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" PROCEDE DE FONCTIONNEMENT DE HAUTS FOURNEAUX " @
La présente invention est relative à un procédé de fonctionnement de hauts fourneaux en vue d'obtenir par fusion des métaux à partir de minerais et elle se rapporte en particulier à un procédé ayant pour but d'améliorer consi- dérablement l'efficacité de ces procédés de fusion et de ré- duire le coût de la fusion des minerais dans des hauts four- neaux. Quoique le procédé suivait l'invention soit particuliè- rement applicable à la fabrication de fonte et soit décrit ci- dessous au sujet de cette fabrication faite dans un haut four- neau chauffé au coke du type courant, il doit être entendu que le procédé peut être appliqué avec la même facilité pour,la fabrication de produits analogues tels que les ferro-alliages et les métaux non ferreux.
Le haut fourneau moderne a ses applications séri- eusement limitées de façon inhérente et fondamentale quoique
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des recherches poussées et des perfectionnements aient été effectués dans ces dernières années en vue d'améliorer con- sidérablement l'efficacité et la facilité de fonctionnement.
Les limitations fondamentales particulières, visées surtout par la présente invention, peuvent être appelées "la perte de carbone par solution" et "l'insuffisance de chaleur du foyer". Par la perte de carbone par solution, il faut enten- dre le pourcentage de combustible carboné qui est dissous dans les gaz et qui, en conséquence, est perdu. Par exemple, dans le haut-fourneau idéal et théorique, tout le combusti- ble carboné fourni, sauf celui qui est requis pour carburer la fonte, serait brûlé sur les tuyères tandis que réellement, en pratique, seulement 70 à 80% du combustible fourni est ainsi brûlé, le reste étant oxydé plus haut dans le fourneau et constituant la perte ci-dessus mentionnée.
Cette perte vient au fait que, dans la pratique normale du haut fourneau, une proportion considérable du minerai arrive à des zones à température élevée situées bas dans le four avant d'être complètement réduite, de sorte que lorsqu'elle est réduite, conformément à la réaction légèrement exhothermique, (1) 00 + FeO =Fe + CO2, l'anhydride carbonique qui est formé réagit immédiatement avec le carbone, conformément à la ré- action fortement endothermique (2) CO2+ 0 = 200 . En consé- quence, non seulement du carbone est perdu comme combusti- ble sur les tuyères mais les gaz montant à partir du foyer du four sont refroidis par absorption d'une partie de leur chaleur sensible qui est nécessaire pour satisfaire aux be- soins de la réaction (2).
En conséquence, le phénomène de perte par solution augmente considérablement les besoins en combustible de coke par tonne de fonte produite, en outre de la perte par solution elle-même.
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Par insuffisance de chaleur du foyer, il faut en- tendre le refroidissement du foyer qui résulte du souffla- ge dans le fourneau à un taux supérieur à un certain taux optimum de sorte que, lorsque le fourneau fonctionne à sa capacité normale, il est très sensible à des changements dans la température des gaz réchauffés. La cause et l'effet de l'insuffisance de chaleur du foyer sont probablement dus à ce que le foyer joue un rôle qui nécessite qu'une certaine quantité minimum de chaleur, produite sur les tuyères, soit à un potentiel thermique considérablement supérieur à une température critique indéterminée que l'on admet générale- ment comme étant la température de libre coulée du laitier.
Oette température critique a été indiquée comme étant d'en- viron 1.500 . On a constaté que, quoique cette analyse des conditions soit généralement correcte, une cause fondamentale de la limitation est l'incapacité que présente le four à cuve d'effectuer convenablement ses fonctions de réchauf- fage et,de réduction de la charge avant qu'elle atteigne les zones à température élevée du fourneau. En conséquence, si la cuve peut être faite de façon à remplir convenablement ses fonctions, et que la chaleur à basse température soit ain- si utilisée au maximum, il devient beaucoup moins urgent d'avoir une si grande quantité de chaleur à température éle- vée dans le foyer.
