LU88065A1

LU88065A1 - BURNER FOR A TANK OVEN

Info

Publication number: LU88065A1
Application number: LU88065A
Authority: LU
Inventors: Ulveling Leon; Kroemmer Yvon; Pere Carlo
Original assignee: Paul Wurth S.A.
Priority date: 1992-02-05
Filing date: 1992-02-05
Publication date: 1993-08-17
Also published as: EP0554673A2; EP0554673A3

Description

BRULEUR POUR UN FOUR A CUVEBURNER FOR A TANK OVEN

La présente invention concerne un brûleur pour un four à cuve. En particulier elle concerne un brûleur de charbon pulvérisé gui peut être monté dans une tubulure d'injection d'air préchauffé dans un haut fourneau utilisé pour l'extraction du fer de son minerais.The present invention relates to a burner for a shaft furnace. In particular it relates to a pulverized coal burner which can be mounted in a tube for injecting preheated air into a blast furnace used for the extraction of iron from its ores.

Il est bien connu que l'injection de charbon pulvérisé dans le vent chaud qu'on souffle à travers des tuyères à vent chaud dans la partie supérieure du creuset d'un haut fourneau a de multiples avantages. Elle augmente notamment la capacité de production du haut fourneau, permet de remplacer d'importantes quantités de coke par du charbon meilleur marché et de relever la capacité thermique de l'air préchauffé introduit dans le creuset.It is well known that the injection of pulverized coal in the hot wind which is blown through hot-wind nozzles in the upper part of the crucible of a blast furnace has multiple advantages. In particular, it increases the production capacity of the blast furnace, makes it possible to replace large quantities of coke with cheaper coal and to raise the thermal capacity of the preheated air introduced into the crucible.

Cette injection de charbon pulvérisé se fait classiquement par une lance d'injection dans laquelle le charbon pulvérisé est en suspension dans un gaz inerte. Le comburant est soit constitué par le vent chaud, enrichi ou non d'oxygène, soit par de l'oxygène pur amené par une conduite séparée près de l'embouchure de la lance. Dans ce dernier cas l'oxygène pur est utilisé pour former un mélange combustible primaire avec le charbon pulvérisé à la sortie de la lance, et le vent chaud constitue l'air de combustion secondaire. Une lance pouvant injecter à la fois de l'oxygène pur et du charbon pulvérisé sera appelée une "lance oxy-coal", tandis qu'une lance injectant uniquement de l'oxygène sera appelée une "lance normale".This injection of pulverized coal is conventionally carried out by an injection lance in which the pulverized coal is suspended in an inert gas. The oxidizer is either formed by the hot wind, enriched or not with oxygen, or by pure oxygen brought by a separate pipe near the mouth of the lance. In the latter case, pure oxygen is used to form a primary combustible mixture with the pulverized coal at the outlet of the lance, and the hot wind constitutes the secondary combustion air. A lance capable of injecting both pure oxygen and pulverized coal will be called an "oxy-coal lance", while a lance injecting only oxygen will be called a "normal lance".

Le plus souvent la lance d'injection, qu'il s'agit d'une lance normale ou d'une lance oxy-coal, est introduite obliquement à travers une ouverture dans le manteau du busillon, c'est-à-dire de la pièce tubulaire qui vient s'appuyer sur la tuyère. Selon l'angle que forme l'axe de la lance avec l'axe du busillon on arrive à placer la tête de la lance à une distance plus ou moins rapprochée de l'embouchure de la tuyère dans le creuset. En pratique, le joint entre le busillon et la tuyère constitue cependant un certain obstacle pour réaliser des angles très faibles entre l'axe du busillon et l'axe de la lance.Most often the injection lance, whether it is a normal lance or an oxy-coal lance, is introduced obliquely through an opening in the mantle of the nozzle, that is to say of the tubular part which comes to rest on the nozzle. Depending on the angle formed by the axis of the lance with the axis of the nozzle, it is possible to place the head of the lance at a distance more or less close to the mouth of the nozzle in the crucible. In practice, the joint between the nozzle and the nozzle constitutes however a certain obstacle to achieve very small angles between the axis of the nozzle and the axis of the lance.

Il est aussi connu d'introduire ladite lance axialement dans ledit busillon, à savoir à travers une ouverture dans le coude placé généralement en amont du busillon. Un tel arrangement de la lance est par exemple montré dans le document WO 86/05520. Avec ce montage, on pourrait théoriquement rapprocher la tête de la lance jusque dans l'embouchure de la tuyère dans le creuset.It is also known to introduce said lance axially into said nozzle, namely through an opening in the elbow generally placed upstream of the nozzle. Such an arrangement of the lance is for example shown in document WO 86/05520. With this arrangement, we could theoretically bring the head of the lance closer to the mouth of the nozzle in the crucible.

Bien que les dispositifs d'introduction de charbon pulvérisé dans un four à cuve décrits ci-avant donnent satisfaction à faible débit, il subsiste des problèmes en rapport avec l'introduction de quantités plus importantes de charbon pulvérisé dans le creuset.Although the devices for introducing pulverized coal into a shaft furnace described above give satisfaction at low flow rate, problems remain in connection with the introduction of larger quantities of pulverized coal into the crucible.

En effet, pour travailler de façon efficace lors de l'injection de charbon pulvérisé dans un four à cuve, il faut réaliser une combustion aussi complète que possible du charbon dans la zone turbulente à proximité immédiate de l'embouchure de la tuyère dans le creuset. Si cette combustion n'a pas lieu de façon convenable avant ou dans cette zone, ce qui est notamment le cas lorsqu'on travaille avec des débits importants de charbon pulvérisé dans une tuyère, d'importantes quantités de résidus poudreux de la combustion s'accumulent dans le four à cuve et en augmentent considérablement sa résistance à l'écoulement des gaz chauds.Indeed, to work efficiently during the injection of pulverized coal in a tank furnace, it is necessary to carry out a combustion as complete as possible of the coal in the turbulent zone in the immediate vicinity of the mouth of the nozzle in the crucible . If this combustion does not take place properly before or in this zone, which is particularly the case when working with large flows of coal pulverized in a nozzle, large quantities of powdery residues of combustion s' accumulate in the shaft furnace and considerably increase its resistance to the flow of hot gases.

La difficulté à obtenir une combustion complète dans ladite zone turbulente devient apparente en considérant la faible distance disponible et la vitesse élevée du vent chaud dans ladite tuyère. On peut ainsi montrer que le temps disponible pour le déroulement du mécanisme de la combustion de particules de charbon à la sortie de la lance est de l'ordre de 10 ms. Pendant ce temps extrêmement court le jet compact de charbon pulvérisé en suspension dans un gaz neutre doit être dissocié, les particules isolées de charbon doivent être réchauffées jusqu'à provoquer le dégagement de gaz de pyrolyse, les gaz de pyrolyse doivent se mélanger avec le comburant, l'inflammation de ce mélange gazeux doit avoir lieu et les résidus solides de la pyrolyse doivent réagir avec le comburant dans une réaction d'oxydation hétérogène. Un des problèmes majeures de l'injection de charbon pulvérisé dans le creuset est donc d'augmenter la cinétique du déroulement du mécanisme de combustion décrit très sommairement ci-avant.The difficulty in obtaining complete combustion in said turbulent zone becomes apparent when considering the short distance available and the high speed of the hot wind in said nozzle. It can thus be shown that the time available for the development of the mechanism of combustion of coal particles at the outlet of the lance is of the order of 10 ms. During this extremely short time the compact jet of pulverized coal suspended in a neutral gas must be dissociated, the isolated particles of coal must be reheated until causing the release of pyrolysis gases, the pyrolysis gases must mix with the oxidizer , the ignition of this gas mixture must take place and the solid residues from the pyrolysis must react with the oxidant in a heterogeneous oxidation reaction. One of the major problems of injecting pulverized coal into the crucible is therefore to increase the kinetics of the course of the combustion mechanism described very briefly above.

