WO2003021174A1 - Procede pour ameliorer le profil de temperature d'un four - Google Patents

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WO2003021174A1
WO2003021174A1 PCT/FR2002/002931 FR0202931W WO03021174A1 WO 2003021174 A1 WO2003021174 A1 WO 2003021174A1 FR 0202931 W FR0202931 W FR 0202931W WO 03021174 A1 WO03021174 A1 WO 03021174A1
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oven
heating means
zone
additional heating
additional
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PCT/FR2002/002931
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Inventor
Gérard Le Gouefflec
Olivier Delabroy
Original Assignee
L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/30—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B9/3005—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types arrangements for circulating gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/30—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B9/40—Arrangements of controlling or monitoring devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/004—Systems for reclaiming waste heat

Definitions

  • the present invention relates to a method for improving the temperature profile of an oven and in particular the temperature profile of a reheating or annealing furnace of products, more particularly of steel products such as slabs or billets or flat products. .
  • Reheating and / or temperature maintaining furnaces are generally used in the steel industry, in particular in the continuous casting cycle, in which the molten metal is poured to form intermediate products which, before they pass through the rolling mill at the end of continuous casting chain, pass through at least one so-called reheating oven, in which the intermediate product is brought or maintained at an adequate temperature, as uniform as possible, in order to be then rolled under the best conditions.
  • a reheating furnace of this type and its method of use is described, for example, in EP-A-0 370 916.
  • a reheating furnace there is generally at least one zone equipped with heating means, for example burners, in order to provide the energy necessary for reheating or maintaining the temperature of metallurgical products.
  • heating means for example burners
  • the actual heating or full fire zone where combustion takes place (burners, plasmas, auxiliary heating, etc.) where the ambient or product temperature is controlled and possibly regulated.
  • This zone is characterized by the fact that heat is produced "in situ", this heat produced being a direct means of controlling and / or regulating the temperature in this zone.
  • the smoke exhaustion zone also called dead zone, where the smoke or the atmosphere coming from the heating zone lose part of their energy to the steel product entering the furnace. This zone contributes to the optimization of the thermal efficiency of the process.
  • the so-called recovery zone comprising a recovery system which makes it possible to transfer part of the energy still present in the fumes or in the atmosphere that leaves the oven, to the oxidant necessary for combustion (preheating of the oxidant). By recycling, this energy is reintroduced into the oven, which further optimizes the overall energy balance.
  • the dead zone of an oven is not regulated because the heat exchanges are totally dependent on the operating parameters of the heating zone and possibly of the recuperator.
  • the thermal profiles in said zone are not optimized because they depend on the material flow conditions (fumes and metallurgical products) in the furnace and on their temperature conditions.
  • FIG. 1 makes it possible to better explain the operation of a heating furnace of known type and the problems to be solved in order to improve its operation.
  • the reheating furnace 1 is shown diagrammatically with the metallurgical products 5 advancing (by virtue of a system of beams 14 and drive means not shown in FIG. 1) from right to left, the direction d advancement of these products being represented by arrows 7.
  • the oven 1 here comprises a heating zone 2 in which the temperature varies between 1200 ° C and 1400 ° C, this zone 2 being equipped with burners and comprising one or more regulation zones. The burners are not shown in this figure. Only the hot air circuit is briefly shown (13).
  • the oven also has a dead zone 3, which is generally the preferred path for the passage of smoke, in which the temperature of the smoke is generally of the order of 900 ° C.
  • the fumes are used to preheat the air (oxidant) from the oxidant generator 11 via the line 10, in the recuperator 9 from which the oxidant comes out preheated in the line 12 which supplies the burners 13 by oxidant (the fuel pipes of the burners are not shown in FIG. 1).
  • the dead zone 3 is little heated during the entire production period and there is in fact the possibility of having, at least during part of the production time, a higher temperature in this zone in order to '' have better preheating of steel products.
  • recuperator (as described in Figure 1), it usually works at a temperature close to its maximum temperature (in other words, the temperature of the fumes entering the recuperator is close to the maximum temperature that can support the recuperator without suffering damage), it is not possible to supply it with fumes whose temperature would have been increased by 200 ° C. Consequently, the person skilled in the art is confronted with the problem of the substantial increase in the temperature of the dead zone of the furnace, and in particular its vault temperature without a substantial correlative increase in the temperature of the flue gases at the outlet of the furnace.
  • the invention makes it possible to solve the technical problem thus posed.
  • the invention provides for using heating means complementary, placed in the dead zone (3) of the furnace (or having a thermal action on the dead zone of the furnace), without substantial creation of additional fumes, so as to thus avoid any substantial transfer of energy, and in particular energy generated by these additional heating means, via the smoke (and in particular additional smoke).
  • substantially creation of additional smoke means, according to the invention, the creation of at least 10% by volume of additional smoke, relative to the volume of smoke created in the oven in the absence of the additional heating means.