Dans la pratique habituelle du haut fourneau, la pression de gaz insufflé est seulement celle qui est nécessai- re pour refouler le gaz dans le four en passant par les réchauf- feurs et les conduits, dans la charge qui se trouve dans le four et à l'extérieur par la tuyauterie de sortie et les ins- tallations auxiliaires. Presque toute la chute de pression se produit dans la cuve et, étant donné que la pression aux
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tuyères est eu général comprise entre 1/2 et 1 atmosphère, il en résulte que la pression statique moyenne du gaz dans la cuve du four est comprise entre 1/4 et 1/2 atmosphère ou 1 1/4 et 1 1/2 atmosphère, en pression absolue, avec la construction et le fonctionnement ordinaires des hauts four- neaux.
Si la pression de soufflage est plus élevée, un plus grand volume d'air est refoulé dans le four c'est-à-dire que l'on augmente le taux de soufflage avec une augmentation résultante de perte de poussières ou avec une tendance qu'a la charge à rester suspendue ou qu'a le foyer à se refroi- dir. Telles sont en fait les conditions qui limitent géné- ralement la pression de soufflage et par suite, le taux de soufflage dans le haut fourneau ordinaire, conditions qui provoquent la perte par solution et l'insuffisance de cha- leur du foyer, ci-dessus mentionnée.
Si la pression sta- tique dans la cuve pouvait être augmentée sans augmentation sensible du taux d'alimentation en gaz insufflé, la perte par solution serait réduite à un minimum, le foyer ne se refroidirait pas et l'on n'aurait plus les pertes qui accom- pagnent ordinairement l'augmentation du taux d'alimentation du gaz insufflé.
Conformément au procédé de la présente invention, un haut fourneau, servant à fondre des métaux à partir de mi- nerais, est maintenu artificiellement et réglé à une pression statique interne de gaz, laquelle est sensiblement plus élevée que la pression qui règne dans la cuve en fonctionnement nor- mal, de préférence en combinaison avec une augmentation sen- sible du taux d'alimentation en gaz insufflé, ce qui fait que le bilan thermique du fourneau est radicalement modifié pour supprimer virtuellemeut la perte en carbone par so- lution et l'insuffisance de chaleur du foyer et cela, sans
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que se produisent d'autres difficultés couramment associées à une augmentation du taux de soufflage, de la façon qui va être décrite ci-dessous.
En outre, avec le procédé selon l' invention, on améliore considérablement l'économie de combus- tible dans le fonctionnement du haut fourneau, on augmente beaucoup son rendement d'où résultent d'autres économies et avantages de fonctionnement.
Il est évident que si le taux de soufflage est le même qu'en fonctionnement normal, on supprime pratiquement la perte par solution et que la capacité du fourneau est augmentée sensiblement en proportion de la diminution de consommation de combustible par tonne de fonte. D'autre part, si l'on augmente le taux de soufflage dans la même proportion où l'on augmente la pression moyenne absolue dans la cuve, la perte par solution restera sensiblement non modifiée et le rendement du fourneau sera augmenté sensiblement dans la même proportion. Pour la plupart des fourneaux, ceci condui- rait à une trop grande production et il n'y aurait pas une grande économie par tonne de produit.
Sous sa forme de réa- lisation préférée, l'invention envisage l'augmentation du taux de soufflage environ suivant la moitié de la proportion d'augmentation de pression moyenne absolue statique de gaz dans la cuve, ce qui supprime la perte par solution et, en même temps, augmente la capacité du four non seulement en proportion du taux de soufflage mais également par l'effet qui s'ajoute de la réduction. de combustible par tonne de produit.
De façon à mettre en oeuvre le procédé suivant l'invention dans un haut fourneau, la cuve est fermée her-
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métiquement et le conduit d'amenée de gaz soufflé ainsi que le tuyau de sortie du fourneau sont munis de réglages par obturateurs et il est prévu une installation de soufflage appropriée au moyen de laquelle on peut établir dans le fourneau la pression statique à une valeur désirée déterminée, de préférence entre 2 et 7 atmosphères, après quoi cette pression est réglée par les dispositifs de réglage à obtu- rateur.
Plus particulièrement, en outre des réglages à ob- turateurs ci-dessus mentionnés, pour l'entrée et la sortie du gaz,la disposition préférée de haut fourneau et des organes annexes permetcant la mise en oeuvre du procédé de l'invention comporte un compresseur servant à augmenter la pression du ou des gaz soufflés, un refroidisseur sèrvant à refroidir la température des gaz comprimés soufflés, en dessous du point de rosée et un déshydrateur servant à con- denser l'humidité qu'ils contiennent par précipitation avant qu'ils arrivent à l'anneau ou au collecteur des tuyères à une pression élevée déterminée qui est réglée et maintenue en manoeuvrant de façon appropriée les dispositifs de réglage à obturateurs d'entrée et de sortie du fourneau.