Certes on pourrait aussi augmenter le temps disponible au déroulement du mécanisme de combustion du charbon pulvérisé en reculant la tête de la lance vers l'arrière du busillon, c'est-à-dire en augmentant la distance à parcourir par les particules de charbon dans l'air préchauffé. La pratique a cependant montré que la combustion s'améliore en un premier temps, mais que la section libre des tuyères se réduit rapidement parce que les cendres chaudes ont tendance à coller aux parois refroidies de la tuyère. Ce phénomène a d'ailleurs aussi une influence très néfaste sur la durée de vie des tuyères. Il s'ensuit qu'on a, à priori, tout intérêt à effectuer l'introduction du charbon à une distance aussi petite que possible de l'embouchure de la tuyère dans le creuset.Of course, we could also increase the time available for the combustion mechanism of the pulverized coal to run by moving the head of the lance back towards the rear of the nozzle, that is to say by increasing the distance traveled by the particles of coal in preheated air. However, practice has shown that combustion improves at first, but that the free cross-section of the nozzles decreases rapidly because hot ashes tend to stick to the cooled walls of the nozzle. This phenomenon also has a very harmful influence on the life of the nozzles. It follows that there is, a priori, any advantage in effecting the introduction of the coal at a distance as small as possible from the mouth of the nozzle in the crucible.

Ceci augmente naturellement des exigences quant à la cinétique de la combustion du charbon pulvérisé. Ainsi on essaie d'améliorer cette dernière en formant à la sortie de la lance des mélanges plus ou moins turbulents de charbon pulvérisé à l'aide de l'oxygène pur acheminé à travers ladite lance dans un conduit séparé jusqu'à l'orifice de sortie de cette dernière. Bien que ces lances "oxy-coal" fournissent de meilleurs résultats que les lances travaillant sans oxygène, on doit cependant admettre que l'introduction de l'oxygène à la tête de la lance provoque un refroidissement local des gaz chauds ce qui entraîne une influence néfaste sur la cinétique de réaction, car les particules de charbon baignées dans l'oxygène relativement froid mettent plus longtemps à atteindre la température nécessaire pour le déroulement des réactions susmentionnées. Tout en constatant un bilan globalement positif pour les lances "oxy-coal" on ne peut pas négliger cet "effet refroidissant" de l'oxygène insufflé qui, surtout à des débits élevés, a notamment aussi une influence sur le profil des températures dans la zone à fortes turbulences dans le creuset près de l'embouchure des tuyères. D'autres problèmes sont liés au montage des lances actuelles dans les tubulures d'injection d'air préchauffé dans le four à cuve. En effet, si on veut pénétrer avec la tête de la lance jusque dans la tuyère, on est obligé de choisir un angle entre, l'axe du busillon et l'axe de la lance très faible et à la limite un angle nul, qui correspond à une pénétration à axes parallèles. Or, plus cet angle est faible, plus la longueur porte-à-faux de la lance dans les tubulures d'injection d'air est élevée et plus le centrage de la tête de lance dans l'axe de la tuyère devient difficile, incertain et instable. Avec des lances dont le diamètre a été réduit pour des raisons d'encombrement, on remarque d'ailleurs des vibrations de la tête de lance pour des longueurs porte-à-faux importantes.This naturally increases demands on the kinetics of the combustion of pulverized coal. Thus we try to improve the latter by forming at the outlet of the lance more or less turbulent mixtures of pulverized coal using pure oxygen conveyed through said lance in a separate conduit to the orifice of exit from the latter. Although these "oxy-coal" lances provide better results than the lances working without oxygen, it must however be admitted that the introduction of oxygen at the head of the lance causes a local cooling of the hot gases which results in an influence. detrimental to the reaction kinetics, since the coal particles bathed in relatively cold oxygen take longer to reach the temperature necessary for the course of the abovementioned reactions. While noting a generally positive balance for the "oxy-coal" lances, we cannot neglect this "cooling effect" of the blown oxygen which, especially at high flow rates, also has an influence on the temperature profile in the zone with strong turbulence in the crucible near the mouth of the nozzles. Other problems are linked to the mounting of the current lances in the pipes for injecting preheated air into the shaft furnace. Indeed, if one wants to penetrate with the head of the lance until into the nozzle, one is obliged to choose an angle between, the axis of the nozzle and the axis of the lance very weak and in the limit a zero angle, which corresponds to penetration with parallel axes. However, the smaller this angle, the greater the cantilever length of the lance in the air injection pipes and the more difficult it is to center, the centering of the lance head in the axis of the nozzle. and unstable. With lances whose diameter has been reduced for reasons of space, we also notice vibrations of the lance head for long overhang lengths.

En outre il convient de noter qu'avec des angles d'inclinaison faibles entre l'axe de la tuyère et le jet de charbon pulvérisé, ce dernier n'offre qu'une très petite surface d'attaque perpendiculaire à la direction d'écoulement de vent chaud. Les lignes de courant du vent chaud et des particules de charbon dans le jet sont, en effet, quasi parallèles. Il s'ensuit que l'énergie cinétique contenue dans le gaz chaud n'est que mal utilisée pour faire éclater le jet de charbon pulvérisé et pour obtenir un bon mélange des particules de charbon avec le comburant. L'objectif de la présente invention est de fournir un brûleur compact et de construction simple qui peut être intégrée dans un dispositif d'introduction d'air préchauffé d'un four à cuve et qui résout, en grande partie, les problèmes prémentionnés en rapport avec le mécanisme de la combustion et en rapport avec le montage des lances d'injection de charbon pulvérisé.In addition, it should be noted that with small angles of inclination between the axis of the nozzle and the pulverized coal jet, the latter offers only a very small attack surface perpendicular to the direction of flow. of hot wind. The current lines of the hot wind and the particles of coal in the jet are, in fact, almost parallel. It follows that the kinetic energy contained in the hot gas is only badly used to burst the jet of pulverized coal and to obtain a good mixture of the coal particles with the oxidizer. The objective of the present invention is to provide a compact burner of simple construction which can be integrated into a device for introducing preheated air from a shaft furnace and which largely solves the problems mentioned above in relation with the combustion mechanism and in connection with the assembly of the spraying coal injection lances.

Cet objectif est atteint selon la présente invention par un brûleur comprenant les caractéristiques de la première revendication.This object is achieved according to the present invention by a burner comprising the features of the first claim.