  • the additional heating means will be dimensioned so as not to create more than 10% vol. additional fumes, and preferably not more than 5% vol. additional smoke, relative to the volume of smoke created by the other burners in the oven, in the absence of these additional heating means (the other oven burners operating identically in both cases, for the purpose of comparing volumes of smoke).
  • the energy produced by these additional means may represent up to 20% of the total energy supplied (or even up to 25% of the initial installed power).
  • the complementary heating means will preferably be burners, the oxidant of at least one of these burners is enriched with oxygen (more than 21% O 2 in oxygen), preferably burners of which the oxidizer contains more than 88% vol. oxygen (for example, oxygen supplied by an apparatus for separating gases from air by adsorption of the “VSA” type, well known to those skilled in the art) and more preferably oxygen industrially pure with more than 95% oxygen by volume, the complement preferably being essentially argon and nitrogen.
  • the oxidizer may comprise from 1% to 10% by volume of argon and / or from 0.1% to 10% by volume of nitrogen. Of course, an oxidizer containing 100% oxygen is perfectly suitable.
  • oxygen burners may be suitable, in particular those which do not generate any additional smoke such as radiant panels (electric heating resistors), radiant burners or even regenerative type burners which generate practically very little additional smoke in the normal smoke circuit because they are designed to suck in the outside air, preheat it by heat exchange with an equivalent volume of smoke also drawn into the oven, discharge the smoke out of the oven into a specific smoke circuit after thermal "exhaustion” of these and use of the air thus preheated as (at least part of) the oxidizer in the burner.
  • radiant panels electric heating resistors
  • radiant burners or even regenerative type burners which generate practically very little additional smoke in the normal smoke circuit because they are designed to suck in the outside air, preheat it by heat exchange with an equivalent volume of smoke also drawn into the oven, discharge the smoke out of the oven into a specific smoke circuit after thermal "exhaustion" of these and use of the air thus preheated as (at least part of) the oxidizer in the burner.
  • the additional heating means will generally be arranged in the dead zone, opposite the flue gas exhaust duct to the recuperator (when there is such a recuperator).
  • the smoke evacuation is often in the lower part of the oven, the additional heating means will therefore preferably be placed in the upper part (towards the roof) of the oven. The opposite situation remains possible, however.
  • the first in which the power delivered by the burners in the heating zone is significant and the maximum limit of the oven vault temperature is reached, while the fumes are evacuated from the oven after passing through the dead zone at a temperature which is quite far from the maximum inlet temperature of the fumes in the recuperator.
  • this type of configuration it is not possible to heat more, upstream (in the heating zone) with the existing burners, even if the temperatures of the walls and the vault in the dead zone are too low to ensure a good preheating of steel products.
  • the second in which, unlike the previous one, the temperature of the fumes leaving the dead zone is maximum, while the temperature of the vault in the heating zone is significantly lower than the maximum temperature that this vault can withstand.
  • the power cannot be increased in the heating zone, under penalty of damaging the roof in the dead zone and / or the recuperator.
  • the present invention consists in the implementation of an additional heating means which makes it possible to increase the thermal transfers to the product in the dead zone without generating significant energy transfer towards the evacuation of the fumes in the oven.
  • this additional heating means makes it possible in particular to bring all or part of the dead zone to its maximum admissible temperature T max Vault, this temperature generally depending on the geometry and the constituent elements of the oven, the choice of additional means of heating and of the speed, in particular, of circulation of the fumes being such that the temperature of said fumes does not exceed the maximum admissible temperature T max Fumes.
  • This temperature reprofiling will provide the maximum possible heat transfer in this portion of the oven.
  • the maximum temperature limit at the recuperator is generally of the order of 900 ° C. According to another aspect of the invention, it is therefore necessary to control the temperature of the fumes leaving the oven so as to keep it below the limit value (for example 900 ° C. in the example above) , for example by regulating the additional heating means by measuring the temperature of the fumes leaving the oven.
  • the total power delivered to the oven is 5 to 20% greater than the initial power.
  • the temperature profile at the inlet of the oven is higher (900 ° C to 1200 ° C), especially in areas that have been little valued before (600 ° C-900 ° C).
  • the increase in production generated is between 5% and 25%, depending on the installed power. The energy loss under these conditions remains below 5%.
  • it also allows multiple operational gains and in particular: improvement in the temperature uniformity of the product, improvement in the surface quality of the product, reduction of product distortions.
  • FIG. 2 represents an implementation of the invention.
  • Oxy-fuel burners have been installed in the dead zone of an oven, the power of which represents approximately 10% of the air-fuel power existing on the oven.
  • the temperature in the dead zone of the oven tested was typically around 650 ° C and the temperature at the head of the recuperator was around 820 ° C (below 850 ° C).