De préfé- rence, le tuyau de sortie amène le gaz de haut fourneaux combustible à un moteur à combustion interne ou à un moteur ou une turbine à gaz comprimé de type approprié, servant à actionner un compresseur placé dans la canalisation de gaz soufflé, des dépoussiéreurs appropriés étant prévus pour enlever la poussière du gaz du haut fourneau avant que celui- ci arrive dans le moteur. Si on le désire, une partie du gaz du haut fourneau peut être amenée au réchauffeur servant à
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réchauffer les gaz soufflés, de façon courante, au lieu que ce gaz soit consommé dans le moteur du compresseur, mais un des principaux avantages de l'invention est que, dans beau- coup de cas, il n'est plus nécessaire d'utiliser un réchauf- feur de gaz soufflés.
On voit qu'avec un haut fourneau muni de réglages par obturateurs dans le conduit d'amenée de gaz soufflés et dans la tuyauterie de sortie du gaz et alimenté en gaz à hau- te pression, le taux de gaz soufflé passant dans le four à une pression statique déterminée peut être réglé en manoeu- vrant de façon appropriée les obturateurs, d'où il résulte que l'on augmente plusieurs fois la pression interne stati- que du gaz suivant les besoins, de sorte que, avec du gaz soufflé à un volume supérieur ou volume normal d'air libre équivalent par unité de temps, l'effet obtenu dans le four- neau est bien supérieur.
Pour mieux comprendre l'invention, on se réfé- rera au dessin annexé dans lequel :
La figure 1 est un schéma d'une disposition d'ap- plication de l'invention à une installation de haut fourneau existante par exemple, et
La figure 2 représente une variante des appareils auxiliaires pour une nouvelle installation dans laquelle on utilise la pression des gaz à la sortie et de l'air soufflé pour actionner le moteur d'un compresseur.
Sur la figure 1, le haut fourneau 10 est d'un type plus ou moins courant mais modifié de façon à avoir un sys- tème double 11 de cône et de trémie au sommet du four , sys- tème qui sert de sas et grâce auquel les pressions établies
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dans la cuve du four 10 peuvent être maintenues pendant les opérations de chargement, en manoeuvrant de façon appropriée le sas 11.
Le collecteur 12 est également de type courant, il est alimenté par la conduite d'amenée de gaz soufflé 13 dans laquelle se trouve, selon la présente invention un ob- turateur de réglage 14. L'air ou autre gaz d'alimentation soufflé est comprimé par le compresseur 15 à une pression déterminée appropriée, par exemple 5 atmosphères. Le gaz comprimé est amené à un refroidisseur approprié 16 qui enlève la chaleur qui lui a été communiquée par la compression et qui réduit la température du gaz comprimé en dessous du point de rosée.
Le gaz d'alimentation comprimé passe alors dans un déshydrateur approprié 1?qui condense, par précipitation, l'humidité contenue dans le gaz, de sorte qu'à la pression supposée de 2 atmosphères, on précipite 75 % de l'humidité contenue dans de l'air ayant au début 70% d'humidité.
En conséquence, la présente invention donne un moyen facile pour sécher le gaz soufflé, pratiquement, sans frais supplémentaires et avec très peu d'appareils supplémentaires.
Les avantages d'un gaz soufflé sec sont évidents car avec un gaz sec la température aux tuyères est considérablement plus élevée qu'avec un gaz soufflé humide.
Du déshydrateur, le gaz comprimé passe directe- ment dans le conduit d'alimentation 13 en passant dans l'ob- turateur de réglage 14, sans réchauffage, ou si on le désire, on peut le réchauffer à l'aide des réchauffeurs de gaz souf- flé 18 à la manière habituelle.