Les revendications dépendantes décrivent des exécutions préférées et révèlent plus explicitement certaines applications avantageuses. D'après une première caractéristique de la présente invention, la tête de lance est supportée dans l'axe de ladite tuyère par une pièce montée soit dans ladite tuyère, soit directement en amont de ladite tuyère. On élimine donc ainsi le montage porte-à-faux de la lance. Ceci a l'avantage immédiat qu'il n'y a plus de problèmes de centrage et, le cas échéant, de vibrations et que le montage axial de la lance dans le busillon devient enfin un montage fiable, applicable en pratique. Ce montage a, on l'a déjà signalé plus haut, l'avantage que la tête de la lance peut être avancée loin dans la tuyère, théoriquement même au-delà de l'embouchure de la tuyère dans le creuset. De plus ce montage a l'avantage que la distance L entre la tête de la lance, ou plutôt l'orifice de sortie du charbon pulvérisé et l'embouchure de la tuyère dans le creuset peut être variée même en cours de fonctionnement, par simple déplacement axial de la lance. On peut ainsi déterminer expérimentalement ladite distance L pendant le fonctionnement dudit brûleur ce qui serait difficilement faisable sans la pièce de support de la présente invention. Cet ajustement de la distance L est, on l'a vu plus haut, un facteur très important sur lequel on peut jouer pour optimiser la combustion tout en évitant un bouchage des tuyères par des cendres qui collent aux parois de la dernière. Reste à noter que la distance optimale L est fonction notamment du débit et des caractéristiques physiques et chimiques du charbon pulvérisé. D'où la nécessité de pouvoir modifier facilement et si possible pendant le fonctionnement du brûleur ladite distance L.The dependent claims describe preferred embodiments and more explicitly disclose certain advantageous applications. According to a first characteristic of the present invention, the lance head is supported in the axis of said nozzle by a part mounted either in said nozzle, or directly upstream of said nozzle. This eliminates the cantilever mounting of the lance. This has the immediate advantage that there are no more problems of centering and, if necessary, of vibrations and that the axial mounting of the lance in the nozzle finally becomes a reliable mounting, applicable in practice. This assembly has, as already mentioned above, the advantage that the head of the lance can be advanced far into the nozzle, theoretically even beyond the mouth of the nozzle in the crucible. In addition, this assembly has the advantage that the distance L between the head of the lance, or rather the outlet orifice of the pulverized coal and the mouth of the nozzle in the crucible can be varied even during operation, by simple axial displacement of the lance. It is thus possible to determine experimentally said distance L during the operation of said burner, which would be difficult to do without the support piece of the present invention. This adjustment of the distance L is, as we saw above, a very important factor on which we can play to optimize combustion while avoiding blockage of the nozzles by ashes which stick to the walls of the latter. It remains to be noted that the optimal distance L is a function in particular of the flow rate and of the physical and chemical characteristics of the pulverized coal. Hence the need to be able to easily modify and if possible during the operation of the burner said distance L.

De plus l'introduction axiale de la lance augmente sensiblement la longueur de celle-ci qui est directement en contact avec le vent chaud ayant une température d'environ 1200°C. On observe ainsi un préchauffage du combustible, et le cas échéant du comburant, véhiculés à travers la lance. Il est évident que ce préchauffage a naturellement une influence bénéfique sur la cinétique de la réaction de combustion. D'après une deuxième caractéristique de la présente invention ladite pièce de support de la lance remplit en même temps le rôle d'un déflecteur agissant sur l'air préchauffé à environ 1200°C, pour le rendre fortement turbulent au voisinage du ou des orifices de sortie de la lance. On réussit ainsi de produire le plus près possible de la tête de lance un mélange homogène du charbon pulvérisé et de l'air préchauffé, c'est-à-dire d'éclater dès sa sortie le jet charbon pulvérisé/gaz inerte et d'obtenir une bonne distribution des particules solides dans le flux d'air préchauffé s'écoulant à travers la tuyère. La distance (resp. le temps) nécessaire pour obtenir une combustion complète est ainsi considérablement réduite. Ceci est d'autant plus vrai pour un jet de charbon introduit axialement, ou quasi axialement, dans la tuyère. Ce dernier n'offre en effet, on l'a déjà signalé, qu'une très faible surface d'attaque à l'air s'écoulant en direction axiale de la tuyère.In addition the axial introduction of the lance significantly increases the length of the latter which is directly in contact with the hot wind having a temperature of about 1200 ° C. There is thus observed a preheating of the fuel, and where appropriate of the oxidizer, conveyed through the lance. It is obvious that this preheating naturally has a beneficial influence on the kinetics of the combustion reaction. According to a second characteristic of the present invention, said lance support part simultaneously fulfills the role of a deflector acting on air preheated to about 1200 ° C., to make it highly turbulent in the vicinity of the orifice (s) lance outlet. It thus succeeds in producing as close as possible to the lance head a homogeneous mixture of the pulverized coal and the preheated air, that is to say bursting as soon as it leaves the pulverized coal / inert gas jet and obtain a good distribution of solid particles in the flow of preheated air flowing through the nozzle. The distance (resp. Time) required to obtain complete combustion is thus considerably reduced. This is all the more true for a jet of coal introduced axially, or almost axially, into the nozzle. The latter does indeed offer, as has already been pointed out, only a very small attack surface for the air flowing in the axial direction of the nozzle.

La turbulence créée dans l'air préchauffé a avant tout aussi un effet très bénéfique sur la réaction hétérogène entre les résidus solides de la réaction de pyrolyse et le gaz comburant. Il s'ensuit qu'on arrive à avoir une combustion plus complète du charbon, même avec des débits élevés et une tête de lance proche de l'embouchure de la tuyère.The turbulence created in the preheated air has above all also a very beneficial effect on the heterogeneous reaction between the solid residues of the pyrolysis reaction and the oxidizing gas. It follows that we manage to have a more complete combustion of the coal, even with high flow rates and a lance head close to the mouth of the nozzle.

Diverses formes de déflecteurs sont envisageables pour atteindre ce résultat. Il convient cependant de remarquer qu'il est avantageux de choisir un type de déflecteur gui confère à l'air un mouvement giratoire autour de l'axe de la tuyère et de diriger l'air en même temps obliquement vers le jet.Various forms of deflectors can be envisaged to achieve this result. It should however be noted that it is advantageous to choose a type of deflector which gives the air a gyratory movement around the axis of the nozzle and to direct the air at the same time obliquely towards the jet.

Une forme de déflecteur particulièrement intéressante est un déflecteur qui divise le flux principal d'air préchauffé en jet séparé qui sont déviés de sorte à constituer les génératrices d'un hyperboloïde de révolution fictif qui est coaxial à la tuyère et qui est caractérisé par un convergeant, un col et un divergeant. Dans ce cas les jets préchauffé d'air convergent d'abord vers le jet de charbon pour le faire éclater, puis les jets divergent vers les parois de la tuyère et entraînent ainsi les particules de charbon sur toute la section de la tuyère pour conférer ensuite à l'ensemble un mouvement giratoire turbulent vers l'embouchure de la tuyère dans le creuset.A particularly interesting form of deflector is a deflector which divides the main flow of preheated air into a separate jet which are deflected so as to constitute the generators of a fictitious hyperboloid of revolution which is coaxial with the nozzle and which is characterized by a convergent , a collar and a diverging. In this case the preheated air jets first converge on the jet of carbon to make it burst, then the jets diverge towards the walls of the nozzle and thus entrain the particles of coal on the entire section of the nozzle to then confer to the whole a turbulent gyratory movement towards the mouth of the nozzle in the crucible.