  • the oxygen supplied for the oxidizer comprises more than 88% O 2l preferably more than 95% vol. O 2 , the complement being nitrogen and argon
  • a regulation temperature raised to 900 ° C. in the dead zone there is no significant increase in the temperature at the head of the recuperator. Reshaping the roof temperature results in a 5% increase in production, for a 5% increase in power.
  • FIG. 2 the same elements as those in FIG. 1 have the same references.
  • the lines 16, 17 of oxygen supply coming from the oxygen generator 18, supplying three oxy-fuel burners (20) placed in a side wall of the furnace 1 are shown diagrammatically above the dead zone 4. burners in the wall opposite it).
  • the reference 21 represents another possible location of the (additional) oxy-fuel burners in the roof of the oven for additional heating of the dead zone 3.
  • the additional burners can also be installed in the zone 4 (part of the zone 3) slightly heated from the oven, for example at the location of the reference 22 in FIG. 2.
  • FIG. 2a which is an enlargement of part of the dead zone 3 of the oven, shows the possible installation of these different burners 20 and / or 21 and / or 22 and their respective flames 23, 24 on the one hand for the burners 21 and 25 on the other hand for the burner 22.
  • the method according to the invention also brings flexibility to the production means of a user of ovens, since the additional or complementary means can be stopped or powered up (stop or start) according to the production / productivity needs of the oven. It follows that the oven will operate, according to the invention, with a temperature in the so-called recovery and / or exhaustion zone of the fumes which may very clearly be higher than the limit temperature of the recuperator.

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Abstract

Procédé pour améliorer le profil de la température d'un four de réchauffage (1), dans lequel on place des brûleurs oxycombustibles dans la zone morte (3) du four, de manière à ne pas augmenter le volume des fumées de plus de 10% vol. L'invention concerne également un four de réchauffage (1).

Description

Procédé pour améliorer le profil de température d'un four
La présente invention concerne un procédé pour améliorer le profil de température d'un four et notamment le profil de température d'un four de réchauffage ou de recuit de produits, plus particulièrement de produits sidérurgiques tels que des brames ou des billettes ou des produits plats.
Les fours de réchauffage et/ou de maintien en température sont généralement utilisés dans l'industrie sidérurgique, notamment dans le cycle de coulée continue, dans lequel le métal liquide est coulé pour former des produits intermédiaires qui, avant leur passage dans le laminoir en fin de chaîne de coulée continue, passent dans au moins un four dit de réchauffage, dans lequel le produit intermédiaire est amené ou maintenu à une température adéquate, la plus uniforme possible, afin d'être ensuite laminé dans les meilleures conditions. Un four de réchauffage de ce type et son procédé d'utilisation est décrit, par exemple, dans EP-A-0 370 916.
Dans un four de réchauffage, il existe généralement au moins une zone équipée de moyens de chauffage, par exemple des brûleurs, afin d'apporter l'énergie nécessaire au réchauffage ou au maintien en température des produits métallurgiques. On distingue souvent trois zones principales dans un four, notamment de réchauffage, caractérisées par des modes de transfert thermique différents :
- La zone de chauffe ou de plein feu proprement dite où se développe la combustion (brûleurs, plasmas, chauffage auxiliaires, etc.) où la température d'ambiance ou du produit est contrôlée et éventuellement régulée. Cette zone se caractérise par le fait que la chaleur est produite « in-situ », cette chaleur produite étant un moyen direct du contrôle et/ou de la régulation de la température dans cette zone. - La zone d'épuisement des fumées aussi appelée zone morte, où les fumées ou l'atmosphère provenant de la zone de chauffe perdent au profit du produit sidérurgique entrant dans le four une partie de leur énergie. Cette zone contribue à l'optimisation du rendement thermique du procédé. - La zone dite de récupération comportant un système de récupération qui permet de transférer une partie de l'énergie encore présente dans les fumées ou dans l'atmosphère qui sort du four, au comburant nécessaire à la combustion (préchauffage du comburant). Par recyclage, cette énergie est réintroduite dans le four, ce qui optimise plus encore le bilan énergétique global.
Les systèmes actuels de régulation permettent, sauf limitations extérieures, de faire travailler la zone de chauffe et le récupérateur à leur fonctionnement nominal par simple action sur des paramètres directs de régulation de ces zones (Puissance des brûleurs, énergies auxiliaires, échange thermique dans le récupérateur, etc.).
Par contre, la zone morte d'un four n'est pas régulée car les échanges thermiques sont totalement dépendants des paramètres de fonctionnement de la zone de chauffe et éventuellement du récupérateur. En particulier, les profils thermiques dans ladite zone ne sont pas optimisés car ils dépendent des conditions de flux de matière (fumées et produits métallurgiques) dans le four et de leurs conditions de température.