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La pression statique à l'intérieur du four 10 fer- mé hermétiquement et le taux de soufflage dans ce four, sont réglables à l'aide d'un robinet modérateur 19 disposé dans la canalisation de sortie 20 , conformément à la présente in- vention. Le robinet modérateur et l'obturateur de réglage 14 peuvent être actionnés à la main ou par gaz comprimé sui- vant les besoins. Ainsi, avec la pression que l'on suppose donnée par le compresseur de 5 atmosphères et en tenant com- pte d'une certaine chute de pression due au frottement dans la canalisation et dans le réchauffeur, la pression statique dans la cuve peut être d'au moins 4 atmosphères de la façon décrite.
Les gaz combustibles produits pendant la fusion dans le haut fourneau 10 passent sous pression dans un dépous- sièreur approprié 21 et subissent une chute de pression dans un décompresseur approprié, par exemple une turbine 22 dont la puissance fournie peut être utilisée pour aider à action- ner le compresseur 15, les liaisons se faisant par l'inter- médiaire d'arbre 23 et d'un engrenage différentiel 24 . Une partie du gaz combustible peut être utilisée pour actionner un moteur à combustion interne 25 relié, par l'engrenage dif- férentiel 24 , au compresseur 15. Une partie des gaz restants peut être amenée, par un tuyau 26, aux réchauffeurs de gaz comprimés 18 si l'on désire réchauffer le vent mais, dans le cas de la présente invention, ceci est facultatif.
Le restant du, gaz combustible peut aller par un tuyau27 à une chaudière ou appareil analogue pour produire de la puissance supplé- mentaire servant à actionner un transporteur ou des organes analogues.
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Dans le cas où l'on doit faire une nouvelle instal- lation, On peut profiter de la pression élevée de l'air soufflé et de la pression élevée du gaz combustible pour actionner un moteur à combustion interne à grand rendement, sous des con- ditions de suralimentation. On a représenté schématiquement une installation de ce genre sur la figure 2 dans laquelle les obturateurs de réglage 14' et 19' sont utilisés comme précé- demment dans les tuyauteries d'air soufflé et de sortie 13'et 20'respectivement. Le gaz combustible passe sous pression dans un dépoussiéreur 23,'et une partie de celui-ci va au moteur à combustion interne 25' directement relié par un arbre 23' au compresseur d'air de soufflage 15', lequel comprime l'air de la façon indiquée.
L'air sous pression passe dans le re- froidisseur 16',le déshydrateur 17' et, si on le désire, dans des réchauffeurs d'air soufflé 18' alimentés en gaz com- bustible par un tuyau 26' branché sur le tuyau 20' . Comme on l'a dit ci-dessus, les réchauffeurs pour l'air soufflé ne sont pas essentiels, mais facultatifs.
Le moteur 25' est alimenté en air comprimé par le tuyau 28 branché sur le tuyau 13' de sorte qu'avec le gaz combustible et l'air de combustion fournis à une pression sensiblement supérieure à la pression atmosphérique, le ren- dement du moteur est élevé. Le restant du gaz combustible va par le tuyau 27'à des chaudières appropriées ou appareils ana- logues pour une utilisation quelconque.
Dans le fonctionnement du haut fourneau suivant le nouveau procède et avec l'installation décrite, la pression statique dans la cuve du four 10 est obtenue en fermant au début l'obturateur 19 ou 19' , la pression de soufflage étant
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réglée par l'obturateur de réglage 14 ou 14' . L'obturateur 19 ou 19' peut évidemment être remplacé par un obturateur réglant l'écoulement des gaz à la turbine, au moteur ou ap- pareil analogue.
Lorsque la pression statique du gaz dans le four a atteint la'valeur déterminée, on ouvre l'obturateur de réglage 19 ou 19' à la main ou à l'aide d'un dispositif automatique commandé par la pression, d'un type courant, et cela d'une quantité qui permet à l'air soufflé de circuler dans le four à une vitesse appropriée déterminée, l'obtu- rateur 14 qui se trouve dans la conduite d'alimentation en gaz soufflé 13 étant réglé à la main ou automatiquement à l'aide de moyens commandés sous pression, de façon à main-
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/le taux tenir dans la cuve/d'alimentation approprié en gaz soufflé.