En travaillant avec injection d'oxygène pur il est avantageux avec la présente invention d'introduire cet oxygène en amont dudit déflecteur. Cette méthode de procéder évite en effet un refroidissement d'air préchauffé et du combustible en proximité immédiate de la tête de la lance, tel qu'il est observé avec une lance "oxy-coal" classique, où l'orifice de sortie du charbon et de l'oxygène sont tous les deux aménagés dans la tête de lance. Il est rappelé que dans certaines lances "oxy-coal" l'oxygène injecté à proximité du jet de charbon pulvérisé est aussi utilisé pour faire éclater ce jet de charbon à là sortie de la lance et de provoquer une turbulence au voisinage immédiat de la tête de la lance. Or, dans un brûleur selon la présente invention cette tâche est déjà remplie par le déflecteur agissant sur l'air préchauffé pour le rendre fortement turbulent au voisinage du ou des orifices de sortie de la lance. Avec la présente invention on dispose donc davantage de libertés pour choisir le point d'introduction de l'oxygène en fonction d'autres considérations.By working with injection of pure oxygen it is advantageous with the present invention to introduce this oxygen upstream of said deflector. This method of proceeding in fact avoids cooling of preheated air and fuel in close proximity to the head of the lance, as observed with a conventional "oxy-coal" lance, where the outlet for the coal and oxygen are both arranged in the lance head. It is recalled that in some "oxy-coal" lances the oxygen injected near the jet of pulverized coal is also used to burst this jet of coal at the exit of the lance and to cause turbulence in the immediate vicinity of the head of the spear. However, in a burner according to the present invention this task is already fulfilled by the deflector acting on the preheated air to make it highly turbulent in the vicinity of the outlet orifices (orifices) of the lance. With the present invention, therefore, there is more freedom to choose the point of introduction of oxygen according to other considerations.

Il convient cependant de remarquer que le déflecteur de la présente invention procure aussi des effets bénéfiques lorsqu'il est utilisé conjointement avec une lance "oxy-coal" du type décrit plus haut. Dans ce cas la turbulence de l'air préchauffé au voisinage de la tête de lance évite la formation de couches d'oxygène froid, qui pourraient constituer, au moins à proximité de la tête de lance, un écran froid entre le charbon pulvérisé et l'air chaud, ce qui aurait un effet néfaste sur la cinétique de la combustion.However, it should be noted that the deflector of the present invention also provides beneficial effects when used in conjunction with an "oxy-coal" lance of the type described above. In this case the turbulence of the preheated air in the vicinity of the lance head avoids the formation of layers of cold oxygen, which could constitute, at least near the lance head, a cold screen between the pulverized coal and the hot air, which would have a harmful effect on the kinetics of combustion.

Des avantages supplémentaires de la présente invention résident dans les exécutions et montages préférés. Ainsi la réalisation du support-déflecteur sous forme d'un disque épais muni d'un alésage central pour supporter la lance et d'alésages périphériques à axes obliques pour défléchir le flux d'air chaud et le rendre turbulent est d'une exécution particulièrement robuste et facile à réaliser. Il est par exemple faisable de réaliser ce disque en céramique réfractaire.Additional advantages of the present invention lie in the preferred embodiments and arrangements. Thus the production of the deflector support in the form of a thick disc provided with a central bore to support the lance and peripheral bores with oblique axes to deflect the flow of hot air and make it turbulent is of a particularly execution robust and easy to make. It is for example feasible to produce this refractory ceramic disc.

Ledit support-déflecteur peut être facilement ajusté dans l'ouverture d'une tuyère à une distance plus ou moins rapprochée de l'embouchure de la tuyère dans le creuset.Said deflector support can be easily adjusted in the opening of a nozzle at a distance more or less close to the mouth of the nozzle in the crucible.

Il peut cependant aussi être placé directement en amont de la tuyère ce qui permet de ne pas devoir modifier cette dernière directement en amont de la tuyère. Dans ce cas, il pourra avoir un diamètre externe sensiblement plus grand que le diamètre interne de la tuyère, compte-tenu d'une déviation de l'air préchauffé vers l'axe de la tuyère.However, it can also be placed directly upstream of the nozzle, which means that the latter must not have to be modified directly upstream of the nozzle. In this case, it may have an external diameter substantially larger than the internal diameter of the nozzle, taking into account a deviation of the preheated air towards the axis of the nozzle.

Si le déflecteur-support est réalisé en céramique réfractaire, il peut être ajusté directement dans la gaine métallique du busillon ce qui permet de gagner éventuellement quelques centimètres sur le diamètre extérieur du busillon. Il convient de remarquer que le disque remplit alors une troisième fonction à savoir celle d'une isolation thermique locale.If the deflector-support is made of refractory ceramic, it can be adjusted directly in the metal sheath of the nozzle which allows to possibly gain a few centimeters on the outside diameter of the nozzle. It should be noted that the disc then fulfills a third function, namely that of local thermal insulation.

Dans l'exécution décrite ci-avant le joint sphérique classique entre le nez du busillon et la tuyère pourra être supprimé pour rendre le déflecteur-support solidaire de la tuyère. Ceci permet de garantir un centrage parfait de la tête de lance dans l'axe de la tuyère. Dans ce cas il faudra prévoir une articulation supplémentaire dans ladite tubulure d'injection d'air préchauffé à un endroit en amont de l'emplacement dudit déflecteur-support. Il peut ainsi être intéressant d'intégrer ledit déflecteur-support dans un manchon intercalaire fixé avec une extrémité sur la tuyère et disposant à l'autre extrémité d'une surface d'appui périphérique concave, ayant sensiblement la forme d'une couronne découpée dans une sphère dans laquelle le busillon vient s'appuyer avec son nez qui dispose d'une surface d'appui convexe complémentaire.In the embodiment described above, the conventional spherical joint between the nose of the nozzle and the nozzle may be omitted to make the deflector-support integral with the nozzle. This ensures perfect centering of the lance head in the axis of the nozzle. In this case, it will be necessary to provide an additional articulation in said preheated air injection pipe at a location upstream from the location of said deflector-support. It may thus be advantageous to integrate said deflector-support in an intermediate sleeve fixed with one end to the nozzle and having at the other end a concave peripheral support surface, having substantially the shape of a crown cut out from a sphere in which the nozzle comes to rest with its nose which has a complementary convex bearing surface.

La présente invention propose aussi plusieurs exécutions avantageuses pour compenser les efforts que les déplacements angulaires relatifs des différents éléments de ladite tubulure d'injection d'air peuvent induire dans la lance et dans ses deux points de guidage. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation présentés ci-après à titre d'illustration en se référant aux figures annexées dans lesquelles: - la Figure 1 représente une coupe schématique d'une tubulure d'injection d'air préchauffé munie d'un brûleur selon la présente invention; - la Figure 1a représente une coupe schématique du manchon d'introduction de la lance selon la Figure 1; - la Figure 2 représente une vue en plan d'une première exécution d'un support-déflecteur selon la présente invention; - la Figure 2a représente une coupe à travers le support-déflecteur de la Figure 2 (les aubes courbées servant d'entretoises ne sont pas représentées); - les Figures 3a et 3b représentent resp. une vue en plan et une coupe brisée selon la ligne A-A' d'une seconde exécution d'un support-déflecteur selon la présente invention; - les Figures 3c et 3d montrent des coupes brisées selon des variantes d'exécution du support-déflecteur des figures 3a et 3b ; - la Figure 4 représente schématiquement la déviation des jets par le dispositif des Figures 3a, 3b, 3c et 3d; - la Figure 5 représente un premier mode de montage du support-déflecteur; - la Figure 6 représente un deuxième mode de montage du support-déflecteur; - la Figure 7 représente un troisième mode de montage du support-déflecteur; - la figure 8 représente un quatrième mode de montage du support-déflecteur.The present invention also proposes several advantageous embodiments to compensate for the forces that the relative angular displacements of the various elements of said air injection pipe can induce in the lance and in its two guide points. Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the detailed description of several embodiments presented below by way of illustration with reference to the appended figures in which: - Figure 1 shows a schematic section of a tube injection of preheated air provided with a burner according to the present invention; - Figure 1a shows a schematic section of the sleeve for introducing the lance according to Figure 1; - Figure 2 shows a plan view of a first embodiment of a deflector support according to the present invention; - Figure 2a shows a section through the deflector support of Figure 2 (the curved blades serving as spacers are not shown); - Figures 3a and 3b show resp. a plan view and a broken section along line A-A 'of a second embodiment of a deflector support according to the present invention; - Figures 3c and 3d show broken sections according to alternative embodiments of the deflector support of Figures 3a and 3b; - Figure 4 shows schematically the deflection of the jets by the device of Figures 3a, 3b, 3c and 3d; - Figure 5 shows a first method of mounting the deflector support; - Figure 6 shows a second mounting method of the deflector support; - Figure 7 shows a third mounting mode of the deflector support; - Figure 8 shows a fourth method of mounting the deflector support.