La seule contrainte qui est généralement imposée par l'utilisateur du four est « l'épuisement » des fumées (échange thermique optimal entre les fumées et les produits ou le four) dans cette zone afin de respecter la limitation de la température de sortie des fumées de cette zone afin de ne pas endommager le système de récupération des fumées et de limiter les pertes thermiques par les fumées si celles-ci ne sont pas récupérées. Lors de la construction du four, cette zone est donc dimensionnée pour assurer un refroidissement suffisant des fumées provenant de la zone de chauffe.
La figure 1 permet de mieux expliquer le fonctionnement d'un four de réchauffage de type connu et les problèmes à résoudre pour améliorer son fonctionnement.
Sur la figure 1, le four de réchauffage 1 est représenté schématiquement avec les produits métallurgiques 5 avançant (grâce à un système de longerons 14 et des moyens d'entraînement non représentés sur la figure 1) de la droite vers la gauche, le sens d'avancement de ces produits étant représenté par les flèches 7.
Le four 1 comporte ici une zone de chauffe 2 dans laquelle la température varie entre 1200°C et 1400°C, cette zone 2 étant équipée de brûleurs et comportant une ou plusieurs zones de régulation. Les brûleurs ne sont pas représentés sur cette figure. Seul le circuit d'air chaud est sommairement représenté (13). Le four comporte également une zone morte 3, qui est généralement le chemin de passage préférentiel des fumées, dans laquelle la température des fumées est généralement de l'ordre de 900°C à
1100°C, ce qui est suffisant pour préchauffer et échanger thermiquement de façon efficace avec les produits sidérurgiques et enfin une zone sous- chauffée 4 qui fait partie de la zone morte 3, située généralement à proximité de l'entrée des produits sidérurgiques et généralement au-dessus de ceux-ci
(en particulier si la canalisation de récupération des fumées 8 est située sous le niveau d'entrée des produits sidérurgiques) et dont la température varie entre 600°C et 900°C : cette température est généralement trop basse pour préchauffer efficacement les produits sidérurgiques.
Les fumées servent à préchauffer l'air (comburant) issu du générateur de comburant 11 via la canalisation 10, dans le récupérateur 9 d'où le comburant sort préchauffé dans la canalisation 12 qui alimente les brûleurs 13 en comburant (les canalisations de combustible des brûleurs ne sont pas représentées sur la figure 1).
Dans un tel mode de fonctionnement, la zone morte 3 est peu chauffée pendant toute la durée de la production et il existe en fait la possibilité pour avoir, au moins pendant une partie du temps de production, une température plus élevée dans cette zone afin d'avoir un meilleur préchauffage des produits sidérurgiques.
Cependant, cette augmentation de température dans la zone morte ne doit pas se traduire par une augmentation corrélative de la température des fumées à la sortie du four. En effet, si l'on est capable d'augmenter la température de la zone morte (et donc des fumées) d'environ 200°C, par exemple, le problème qui se pose est que l'on ne veut pas que ces fumées sortent du four à une température qui soit supérieure de 200°C à leur température de, sortie habituelle. En effet, s'il n'existe pas de récupérateur en sortie de four, la température des fumées étant plus élevée de 200°C, c'est toute l'énergie thermique correspondante qui est perdue et ie bilan thermique (donc financier) du four devient inacceptable. De même, s'il existe un récupérateur (comme décrit sur la figure 1), celui-ci travaillant habituellement à une température proche de sa température maximale (autrement dit, la température des fumées entrant dans le récupérateur est proche de la température maximale que peut supporter le récupérateur sans subir de dommages), il n'est pas possible de l'alimenter avec des fumées dont la température aurait été augmentée de 200°C. Par conséquent, l'homme de métier est confronté au problème de l'augmentation substantielle de la température de la zone morte du four, et notamment sa température de voûte sans augmentation substantielle corrélative de la température des fumées à la sortie du four.
L'invention permet de résoudre le problème technique ainsi posé. Dans ce but l'invention prévoit d'utiliser des moyens de chauffe complémentaires, placés dans la zone morte (3) du four (ou ayant une action thermique sur la zone morte du four), sans création substantielle de fumées additionnelles, de manière à éviter ainsi tout transfert substantiel d'énergie, et notamment l'énergie engendrée par ces moyens de chauffe complémentaires, par l'intermédiaire des fumées (et notamment des fumées additionnelles).
Par création substantielle de fumées additionnelles, on entend, selon l'invention, la création d'au moins 10% en volume de fumées additionnelles, par rapport au volume des fumées créées dans le four en l'absence des moyens de chauffe complémentaires. Par . conséquent, selon l'invention, les moyens de chauffe complémentaires seront dimensionnés de manière à ne pas créer plus de 10% vol. des fumées additionnelles, et de préférence pas plus de 5% vol. de fumées additionnelles, par rapport au volume de fumées crées par les autres brûleurs du four, en l'absence de ces moyens de chauffe complémentaires ( les autres brûleurs du four fonctionnant de manière identique dans les deux cas, aux fins de comparaison de volumes de fumées). L'énergie produite par ces moyens complémentaires pourra représenter jusqu'à 20 % de l'énergie totale fournie (ou encore jusqu'à 25 % de la puissance initiale installée).