A titre d'exemple, on peut supposer que la pres- sion statique interne dans la cuve 10 est de cette façon augmen tée quatre fois ou est de 4 à 5 atmosphères au-dessus de la pression atmosphérique. Etant donné que le taux spécifique des réactions entre gaz et solides est en fonction directe de la concentration des réactifs gazeux, le taux spécifi- que de combustion du combustible et de réduction du mine- rai est de même augmenté quatre fois. Toutefois, si le taux de soufflage c'est-à-dire le poids d'oxygène amené par minu- te reste le même qu'en fonctionnement normal, le travail chimique total effectué dans le fourneau par unité de temps reste sensiblement non modifié.
En conséquence, le minerai est en fait exposé à quatre fois l'action de réduction nor- male qui est plus que suffisante pour amener sa réduction complète bien avant qu'il atteigne les zones à température
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élevée de la cuve. Il en résulte une suppression sensible de la perte de carbone par solution et l'on se rapproche à ce point de vue du fonctionnement du haut fourneau idéal.
Le taux spécifique de transfert de chaleur des gaz aux solides en écoulement turbulent est proportionnel à la vitesse de la masse du gaz, jusqu'à des pressions d'au moins 30 atmosphères. Etant donné que, dans l'exemple suppo- sé, le taux de soufflage est normal, le taux spécifique de transfert de chaleur reste de même normal et, étant donné que le transfert total de chaleur à effectuer par unité de temps est par suite pratiquement le même qu'en fonctionnement normal, on peut supposer que le rendement de l'échange de chaleur entre les gaz et la charge solide ne serait pas af- fecté.
Toutefois, dans la plupart des fonctionnements, des hauts fourneaux, cet échauge de chaleur est très sérieuse- ment affecté par la formation de canaux dans la charge dus aux vitesses élevées du gaz et on a constaté qu'à des vitesses de gaz beaucoup plus faibles, mentionnées dans l'exemple, c'est-à-dire 1/4 de la vitesse normale, on supprime pratique- ment cette formation de canaux. Il en résulte un échange de chaleur sensiblement complet entre les gaz et la charge, ce qui assure que la plus grande partie de la chaleur sensi- ble ordinairement perdue dans les gaz de cheminées est con- servée, en étant utilisée pour réchauffer la charge.
De même, la chute de pression des gaz passant dans des tours garnies de façon hétérogène pour un taux donné d'é- coulement ou de vitesse de masse varie en sens inverse de la pression totale. La chute de pression dans le fourneau avec un taux de soufflage normal et une pression qui est 4 fois
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la pression normale selon la présente invention, sera en con- séquence, d'environ 1/4 d'atmosphère au lieu d'être 1 atmosphè- re, ce qui a un effet important sur la quantité de puissance requise pour comprimer l'air soufflé et sur la tendance qu'a la charge à rester en suspension. Dans le haut fourneau nor- . mal, la chute normale de pression est d'environ 1 atmosphère avec une pression de soufflage de deux atmosphères absolues.
En conséquence, pour quadrupler la pression absolue moyenne dans la cuve, par comparaison avec le fonctionnement normal du haut fourneau, c'est-à-dire pour donner une pression stati- que absolue moyenne de 4 x 1 1/2 =6 atmosphères, dans la cuve, la pression de soufflage nécessaire serait non pas de 4 x 2 = 8 mais de 6 + 1/4 = 6 1/4 atmosphères absolues, pourvu que le taux de soufflage normal soit utilisé avec l'augmentation de pression.
L'application de la pression a d'autres avantages.
Par exemple, la suppression sensible de la perte par solution et l'augmentation de l'efficacité dans l'application de la chaleur, permettent ,toutes choses égales par ailleurs, de diminuer considérablement le rapport du coke au minerai, c'est- à-dire d'augmenter la charge du fourneau. Etant donné que, dans l'exemple supposé, le taux de soufflage est le taux normal, le coke brûlera suivant le taux normal sur les tuyères et le débit du fourneau augmentera en conséquence en proportion de l'augmentation de la charge.
On a constaté que, dans ces con- ditions, en utilisant de l'air soufflé normalement réchauf- fé, la capacité d'un fourneau donnant par exemple 400 tonnes par jour, est augmentée jusqu'à 500 tonnes par jour tandis que le coke nécessaire est réduit d'environ 1.000 kg à 730 kg
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par tonne de fonte.