La Figure 1 est une coupe par un plan vertical à travers une paroi 14 d'un haut fourneau au niveau d'une tubulure 10 du type communément utilisé pour souffler de l'air préchauffé, c'est-à-dire du vent chaud, dans la partie supérieure d'un creuset de haut fourneau 12. Cette tubulure 10 comprend notamment une tuyère 16 pénétrant dans le creuset 12 avec son embouchure 17, un manchon cylindrique 20, appelé busillon, qui vient s'appuyer avec une extrémité sur la tuyère 16 et un coude 22 fixé à l'autre extrémité dudit busillon.FIG. 1 is a section through a vertical plane through a wall 14 of a blast furnace at the level of a pipe 10 of the type commonly used for blowing preheated air, that is to say hot wind, in the upper part of a blast furnace crucible 12. This tubing 10 comprises in particular a nozzle 16 penetrating into the crucible 12 with its mouth 17, a cylindrical sleeve 20, called a nozzle, which comes to bear with one end on the nozzle 16 and an elbow 22 fixed to the other end of said nozzle.

Un brûleur selon la présente invention comporte une lance d'injection de charbon pulvérisé 24 munie d'une tête de lance 28 avec un orifice de sortie 29, dont la construction est connue en soi, et une pièce 30 de conception nouvelle. Cette dernière supporte la tête 28 de la lance 24 dans l'axe de ladite tuyère 16 et constitue en même temps un déflecteur agissant sur le vent chaud pour le rendre fortement turbulent au voisinage de l'orifice de sortie de la lance.A burner according to the present invention comprises a lance for injecting pulverized coal 24 provided with a lance head 28 with an outlet orifice 29, the construction of which is known per se, and a part 30 of new design. The latter supports the head 28 of the lance 24 in the axis of said nozzle 16 and at the same time constitutes a deflector acting on the hot wind to make it highly turbulent in the vicinity of the outlet orifice of the lance.

Il s'ensuit que ladite lance, qui est introduite par un manchon 26 aménagé dans le coude 22 de la tubulure 10, est, aux erreurs d'alignement près, coaxiale au busillon 20 et la tuyère 16. Elle est supportée, ou plutôt guidée, radialement par rapport à son axe 0-0' à l'endroit de pénétration dans le coude 22 par le manchon 26, et à proximité immédiate de son orifice de sortie 29 par ladite pièce 30, tout en pouvant se déplacer suivant ledit axe 0-0' .It follows that said lance, which is introduced by a sleeve 26 arranged in the elbow 22 of the tube 10, is, apart from alignment errors, coaxial with the nozzle 20 and the nozzle 16. It is supported, or rather guided , radially with respect to its axis 0-0 'at the point of penetration into the elbow 22 by the sleeve 26, and in the immediate vicinity of its outlet orifice 29 by said part 30, while being able to move along said axis 0 -0 '.

Dans une exécution préférentielle la pièce 30, montrée en détail par les Figures 3a et 3b a la forme d'un disque 32 qui dispose d'une surface amont 34 faisant face au flux d'air chaud s'écoulant à travers le busillon, et une surface avale 36 orientée vers l'embouchure 17 de la tuyère dans le creuset et parallèle à la surface 34. Ces deux surfaces 34 et 36 sont reliées par une surface latérale 38 gui dans le cas de la Figure 3b est cylindrique. La Figure 3c montre une variante d'exécution qui se distingue par le fait que les surfaces amont 34 et aval 36 sont reliées par une surface latérale 38 qui a sensiblement la forme d'une couronne sphérique. L'utilité de cette surface sphérique sera expliquée dans la suite.In a preferred embodiment, the part 30, shown in detail in FIGS. 3a and 3b has the shape of a disc 32 which has an upstream surface 34 facing the flow of hot air flowing through the nozzle, and a downstream surface 36 oriented towards the mouth 17 of the nozzle in the crucible and parallel to the surface 34. These two surfaces 34 and 36 are connected by a lateral surface 38 which in the case of FIG. 3b is cylindrical. Figure 3c shows an alternative embodiment which is distinguished by the fact that the upstream 34 and downstream 36 surfaces are connected by a lateral surface 38 which has substantially the shape of a spherical crown. The usefulness of this spherical surface will be explained below.

Un alésage central 40 coaxial au disque relie ladite surface amont 34 à ladite surface aval 36. Son diamètre est légèrement plus grand que celui de la lance 24 afin de garantir un certain jeu radial entre la tête 28 de la lance 24 et ladite pièce 30. Du côté de la surface amont 34, l'alésage 40 est avantageusement muni d'une fraisure tronconique 41 afin de faciliter l'introduction de la lance 24.A central bore 40 coaxial with the disc connects said upstream surface 34 to said downstream surface 36. Its diameter is slightly larger than that of the lance 24 in order to guarantee a certain radial clearance between the head 28 of the lance 24 and said part 30. On the side of the upstream surface 34, the bore 40 is advantageously provided with a frustoconical countersink 41 in order to facilitate the introduction of the lance 24.

Autour de l'alésage 40 sont disposés plusieurs alésages périphériques 42 destinés à diviser le flux d'air chaud heurtant la surface amont 34 en plusieurs jets. Dans l'exécution des Figures 3a, 3b et 3c on a prévu quatre de ces alésages 42, rien n'empêche cependant d'en prévoir par exemples six ou huit ou un autre nombre. Ces alésages 42, qui traversent toute l'épaisseur du disque 32, sont caractérisés en ce que leur axe est incliné vers l'axe du disque dans le sens d'écoulement de l'air préchauffé. De cette façon les jets d'air obtenus à la sortie de la pièce 30 sont dirigés vers le jet de charbon qui est à la sortie de l'orifice 29 de la lance 24 coaxial au disque. Afin de diminuer la résistance a l'écoulement du vent chaud, ces alésages 42 peuvent être avantageusement réalisés de façon à avoir la forme d'un crâne oblique tronqué dont la grande base découpe ladite surface amont 34 et la petite base ladite surface avale 36 du disque.Around the bore 40 are arranged several peripheral bores 42 intended to divide the flow of hot air striking the upstream surface 34 into several jets. In the execution of FIGS. 3a, 3b and 3c, four of these bores 42 have been provided, however, there is nothing to prevent providing for example six or eight or another number. These bores 42, which pass through the entire thickness of the disc 32, are characterized in that their axis is inclined towards the axis of the disc in the direction of flow of the preheated air. In this way the air jets obtained at the outlet of the part 30 are directed towards the jet of carbon which is at the outlet of the orifice 29 of the lance 24 coaxial with the disc. In order to reduce the resistance to the flow of hot wind, these bores 42 can advantageously be made so as to have the shape of a truncated oblique skull whose large base cuts said upstream surface 34 and the small base said downstream surface 36 of the disk.