Les moyens de chauffe complémentaires, selon l'invention, seront de préférence des brûleurs dont le comburant de l'un au moins de ces brûleurs est enrichi à l'oxygène (plus de 21% O2 dans l'oxygène), de préférence des brûleurs dont le comburant comporte plus de 88% vol. d'oxygène (par exemple, de l'oxygène fourni par un appareil de séparation des gaz de l'air par adsorption de type « VSA », bien connu de l'homme de l'art) et plus préférentiel lement de l'oxygène industriellement pur à plus de 95% d'oxygène en volume, le complément étant de préférence, essentiellement de l'argon et de l'azote. Le comburant pourra comporter de 1 % à 10 % en volume d'argon et/ou de 0,1 % à 10 % en volume d'azote. Bien entendu, un comburant contenant 100% d'oxygène convient parfaitement. D'autres moyens de chauffe que les brûleurs à oxygène peuvent convenir, notamment ceux qui n'engendrent aucune fumée supplémentaire comme les panneaux radiants (résistances électriques chauffantes), les brûleurs radiants ou encore les brûleurs de type régénératifs qui ne génèrent pratiquement que très peu de fumées additionnelles dans le circuit normal des fumées car ils sont prévus pour aspirer l'air extérieur, le préchauffer par échange thermique avec un volume de fumées équivalent lui aussi aspiré dans le four, rejeter les fumées hors du four dans un circuit de fumées spécifique après « épuisement » thermique de celles-ci et utilisation de l'air ainsi préchauffé comme (au moins une partie du) comburant dans le brûleur.
Les moyens de chauffe complémentaires seront généralement disposés dans la zone morte, à l'opposé du conduit d'évacuation des fumées vers le récupérateur, (lorsqu'il existe un tel récupérateur). L'évacuation des fumées étant souvent en partie basse du four, les moyens de chauffe complémentaires seront donc de préférence placés dans la partie haute (vers la voûte) du four. La situation inverse reste cependant possible.
Diverses dispositions de ces moyens de chauffe additionnels sont possibles. Par exemple, un ou plusieurs brûleurs (ou équivalent) dans la paroi
20 (fig. 2) du four, juste au-dessus de la zone d'entrée des produits dans le four ou bien un ou plusieurs brûleurs dans un bloc (ou une niche) de traverse
21 (fig. 2) placé dans la voûte ou encore sur la paroi frontale au chargement 22, de préférence à la limite « aval » de la zone morte (dans le sens de défilement du produit) avec des flammes orientées soit vers l'entrée du produit dans le four (dans le sens des fumées), soit vers la sortie des produits du four (à contre courant des fumées) ou une combinaison des deux ou bien un ou plusieurs brûleurs dans au moins une des parois latérales du four, au niveau des produits, dans la zone morte ou bien une combinaison de ces différentes options. Pour l'installation des moyens de chauffe complémentaires selon l'invention dans un four, on peut distinguer généralement trois situations différentes, notamment dans le cas des fours de réchauffage :
La première, dans laquelle la puissance délivrée par les brûleurs dans la zone de chauffe est importante et l'on atteint la limite maximale de température de voûte du four, tandis que les fumées sont évacuées du four après passage dans la zone morte à une température qui est assez éloignée de la température maximale d'entrée des fumées dans le récupérateur. Dans ce type de configuration, il n'est pas possible de chauffer plus, en amont, (dans la zone de chauffe) avec les brûleurs existants, même si les températures des parois et de la voûte en zone morte sont trop faibles pour assurer un bon préchauffage des produits sidérurgiques.
La seconde, dans laquelle, contrairement à la précédente, la température des fumées en sortie de zone morte est maximale, tandis que la température de la voûte dans la zone de chauffe est nettement inférieure à la température maximale que peut supporter cette voûte. Dans cette configuration, on ne peut augmenter la puissance en zone de chauffe, sous peine d'endommager la voûte dans la zone morte et/ou le récupérateur.
Enfin la troisième, dans laquelle ni la température en zone de chauffe, ni la température des fumées en zone morte, n'atteignent leurs valeurs maximums, ce qui se traduit par des températures de voûte inférieures aux maxima à la fois dans la zone de chauffe et dans la zone morte.
La présente invention consiste en la mise en œuvre d'un moyen de chauffe complémentaire qui permet d'augmenter les transferts thermiques au produit dans la zone morte sans engendrer de transfert d'énergie important vers l'évacuation des fumées au four. Dans ce but, ce moyen de chauffage additionnel permet notamment de porter tout ou partie de la zone morte à sa température maximale admissible Tmax Voûte, cette température dépendant généralement de la géométrie et des éléments constitutifs du four, le choix des moyens additionnels de chauffage et de la vitesse, notamment, de circulation des fumées étant tel que la température desdites fumées ne dépasse pas la température maximale admissible Tmax Fumées.