Il y a toutefois une limite supérieure à la pres- sion admissible déterminée par les conditions d'équilibre de la réaction 2CO=CO2-O qui se produit fortement de gauche à droite lorsque la pression augmente et qui est fortement ca- talysée par le fer métallique et par le minerai de fer. Ainsi, un mélange de 00 et de CO2 en équilibre avec un excès de car- bone à 9000 contient environ 3% CO2 à une pression totale de 1 atmosphère et environ 14% CO2 à une pression totale de 6 atmosphères. A de plus basses températures, l'effet est en- core plus accentué ; à700 , les chiffres correspondants étant 38% CO2 et 68% CO2 respectivement.
Dans le haut fourneau, les pressions partielles des gaz sont fortement réduites par di- lution avec l'azote mais il reste cependant une limitation de pression qu'il n'est pas bon de dépasser du fait de cette ré- action secondaire. On a constaté qu'à des pressions totales d'environ 10 atmosphères au-dessus de la pression atmosphéri- que, cet effet peut devenir sérieux et, pour cela et pour d' autres raisons, il est préférable de réaliser le procédé de l'invention à des pressions inférieures à savoir, de 2 à 7 atmosphères au-dessus de la pression atmosphérique.
On a établi que, dans les conditions supposées dans l'exemple, la quantité de chaleur à température élevée dis- ponible dans le foyer est bien supérieure à ce qui est né- cessaire, au lieu d'être inférieure comme cela est l'habitude.
L'excès de chaleur du foyer à température élevée est en fait si grand qu'il devient possible d'utiliser de l'air soufflé froid avec une plus grande proportion de combustible, d'où
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il résulte que la production est réduite de 7% et la quan- tité de coke requise par tonne de fonte est réduite de 4% par comparaison avec le fonctionnement normal.- Oette faible ré- duction de la production est plus que compensée par l'économie de coke, la suppression des réchauffeurs et le prélevement pour des utilisations intéressantes du gaz combustible nor- malement requis pour réchauffer le vent.
Jusqu'ici on a supposé que le taux de soufflage était maintenu au taux normal. Si cependant on suppoee que le taux de soufflage est augmenté en proportion de l'augmen- tatipn de pression, il est évident que tout le travail chimi- que qui se fait dans la cuve par unité de temps sera de même augmenté sensiblement dans la même proportion, d'où il résul- te que le bilan thermique du fourneau et la perte de carbone par solution seront sensiblement les mêmes que dans les procé- dés de fonctionnement habituels. Il y a par suite une limite supérieure bien déterminée du taux de soufflage au delà de laquelle les avantages particuliers du fonctionnement sous pression statique relativement élevée cessent d'exister et cette limite est un rapport de l'augmentation du taux de soufflage un peu inférieur au rapport de l'augmentation de pression.
Il semble être généralement admis que, pour des rai- sons ntayant pas de rapport avec les conditions réelles ther- miques et chimiques qui règnent dans le fourneau, la limite pratique de la production d'un haut fourneau a été atteinte à environ 1. 000 tonnes de fonte par jour et, comme les four- neaux modernes ont une capacité moyenne de l'ordre de 400 à 500 tonnes par jour, il semble que l'on n'aurait que des a- vantages modérés à utiliser une pression uniquement comme un
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moyen d'augmenter la production d'un fourneau.
Mais, comme on l'a indiqué ci-dessus, si l'on augmente la pression sta- tique absolue moyenne dans la cuve d'environ 4 fois, c'est- à-dire qu'on la porte à environ 6 atmosphères absolues, et que l'on augmente le taux de soufflage mais dans des propor- tions sensiblement plus faibles, par exemple deux fois, les résultats relatifs au fonctionnement du four et à l'économie sont d'importance. La suppression de la perte par solution et la plus grande efficacité thermique augmentent la produc- tion du fourneau par unité de taux de soufflage d'environ 20% et ceci,' combiné avec le doublement supposé du taux de souf- flage, augmente la production du fourneau d'environ 2,5 par comparaison avec le fonctionnement normal.
Par suite dans la forme préférée de réalisation de l'invention, on envisage de maintenir dans la cuve du haut fourneau une pression de gaz statique absolue moyenne, d'environ 4 fois la pression normale et d'augmenter le taux de soufflage en proportion d'environ moitié de l'augmentation de pression de gaz stati- que absolue dans la cuve.