Dans les exécutions préférentielles montrées sur les Figures 3a, 3b, 3c et 3d les axes desdits alésages périphériques sont non seulement inclinés vers l'axe du disque dans le sens d'écoulement de l'air préchauffé, mais ils sont également inclinés circonférentiellement. Cette exécution peut être décrite plus explicitement comme suit : les axes des quatre alésages périphériques (cylindriques ou coniques) déterminent quatre premiers points d'intersection situés à 90° l'un de l'autre avec une première circonférence de diamètre D-j centrée sur ladite surface amont 34 du disque 32 et quatre seconds points d'intersection avec une seconde circonférence de diamètre D2 plus petit que D-| centrée sur ladite surface avale 36 du disque, de façon que l'angle trigonométrique alpha ( OC ) / défini par les deux plans passant par l'axe de révolution du disque et resp. par le premier et le second point d'intersection appartenant à un même axe, soit le même pour tous les alésages périphériques 42 du disque 32.In the preferred embodiments shown in Figures 3a, 3b, 3c and 3d the axes of said peripheral bores are not only inclined towards the axis of the disc in the direction of flow of the preheated air, but they are also inclined circumferentially. This execution can be described more explicitly as follows: the axes of the four peripheral bores (cylindrical or conical) determine four first points of intersection located 90 ° from each other with a first circumference of diameter Dj centered on said surface upstream 34 of the disc 32 and four second points of intersection with a second circumference of diameter D2 smaller than D- | centered on said downstream surface 36 of the disc, so that the trigonometric angle alpha (OC) / defined by the two planes passing through the axis of revolution of the disc and resp. by the first and the second point of intersection belonging to the same axis, ie the same for all the peripheral bores 42 of the disc 32.

La déviation des jets d'air obtenue par ce disque est montrée de façon schématique par la Figure 4. Pour des raisons de facilité lesdits jets sont représentés par de simples flèches (60-j, 6Ο2, 6Ο3, 6Ο4) dans une vue isométrique. Les circonférences 62, 64 représentent resp. ladite première circonférence centrée sur la surface amont 34 du disque et ladite seconde circonférence centrée sur la surface aval 36 du disque, les points (62-|, 622/ 623, 624) représentent les points d'entrée de l'air dans le disque et les points (64-|, 643, 643, 644) les points de sortie. La Figure 4 montre très bien que les jets ainsi déviés sont des génératrices d'un hyperboloïde de révolution coaxial au disque 32 et disposant d'un col 66. C'est-à-dire que les jets convergent d'abord à la sortie du disque jusqu'au dit col 66 pour ensuite diverger vers la paroi interne de la tuyère. Les points d'impacts des jets avec un obstacle, par exemple la paroi interne de la tuyère 16, sont représentés sur la Figure 4 par les points (68·), 682, 683, 684). A cet endroit le mouvement rectiligne des jets est transformé en un mouvement giratoire hélicoïdal. Rappelons que l'effet bénéfique de ce mouvement des quatre jets réside surtout dans la combinaison d'un premier mouvement convergent de l'air vers le jet de charbon pour faire éclater ce dernier, avec un deuxième mouvement divergent qui est transformé en un mouvement giratoire hélicoïdal, pour assurer un mélange intense du comburant et du combustible. Il est à remarquer que l'orifice de sortie 29 de la lance doit à cet effet être placé en amont du col 66 comme le montre la Figure 4.The deflection of the air jets obtained by this disc is shown diagrammatically in FIG. 4. For reasons of ease, said jets are represented by simple arrows (60-j, 6Ο2, 6Ο3, 6Ο4) in an isometric view. The circumferences 62, 64 represent resp. said first circumference centered on the upstream surface 34 of the disc and said second circumference centered on the downstream surface 36 of the disc, the points (62- |, 622/623, 624) represent the points of entry of the air into the disc and the points (64- |, 643, 643, 644) the exit points. Figure 4 shows very well that the jets thus deflected are generators of a hyperboloid of revolution coaxial with the disc 32 and having a neck 66. That is to say that the jets first converge at the outlet of the disc up to said neck 66 and then diverge towards the internal wall of the nozzle. The points of impact of the jets with an obstacle, for example the internal wall of the nozzle 16, are represented in FIG. 4 by the points (68 (), 682, 683, 684). At this point the rectilinear movement of the jets is transformed into a helical gyratory movement. Recall that the beneficial effect of this movement of the four jets mainly lies in the combination of a first convergent movement of the air towards the jet of coal to make the latter burst, with a second divergent movement which is transformed into a gyratory movement helical, to ensure an intense mixture of oxidant and fuel. It should be noted that the outlet orifice 29 of the lance must for this purpose be placed upstream of the neck 66 as shown in FIG. 4.

La Figure 5 montre un premier mode de montage de la pièce 30. Sur cette figure cette pièce est ajustée dans l'alésage central d'une tuyère 16 dont on a augmenté les dimensions transversales pour ne pas trop augmenter la résistance à l'écoulement de l'air chaud au niveau de la pièce 30.Figure 5 shows a first mode of mounting the part 30. In this figure this part is adjusted in the central bore of a nozzle 16 whose transverse dimensions have been increased so as not to increase the flow resistance too much. hot air at room 30.

La Figure 6 montre un montage identique à celui de la Figure 5 où on a ajusté la pièce 30 plus à l'avant de la tuyère 16. Ceci permet de déplacer toute la combustion dans le creuset du haut fourneau, c'est-à-dire dans la zone directement voisine de l'embouchure de la tuyère. Vu que les gaz de combustion ne sont plus véhiculés par la tuyère, le diamètre interne de celle-ci ne doit pas nécessairement être augmenté, ce qui permet d'utiliser une tuyère dont le gabarit extérieur est identique à celui d'une tuyère classique.FIG. 6 shows an assembly identical to that of FIG. 5 where the part 30 has been adjusted more to the front of the nozzle 16. This makes it possible to move all the combustion in the crucible of the blast furnace, that is to say say in the area directly adjacent to the mouth of the nozzle. Since the combustion gases are no longer conveyed by the nozzle, the internal diameter of the latter does not necessarily have to be increased, which makes it possible to use a nozzle whose external gauge is identical to that of a conventional nozzle.

La Figure 7 montre un montage dans lequel la pièce 30 est ajustée dans le busillon 20 directement en amont de la tuyère 16. Ce montage permet de travailler avec une tuyère 16 qui a un gabarit sensiblement identique à celui d'une tuyère classique, elle peut donc être utilisée avec des tympes 18 déjà installées sur un haut fourneau. Le busillon 20 formé d'un manteau métallique extérieur 91, et d'un revêtement réfractaire interne 89 est fixé par une bride 90 solidaire dudit manteau 91 à la tuyère 16. On remarque qu'à l'endroit où la pièce 30 est ajustée dans le busillon le réfractaire 89 a été enlevé de façon que la pièce 30 soit directement ajustée dans le manteau métallique extérieur 91. Lorsqu'on choisit un matériau céramique réfractaire pour fabriquer la pièce 30 celui-ci remplace en effet localement ledit revêtement réfractaire 89.Figure 7 shows an assembly in which the part 30 is adjusted in the nozzle 20 directly upstream of the nozzle 16. This assembly makes it possible to work with a nozzle 16 which has a template substantially identical to that of a conventional nozzle, it can therefore be used with 18 eardrums already installed on a blast furnace. The nozzle 20 formed of an outer metallic mantle 91, and of an internal refractory lining 89 is fixed by a flange 90 integral with said mantle 91 to the nozzle 16. It is noted that at the place where the part 30 is adjusted in the refractory nozzle 89 has been removed so that the part 30 is directly adjusted in the outer metallic mantle 91. When a refractory ceramic material is chosen to manufacture the part 30, this effectively replaces said refractory lining 89.