Ce reprofilage de température apportera le transfert thermique maximal possible dans cette portion du four.
Dans les espaces où la température est nettement inférieure aux limitations réelles de l'installation ou aux limites des pertes thermiques acceptables, les transferts thermiques aux produits sont très largement inférieurs au potentiel (quasi-absence de transferts radiatifs et faibles transferts convectifs).
La limite maximale de température au niveau du récupérateur est généralement de l'ordre de 900°C. Selon un autre aspect de l'invention, il est donc nécessaire de contrôler la température des fumées en sortie de four de manière à maintenir celle-ci en dessous de la valeur limite (par exemple 900°C dans l'exemple ci-dessus), par exemple en régulant le moyen de chauffe complémentaire grâce à la mesure de la température des fumées en sortie de four.
En pratique, on a constaté par la mise en œuvre de l'invention décrite ci-dessus que la puissance totale délivrée dans le four est supérieure de 5 à 20% de la puissance initiale. Le profil de température en entrée de four est plus élevé (900°C à 1200°C), notamment dans des zones très peu valorisées auparavant (600°C-900°C). L'augmentation de production engendrée se situe entre 5% et 25%, suivant les puissances installées. La perte d'énergie dans ces conditions reste inférieure à 5 %. En plus de l'augmentation de production et/ou de productivité engendrée par l'invention, celle-ci permet également des gains opératoires multiples et notamment : amélioration de l'uniformité en température du produit, amélioration de la qualité de surface du produit, réduction des déformations de produits.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de l'exemple de réalisation suivant, mis en œuvre sur un four de réchauffage, conjointement avec la fig.2 qui représente une mise en oeuvre de l'invention. On a installé des brûleurs oxycombustibles dans la zone morte d'un four dont la puissance représente environ 10% de la puissance aérocombustible existant sur le four.
En l'absence de ces brûleurs oxycombustibles, la température dans la zone morte du four testé était typiquement d'environ 650°C et la température en tête de récupérateur était d'environ 820°C (inférieure à 850°C).
Après installation de brûleurs oxycombustibles utilisant de l'oxygène du type « VSA » (l'oxygène fourni pour le comburant comporte plus de 88 % O2l de préférence plus de 95 % vol. O2, le complément étant de l'azote et de l'argon) et une température de régulation portée à 900°C dans la zone morte, il n'y a pas d'augmentation notable de la température en tête de récupérateur. Le reprofilage de la température de voûte engendre une augmentation de production de 5%, pour une augmentation de la puissance de 5%.
La même configuration aérocombustible engendrerait une augmentation de la température des fumées de 20°C, ce qui ne serait pas compatible avec un fonctionnement du récupérateur en toute sécurité ( la température maximale étant atteinte).
Selon l'invention, quand la régulation de température à une valeur de consigne a été portée à 1100°c dans la même zone (3) dite « morte » avant ajout des moyens d'oxycombustion), on a noté une augmentation de production qui atteint 10% et une augmentation de température au niveau du récupérateur qui reste limitée à moins de 20°C. Ce fonctionnement optimisé permet d'obtenir le meilleur profil de température de voûte du four sans engendrer de perte thermique inutile et sans risque notamment pour le récupérateur.
Par comparaison, un fonctionnement similaire mais avec des brûleurs aéro-combustible rajoutés dans la zone « morte » engendre des pertes supplémentaires dues à cette zone morte ainsi chauffée, quatre fois supérieures (approximativement le ratio des fumées aérocombustibles / fumées oxycombustibles), la température en tête de récupérateur augmentant de 100°C, fonctionnement non autorisé par sécurité pour le récupérateur.
Sur la figure 2, les mêmes éléments que ceux de la figure 1 portent les mêmes références. On a schématisé au-dessus de la zone morte 4 les canalisations 16, 17 d'arrivée d'oxygène issu du générateur d'oxygène 18, alimentant trois brûleurs oxycombustibles (20) placés dans une paroi latérale du four 1 (on retrouve les mêmes brûleurs dans la paroi opposée à celle-ci).
Le repère 21 représente une autre implantation possible des brûleurs (supplémentaires) oxycombustibles dans la voûte du four pour le chauffage complémentaire de la zone morte 3. Les brûleurs supplémentaires peuvent également être implantés dans la zone 4 (partie de la zone 3) peu chauffée du four, par exemple à l'emplacement du repère 22 sur la figure 2. La figure 2a qui est un agrandissement d'une partie de la zone morte 3 du four, montre l'implantation possible de ces différents brûleurs 20 et/ou 21 et/ou 22 et leurs flammes respectives 23, 24 d'une part pour les brûleurs 21 et 25 d'autre part pour le brûleur 22. Comme expliqué ci-avant, on peut ne choisir qu'une seule flamme 23 ou 24,ou éventuellement les deux (une à contre-courant des fumées, l'autre dans le sens des fumées). Le procédé selon l'invention apporte aussi une flexibilité aux moyens de production d'un utilisateur de fours, car les moyens additionnels ou complémentaires peuvent être arrêtés ou mis en puissance (arrêt ou marche) selon les besoins de production/productivité du four. Il s'ensuit que le four fonctionnera, selon l'invention, avec une température dans la zone dite de récupération et/ou épuisement des fumées qui peut très nettement être supérieure à la température limite du récupérateur.