Etant donné la grande quantité d'air requise pour le soufflage, il est évident que la puissance et l'appareilla- ge requis pour comprimer le gaz soufflé aux pressions re- lativement élevées du procédé suivant l'invention doivent être soigneusement envisagés. On a constaté que, contrairement à un jugement superficiel la pression élevée de soufflage peut en fait provoquer une diminution de la quantité nette de puissance requise pour le soufflage.
Si la pression inter- ne moyenne du fourneau est quadruplée, la pression de souf- flage doit être portée de environ 1/2 à l'atmosphère à
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environ 4 à 5 atmosphères au-dessus de la pression atmosphéri- que, ce qui nécessite environ 3 fois la quantité normale de puissance par unité de taux de souff lage. Dans le cas du fonctionnement normal du fourneau, pratiquement toute la puis- sance utilisée pour comprimer le vent est perdue par frot- tement du gaz dans son passage dans le fourneau et le gaz quit- te le fourneau sensiblement à la pression atmosphérique. Dans le procédé suivant l'invention, la chute de pression dans le fourneau n'est qu'une fraction d'atmosphère de sorte que, dans l'exemple donné, le gaz quitte le fourneau sensiblement à la pression interne statique.
En conséquence, le gaz soufflé dans le fourneau peut se détendre dans une turbine ou un mo- teur à gaz comprimé alternatif, ce qui permet de récupérer environ 60% de son énergie de compression. En outre, la cha- leur de compression du gaz soufflé correspond à une augmen- tation de température d'environ 220 et une grande quantité de cette chaleur peuêtre récupérée par échange de chaleur entre le gaz comprimé soufflé et le gaz comprimé sortant du fourneau ,lequel est ainsi réchauffé avant d'arriver au mo- teur à air comprimé. De cette façon, environ 60% de la puis- sance nécessaire au début pour comprimer le vent peuvent être reconvertis en énergie mécanique et utilisés pour com- primer le vent.
Il est donc évident que la puissance nette qui doit être utilisée pour comprimer le vent est, dans la forme préférée de réalisation de l'invention, de l'ordre de la moi- tié de celle qui est nécessaire dans le fonctionnement normal d'un haut fourneau, par unité de fonte produite. Dans le cas d'installations existantes, l'appareillage qui s'y trou-
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ve peut être utilisé pour une compression préliminaire et il peut-être prévu un appareillage supplémentaire simplement pour porter le vent de la pression à laquelle il se trouve a la pression désirée.
Il est évident que dans le fonction- nement d'un haut fourneau suivant le procédé de l'invention, le vent peut être déshydraté sans dépense supplémentaire, le vent n'a pas besoin dans la plupart des cas d'être ré- chauffé, on supprime pratiquement la perte par solution, on peut augmenter plusieurs fois la production d'un fourneau de dimensions données et la plus grande partie de l'énergie re- quise pour comprimer le vent peut être récupérée et employée utilement.
En conséquence, le procédé de l'invention donne des moyens grâce auxquels on peut largement surmonter les difficultés et les limitations rencontrées depuis longtemps dans la fabrication de la fonte et des ferro-alliages dans les hauts fourneaux. En supprimant sensiblement la perte de carbone par solution et en.corrigeant l'insuffisance de chaleur du foyer, le procédé améliore considérablement la production d'un fourneau de dimensions données, diminue le rapport de combustible nécessité par tonne de produit et sup- primer complètement ou presque complètement la nécessité de réchauffer le vent. Elle simplifie le problème consistant à fondre des minerais fins ou dont la dimension ne convient pas ou difficilement réductibles et il supprime un grand nombre des causes d'irrégularités du fonctionnement du fourneau.
Ces effets avantageux ont pour conséquence une économie sen- sible de combustible à la fois pour fondre le minerai et pour réchauifer le vent, de la quantité nette de puissance
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requise pour comprimer ce vent et des frais de main-d'oeuvre et des charges fixes. Dans le cas de nouvelles installa- tions, elle réduit donsidérablement le capital investi @ nécessaire pour une production donnée.
Quoique l'on ait décrit l'invention dans le cas 1 de la fabrication de fonte et de ferro-alliages, car dans lequel elle est probablement la plus utile , elle est éga- lement applicable à la fusion de métaux non ferreux qui ne se volatilisent pas dans les conditions de fonctionnement dé- crites ici.