La Figure 8 montre un mode de fixage analogue au précédent. La pièce 30 n'est cependant pas ajustée dans ledit busillon 20, mais dans un manchon métallique intermédiaire 80 qui est fixé avec son extrémité avale à l'aide d'une bride 82 sur ladite tuyère 16. A l'autre extrémité ledit manchon 80 est muni d'une surface d'appui périphérique concave 84, ayant sensiblement la forme d'une couronne découpée dans une sphère dans laquelle le busillon 20 vient s'appuyer avec son nez 86 qui dispose d'une surface d'appui convexe complémentaire à la surface 84. On rétablit ainsi le joint sphérique classique qui a fait ses preuves pour le raccord du busillon à la tuyère.Figure 8 shows a fixing method similar to the previous one. The part 30 is however not adjusted in said nozzle 20, but in an intermediate metal sleeve 80 which is fixed with its downstream end by means of a flange 82 on said nozzle 16. At the other end said sleeve 80 is provided with a concave peripheral support surface 84, having substantially the shape of a crown cut out from a sphere in which the nozzle 20 comes to bear with its nose 86 which has a convex support surface complementary to surface 84. This re-establishes the classic ball joint which has proven its worth for the connection of the nozzle to the nozzle.

Reste à remarquer que dans tous les montages prédécrits la pièce 30 doit être bloquée par des moyens appropriés pour éviter une rotation autour de la lance, car la pièce 30 est soumise à des forces circonférentielles non négligeables dues à la déviation circonférentielle desdits jets.It remains to be noted that in all the pre-described assemblies the part 30 must be blocked by appropriate means to avoid rotation around the lance, since the part 30 is subjected to non-negligible circumferential forces due to the circumferential deflection of said jets.

Vu que la fabrication de la pièce 30 ne nécessite que des opérations d'usinage très simples elle peut être facilement usinée par exemple dans un matériau céramique réfractaire.Since the manufacture of the part 30 requires only very simple machining operations, it can be easily machined, for example in a refractory ceramic material.

Un problème qui ne doit pas être perdu de vue est la compensation des efforts que les déplacements angulaires relatifs des différents éléments de ladite tubulure d'injection d'air préchauffé 10 peuvent induire dans la lance et dans ses deux points de guidage radial à savoir dans le manchon 26 et dans la pièce 30. En effet dans les montages représentés par exemple sur les Figures 5, 6 et 8 la pièce 30 qui sert de premier appui à la lance 24 est solidaire de la tuyère tandis que le manchon 26 qui sert de second appui est solidaire du coude 22. Or, ce dernier peut se déplacer dans une certaine mesure angulairement par rapport à ladite tuyère, tandis que la lance est radialement bloquée dans ses appuis.A problem which should not be overlooked is the compensation of the forces that the relative angular displacements of the various elements of said preheated air injection pipe 10 can induce in the lance and in its two radial guide points, namely in the sleeve 26 and in the part 30. Indeed in the assemblies shown for example in Figures 5, 6 and 8 the part 30 which serves as the first support for the lance 24 is secured to the nozzle while the sleeve 26 which serves second support is integral with the elbow 22. However, the latter can move to a certain extent angularly relative to said nozzle, while the lance is radially blocked in its supports.

Pour compenser ce déplacement angulaire relatif du coude et de la tuyère on peut par exemple prévoir une articulation du manchon 26 par rapport au coude 22. Une telle articulation est représentée schématiquement, à titre d'exemple, sur la Figure la, où on voit que le manchon 26 est relié au coude 22 par l'intermédiaire d'un compensateur à soufflets 27.To compensate for this relative angular displacement of the elbow and the nozzle, it is for example possible to provide an articulation of the sleeve 26 relative to the elbow 22. Such an articulation is shown diagrammatically, by way of example, in FIG. La, where it can be seen that the sleeve 26 is connected to the elbow 22 by means of a bellows compensator 27.

On peut également prévoir une articulation de la pièce 30 par rapport à la tuyère 16 ou par rapport audit manchon intermédiaire 80 de la Figure 8. Cette articulation peut être simplement réalisée par une pièce 30 telle que représentée par la Figure 3c et qui a déjà été décrite plus haut. La surface annulaire sphérique 38 permet alors à ladite pièce 30 de se placer d'une façon légèrement oblique dans la tuyère, le busillon ou le manchon, dans le cas où l'axe de la lance ne serait pas alignée avec l'axe de la tuyère ou l'axe du busillon.One can also provide an articulation of the part 30 with respect to the nozzle 16 or with respect to said intermediate sleeve 80 of FIG. 8. This articulation can simply be produced by a part 30 as shown in FIG. 3c and which has already been described above. The spherical annular surface 38 then allows said part 30 to be placed in a slightly oblique manner in the nozzle, the nozzle or the sleeve, in the case where the axis of the lance is not aligned with the axis of the nozzle or the axis of the nozzle.

Il est cependant aussi possible d'exécuter l'alésage 40, gui sert de support à la lance, légèrement plus grand que le diamètre extérieur de celle-ci afin de permettre à la lance de se placer obliquement dans cet alésage 40. D'une façon préférentielle l'alésage 40 peut être réalisé (comme montré à la Figure 3d) de façon à présenter en direction de ladite surface amont 34 vers ladite surface avale 36 une partie convergente, un col légèrement plus grand que le diamètre de la lance et une partie divergente. La lance logée dans ledit col peut alors être facilement inclinée par rapport à l'axe du disque.It is however also possible to execute the bore 40, mistletoe serves as a support for the lance, slightly larger than the outside diameter thereof so as to allow the lance to be placed obliquely in this bore 40. From a preferably the bore 40 can be made (as shown in Figure 3d) so as to present towards said upstream surface 34 towards said downstream surface 36 a converging part, a neck slightly larger than the diameter of the lance and a divergent part. The lance housed in said neck can then be easily inclined relative to the axis of the disc.