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé pour augmenter de façon permanente ou temporaire la productivité et/ou la qualité du produit réchauffé en améliorant le profil de température d'un four de réchauffage de produits, ledit four comportant au moins une première zone dite zone morte, dans laquelle les produits introduits dans le four sont réchauffés au contact des fumées issues d'une deuxième zone, située en aval de la première dans le sens de défilement des produits dans le four, cette deuxième zone comportant des moyens de chauffage principaux, engendrant une puissance initiale installée, généralement du type brûleurs air-combustible, caractérisé en ce que des moyens de chauffe complémentaires, dimensionnés de manière à fournir au moins 10 % de la puissance initiale installée et jusqu'à 25 % de celle-ci sont installés dans la zone morte du four, lesdits moyens de chauffe complémentaires créant au plus 10% en volume de fumées additionnelles par rapport au volume de fumées créées dans la zone de chauffe par les moyens de chauffage principaux en l'absence de moyens de chauffe complémentaires dans la zone morte.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au plus 5% en volume de fumées additionnelles sont créées par les moyens de chauffe complémentaire.
3. Procédés selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de chauffe complémentaires sont des brûleurs dont le comburant comporte plus de 21% d'oxygène.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérise en ce que le comburant comporte plus de 88% volume d'oxygène.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le comburant est un mélange de gaz comburant dont l'un des éléments est de l'oxygène impur comportant plus de 88% en volume d'oxygène.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'un des éléments du mélange est de l'air.
7. Procédé selon l'une revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le comburant comporte de 1 % à 10% en volume d'argon.
8. Procédé selon l'un des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le comburant comporte de 0,1% à 10% en volume d'azote.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de chauffe complémentaires sont classés parmi les brûleurs oxycombustible, les résistances électriques chauffantes, les brûleurs de type régénératif.
10. Four de chauffage de produits, caractérisé en ce qu'il comporte une première zone équipée de moyens de chauffe complémentaires classés parmi les brûleurs oxycombustible, les résistances électriques chauffantes et les brûleurs régénératifs et une deuxième zone comportant au moins un brûleur aérocombustible, et en ce que des moyens de chauffe complémentaires, dimensionnés de manière à fournir au moins 10 % de la puissance initiale installée et jusqu'à 25 % de celle-ci sont installés dans la zone morte du four, lesdits moyens de chauffe complémentaires créant au plus 10% en volume de fumées additionnelles par rapport au volume de fumées créées dans la zone de chauffe par les moyens de chauffage principaux en l'absence de moyens de chauffe complémentaires dans la zone morte.
11. Four selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de chauffe complémentaires sont situés à l'opposé de conduit d 'évacuation des fumées du four.
12. Four selon l'une des revendications 10 à 11 , caractérisé en ce qu'au moins une partie des moyens de chauffe complémentaires est située juste au-dessus de la zone d'entrée des produits dans le four.
13. Four selon l'une des revendications 10 à 11 , caractérisé en ce qu'au moins une partie des moyens de chauffe complémentaires est située juste au-dessous de la zone d'entrée des produits dans le four.
14. Four selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que une partie au moins des moyens de chauffe complémentaires est située dans une niche de traverse 21 placé dans la voûte, de préférence à la limite aval dans le sens de défilement des produits, de la zone morte.
15. Four selon l'une des revendications 10 à 14, caractérisé en ce qu'une partie au moins des moyens de chauffe complémentaires est placée sur la face d'enfournement du four.
16. Four selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce qu'une partie au moins des moyens de chauffe complémentaires est placée latéralement.
17. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les moyens de chauffe complémentaires peuvent être arrêtés ou mis en puissance, selon les besoins de production sur le four.
