulent material entrained per unit of time and the pressure difference AP - ~ P2 · are determined experimentally, and possibly by computerized interpolation. These curves are also determined for several values of P ^, which makes it possible to obtain a bundle of curves symbolized by graph 46 in FIG. 2. These curves, or the values representative of these curves, are stored in a microphone. -processor.

A chaque trémie de dosage 28 est associé un 25 circuit de régulation comprenant un dispositif 48 destiné à mesurer en permanence la différence de pression ^p entre la pression P1 et P2> Le résultat de cette mesure ainsi que la valeur de la pression sont envoyés dans un calculateur 50 qui, sur base des infor-30 mations mémorisées représentant le graphique 36, établit la différence de pression ^p de consigne correspondant à la quantité de combustible’que l'on veut injecter à travers les tuyères dans le haut fourneau.Each dosing hopper 28 is associated with a regulating circuit comprising a device 48 intended to permanently measure the pressure difference ^ p between the pressure P1 and P2> The result of this measurement as well as the value of the pressure are sent to a calculator 50 which, on the basis of the stored information representing graph 36, establishes the pressure difference ^ p of reference corresponding to the quantity of fuel which one wants to inject through the nozzles in the blast furnace.

Si la différence de pression mesurée est inférieure 35 à la différence de pression de consigne, la vanne 36 » est automatiquement légèrement fermée pour réduire la 41--- - 7 - , pression dans la conduite 32 et augmenter ainsi la différence de pression £p jusqu'à ce que celle-ci soit « égale à la différence de pression de consigne correspon dant à la quantité prédéterminée de combustible solide.If the measured pressure difference is less than the set pressure difference 35, the valve 36 "is automatically slightly closed to reduce the 41 --- - 7 -, pressure in line 32 and thus increase the pressure difference £ p until this is' equal to the set pressure difference corresponding to the predetermined quantity of solid fuel.

5 Par contre, si la différence de pression devient trop grande, la vanne 36 est ouverte davantage pour rétablir l'équilibre.On the other hand, if the pressure difference becomes too large, the valve 36 is opened further to restore balance.

Autrement dit, le dosage du combustible solide s'effectue automatiquement par le réglage de la pres-10 sion P„ au moyen de la vanne 36.In other words, the metering of the solid fuel is carried out automatically by adjusting the pressure P 10 by means of the valve 36.

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Claims

1. Method for injecting metered quantities of pulverulent materials, pneumatically, at several different points, into an enclosure being under variable pressure, through pneumatic channels supplied with pulverulent material, and with propulsion fluid under pressure injected by a booster, characterized in that in each transport path, an intermediate deposition of pulverulent material is caused in a metering hopper into which the pulverulent material is introduced under a pressure P ^, in that the pulverulent material using a gas stream at a pressure P2 lower than P ^, in that the pressure difference Ap = Pj "P2 is constantly measured, and in that the pressure? 2 so that the difference in pressure corresponds to a given quantity of pulverulent material entrained per unit of time by the stream of gas under pressure P2 ·

2. Method according to claim 1, characterized in that a series of standard curves is determined, theoretically or experimentally, having as parameter the pressure P- ^ and establishing the relationship between the hourly quantity of pulverulent material injected and the pressure difference ^ p, in that these curves are stored, in that the required quantity of pulverulent material is determined for each injection point, in that it is determined from the 30 standard curves the pressure difference ^ p setpoint corresponding to the required quantity of pulverulent material, in that one compares, permanently, or at regular intervals, the pressure difference measured with the difference in setpoint pressure, and in the pressure P2 is adjusted until this comparison provides equality between the measured pressure difference and the set pressure difference. f 3. - Installation oour implementation A _! _-___-_ Ai â - 9 - the method according to one of claims 1 or 2, comprising a storage hopper (LO), two s ^ s intermé -diaries (14) (16) and a distribution hopper (20), characterized in that the distribution hopper (20) 5 is connected, in series, to a number of dosing hoppers (28 ^, 282,. .. 28 ^, ... 28 ^) by a circular pipe (26) arranged around said enclosure, and the last dosing hopper (28n) of which is connected to the intermediate airlocks (14, 16), in that the bottom each of the 10 dosing hoppers (281, 282 / · .. 28 ^ ... 28n) is> connected by a pneumatic line (32 ^, 322, ... 32 ^, ... 32n), these pneumatic lines being connected between the injection points in the enclosure and a circular pipe (30) around the enclosure supplied with propellant gas 15 by a booster, in that each of the pneumatic pipes (32 ^, 322, ... 32 ^, ... 32n) includes an automatic valve for pressure adjustment (36 ^, 362, ... 36 ^, ... 36n) controlled by an adjustment circuit associated with each of the dosing hoppers (28 ^, 282, ... 28 ^, ... 28n ).

4. Installation according to claim 3, characterized in that each adjustment circuit comprises a device (42) for measuring the pressure P ^ in the head of the dosing hopper (28 ^), a device (25) for measuring the pressure P2 ^ in the pneumatic line (32 ^) to which the dosing hopper (28 ^) is connected, a device (48) for determining the pressure difference ip ^ = P ^ - P2 ^, a comparator (50) to compare the pressure difference with a reference pressure difference jjp supplied by a computer and to control the pressure regulating valve (36 ^) p2 ^ until the pressure difference ^ p ^ measured is equal to the set pressure difference £ p. 35 5. - Installation according to one of claims 3 or 4, characterized in that each dosing hopper (28) is connected to two injection points of powdery material in the enclosure by a pipe (38! - ΙΟΙ split into two sections (38a) and (38b) * ^ - ---