Reste à noter que dans l'exécution selon la Figure 7 les deux appuis de la lance, à savoir la pièce 30 et le manchon 26 sont fixes l'un par rapport à l'autre. Ceci serait aussi le cas dans une exécution (non représentée) où ledit busillon, comprenant ladite pièce 30 qui est placée légèrement en retrait, serait articulé par un joint sphérique avec ladite tuyère. L'exécution dudit support-déflecteur sous forme d'un disque tel que représenté par les Figures 3a, 3b, 3c et 3d constitue une réalisation préférentielle qui, on l'a vu plus haut, a maints avantages dont, par exemple, sa robustesse et la simplicité avec laquelle elle peut être fabriquée. Il est cependant aussi possible d'adopter une forme plus compliquée, c'est-à-dire plus aérodynamique pour ledit support-déflecteur. La Figure 2 montre à titre d'exemple un support déflecteur 50 qui comprend un anneau extérieur 52 et anneau intérieur 54, et des aubes courbées 58 reliant ces deux anneaux. L'anneau extérieur 52 peut être ajusté par exemple dans la tuyère 16. L'anneau intérieur 54 supporte la lance dans son alésage central 56. Les aubes 58 jouent le rôle d'entretoise entre les deux anneaux 52 et 54 et confèrent par leur forme aérodynamique en même temps au flux d'air chaud un mouvement giratoire autour de l'axe de la lance.Remain to note that in the execution according to Figure 7 the two supports of the lance, namely the part 30 and the sleeve 26 are fixed relative to each other. This would also be the case in an embodiment (not shown) where said nozzle, comprising said part 30 which is placed slightly behind, would be articulated by a spherical seal with said nozzle. The execution of said deflector support in the form of a disc as shown in Figures 3a, 3b, 3c and 3d constitutes a preferred embodiment which, as we have seen above, has many advantages including, for example, its robustness and the simplicity with which it can be made. It is however also possible to adopt a more complicated shape, that is to say more aerodynamic for said deflector support. Figure 2 shows by way of example a deflector support 50 which comprises an outer ring 52 and inner ring 54, and curved vanes 58 connecting these two rings. The outer ring 52 can be adjusted for example in the nozzle 16. The inner ring 54 supports the lance in its central bore 56. The blades 58 act as a spacer between the two rings 52 and 54 and confer by their shape aerodynamic at the same time to the flow of hot air a gyratory movement around the axis of the lance.

La présente invention contribue sans aucun doute à mieux maîtriser les divers problèmes liés à l'injection du charbon pulvérisé dans le creuset d'un haut fourneau ou d'un four à cuve. Il sera surtout apprécié que la solution proposée constitue par sa simplicité et sa conception astucieuse une solution particulièrement adaptée à l'environnement exigeant d'un haut fourneau. Le lecteur averti saura aussi apprécier les multiples effets bénéfiques que la présente invention apporte en ce qui concerne l'optimisation du mécanisme de combustion de charbon pulvérisé dans le creuset d'un haut fourneau.The present invention undoubtedly contributes to better mastering the various problems associated with the injection of pulverized coal into the crucible of a blast furnace or a pot furnace. It will be especially appreciated that the solution proposed constitutes by its simplicity and its clever design a solution particularly adapted to the demanding environment of a blast furnace. The informed reader will also be able to appreciate the multiple beneficial effects that the present invention brings with regard to the optimization of the combustion mechanism of pulverized coal in the crucible of a blast furnace.

Claims

1. Burner for a shaft furnace, in particular a pulverized coal burner intended to be mounted in an injection pipe (10) of preheated air in a crucible (12) of a blast furnace, this pipe comprising at least one nozzle (16) penetrating into the crucible (12), a nozzle (20) coming to bear on the nozzle (16) and an elbow (22) mounted upstream of the nozzle (20), said burner comprising an injection lance ( 24) of pulverized coal with a lance head (28) provided with at least one outlet orifice (29) for the pulverized coal, said lance (24) being placed axially or almost axially in said nozzle (20) so that said outlet orifice (29) of the lance (24) is located inside said nozzle (16) at a distance L from the mouth (17) of the nozzle in the crucible (12), said burner being characterized in that the head (28) of said lance (24) is supported in the axis of said nozzle (16) by a part (30) mounted, either in said nozzle (16), or directly upstream of said nozzle (16) and in that this part (30) constitutes at the same time a deflector acting on the preheated air to make it highly turbulent in the vicinity of the orifice (s) (29) output from the lance (24).

2. Burner according to claim 1, characterized in that said part (30) which serves as support for the lance head and deflector acting on the preheated air has the form of a thick disc, which is either adjusted in the nozzle (16) is mounted upstream of the latter (16), said disc (32) comprising an upstream surface (34) and a downstream surface (36) which are connected by a central bore (40) coaxial with the nozzle (16) in which the lance (24) is supported and by several peripheral bores (42) arranged around the central bore and whose axes are inclined towards the axis of the nozzle in the direction of flow of the preheated air.

3. Burner according to claim 2, characterized in that said peripheral bores (42) have the shape of a truncated oblique cone, the large base of which cuts said upstream surface (34) and the small base said downstream surface (36) of the disc (32).

4. Burner according to any one of claims 2 or 3, characterized in that said downstream surface (36) and said upstream surface (34) of the disc (32) are connected by a lateral surface (38) which has substantially the shape of a spherical crown.

5. Burner according to any one of claims 2 to 4, characterized in that said central bore (40) has a diameter slightly larger than the outside diameter of the lance (24) in order to allow the lance (24) to place obliquely in this bore (40).

6. Burner according to any one of claims 2 to 4, characterized in that said central bore (40) has, in the direction of said upstream surface (34) towards said downstream surface (36) a converging part, a slightly more neck larger than the diameter of the lance and a divergent part.

7. Burner according to any one of claims 2 to 6, characterized in that said disc (32) has n peripheral bores L whose n axes determine n first intersection points with a first circumference of diameter D ·] centered on said upstream surface (34) of the disc and n second points of intersection with a second circumference of diameter smaller than D- | centered on said downstream surface (36) of the disc, in that said first points of intersection are each spaced by an angle of 360 ° / n and in that the trigonometric angle alpha, defined by the two planes passing through the axis of revolution of the disc and respectively by said first and said second point of intersection belonging to the same axis, is the same for all the peripheral bores (42) of the disc (32).

8. Burner according to any one of claims 1 to 7, characterized in that said part (30) is adjusted in said nozzle (20) directly upstream of said nozzle (16).

9. Burner according to claim 5, characterized in that said part (30) acts as an internal refractory lining of the nozzle at this location.

10. Burner according to any one of claims 1 to 7, characterized in that said part (30) is adjusted in an intermediate metal sleeve (80) fixed with one end to the nozzle (16) and having at the other end a concave peripheral support surface (84), having substantially the shape of a crown cut out from a sphere, in which the nozzle comes to rest with its nose (86) which has a convex support surface complementary.

11. Burner according to one of claims 8, 9 or 10, characterized in that said part (30) has an external diameter substantially larger than the internal diameter of the nozzle (16).

12. Burner according to any one of claims 1 to 7, characterized in that said part (30) is adjusted in the nozzle (16) near the mouth (17) of the latter, so that combustion has fully place in the crucible (12).

13. Burner according to any one of claims 1 to 12, characterized in that said part (30) is mainly made of refractory ceramic material.

14. Burner according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the distance L between the outlet orifice (29) of the pulverized coal and the mouth (17) of the nozzle (16) is variable by displacement axial of the lance (24).

15. Burner according to any one of claims 1 to 14, characterized in that said lance (24) comprises an oxygen injection system.

16. Burner according to claim 15, characterized in that the oxygen is injected into the jet of pulverized coal directly at the outlet of the latter from the lance.

17. Burner according to any one of claims 1 to 16, characterized in that the preheated air is enriched with oxygen upstream of said deflector.

18. Burner according to any one of claims 1 to 17, characterized in that said lance (24) is introduced by a sleeve (26) arranged in the elbow (22) in the extension of the axis of the nozzle (20) and in that the sleeve (26) is articulated relative to the elbow 22.

19. Burner according to claim (18), characterized in that said sleeve (26) is fixed to said elbow (22) by means of a flexible compensator.

20. Burner according to any one of claims 18 and 19, characterized in that said sleeve (26) allows an axial displacement of said lance (24).