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DE60207095T DE60207095T2 (de) 2001-09-06 2002-08-23 Verfahren zur vergleichmässigung des temperaturprofills eines ofens
US10/489,083 US6935856B2 (en) 2001-09-06 2002-08-23 Method of improving the temperature profile of a furnace
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3053105A1 (fr) * 2016-06-27 2017-12-29 Fives Stein Installation de recuperation d'energie calorifique sur un four a longerons tubulaires et de conversion de celle-ci en electricite au moyen d'une turbine produisant de l'electricite par la mise en oeuvre d'un cycle de rankine

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009031557A1 (de) * 2009-03-02 2010-09-09 Sms Siemag Ag Energierückgewinnung in Warmbandstraßen durch Umwandlung der Kühlwärme der Stranggießanlage sowie der Restwärme von Brammen und Coils in elektrische Energie oder sonstige Nutzung der aufgefangenen Prozesswärme
ITRE20060094A1 (it) * 2006-07-28 2008-01-29 Sacmi Forni Spa Forno a tunnel per manufatti ceramici
EP2101906B1 (fr) * 2007-01-09 2010-07-07 L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Procede de remplacement des tubes de catalyseur d'un reformeur d'hydrocarbures
US20090035712A1 (en) * 2007-08-01 2009-02-05 Debski Paul D Reheat Furnace System with Reduced Nitrogen Oxides Emissions
US9440179B2 (en) * 2014-02-14 2016-09-13 InovaLabs, LLC Oxygen concentrator pump systems and methods
MA43067A (fr) 2015-07-16 2018-05-23 Messer Austria Gmbh Dispositif et procédé pour réchauffer des produits métalliques
US11612457B2 (en) 2017-03-22 2023-03-28 World Class Technology Corporation Adjustable hook for orthodontic brackets
FR3142963A1 (fr) 2022-12-09 2024-06-14 Psa Automobiles Sa Support de fixation d’un rétroviseur extérieur sur un montant de la structure de caisse d’un véhicule

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4745252A (en) * 1984-07-27 1988-05-17 Irsid Device for the homogenization of the temperature of passing metallic products
JPH04214183A (ja) * 1990-12-04 1992-08-05 Ngk Spark Plug Co Ltd 連続炉
DE4412170C1 (de) * 1994-04-08 1995-08-10 Krantz Tkt Gmbh Verfahren zur oxidativen Beseitigung von in Gasen enthaltenen Schadstoffen
WO2002021061A1 (fr) * 2000-09-08 2002-03-14 L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede de rechauffage de produits metallurgiques

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4087238A (en) * 1976-09-13 1978-05-02 United States Steel Corporation Method for enhancing the heating efficiency of continuous slab reheating furnaces
US4257767A (en) * 1979-04-30 1981-03-24 General Electric Company Furnace temperature control
JPS5848009B2 (ja) * 1979-11-26 1983-10-26 日本鋼管株式会社 多帯式加熱炉の温度制御方法
US4357135A (en) * 1981-06-05 1982-11-02 North American Mfg. Company Method and system for controlling multi-zone reheating furnaces
US4427371A (en) * 1982-01-20 1984-01-24 Loftus Furnace Company Pusher furnace with soak zone lifter
DE3540764C1 (de) * 1985-11-16 1987-05-21 Riedhammer Ludwig Gmbh Durchlaufofen
IT1227500B (it) 1988-11-25 1991-04-12 Heurtey Italiana Spa Forno di riscaldo, mantenimento ed accumulo di prodotti siderurgici.
TW265286B (fr) * 1993-06-23 1995-12-11 Gas Res Inst
FR2785668B1 (fr) * 1998-11-10 2001-02-23 Air Liquide Procede de chauffage d'un four a chargement continu notamment pour produits siderurgiques, et four de chauffage a chargement continu
US6290492B1 (en) * 2000-02-15 2001-09-18 Air Products And Chemicals, Inc. Method of reducing NOx emission from multi-zone reheat furnaces

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4745252A (en) * 1984-07-27 1988-05-17 Irsid Device for the homogenization of the temperature of passing metallic products
JPH04214183A (ja) * 1990-12-04 1992-08-05 Ngk Spark Plug Co Ltd 連続炉
DE4412170C1 (de) * 1994-04-08 1995-08-10 Krantz Tkt Gmbh Verfahren zur oxidativen Beseitigung von in Gasen enthaltenen Schadstoffen
WO2002021061A1 (fr) * 2000-09-08 2002-03-14 L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede de rechauffage de produits metallurgiques

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 016, no. 561 (M - 1341) 3 December 1992 (1992-12-03) *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3053105A1 (fr) * 2016-06-27 2017-12-29 Fives Stein Installation de recuperation d'energie calorifique sur un four a longerons tubulaires et de conversion de celle-ci en electricite au moyen d'une turbine produisant de l'electricite par la mise en oeuvre d'un cycle de rankine
WO2018001931A1 (fr) * 2016-06-27 2018-01-04 Fives Stein Procede et installation de recuperation d'energie calorifique sur un four a longerons tubulaires et de conversion de celle-ci en electricite au moyen d'une turbine produisant de l'electricite par la mise en oeuvre d'un cycle de rankine
US11193395B2 (en) 2016-06-27 2021-12-07 Fives Stein Method and facility for recovering thermal energy on a furnace with tubular side members and for converting same into electricity by means of a turbine producing the electricity by implementing a rankine cycle

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