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Procédé pour chauffer le vent destiné aux hauts-fourneaux ou échangeurs de température similaireset dispositifs pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Les procédés actuellement connus pour chauffer le vent destiné aux hauts-fourneaux et connue sous le nom de Cowper, consistent à disposer dans le puits de combustion des brûleurs à gaz horizontaux ou verticaux.
Ces brûleurs, lorsqu'ils sont horizontaux, -créent au bas du puits une zone surchauffée dangereuse pour la réais- tance des produits réfractaires et la bonne tenue de l'appareil,
Ces brûleurs, lorsqu'ils sont verticaux, entraînent le plus souvent les mêmes inconvénients du fait des conditions
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dans lesquelles s'opère la combustion. Ils ne comportent pas de dispositif permettant de régler la hauteur de la flamme.
La présente invention concerne divers perfectionnements apportés à ces procédés appliqués soit aux appareils chauf- fant le vent destiné aux hauts-fourneaux, soit à tous échan- geurs de température similaires et notamment aux réchauffeurs employés dans les usines de synthèses,,
Elle concerne d'abord un procédé de chauffage oaracté- risé en ce qu'on guide les courants de comburant et de com- bustible., de manière qu'ils soient parallèles entre eux, ce 'qui permet d'obtenir des flammes longues et par suite de ré- partir la chaleur sur une grande hauteur, ce procédé évitant ainsi toute localisation du chauffage sur une région des parois réfractaires de l'appareil et par suitè toute défor- mation de cet appareil.
Suivant un mode de réalisation de ce procédé, on amené le comburant et le combustible à dès vitesses sensiblement égales, ce qui ralentit encore le mélange entre ce comburant et ce combustible et allonge encore la flamme.
Suivant un autre mode de réalisation de ce procédé, on règle les vitesses relatives du comburant et du combustible, ce qui permet de régler la longueur de la. flamme.
L'invention concerne les procédés précédents en eux-mêmes, c'est-à-dire quels que soient les dispositifs constructifs choisis pour la mise en oeuvre de ces procédés.
Toutefois, l'invention concerne aussi des appareils chauffant le vent destiné aux hauts-fourneaux ou autres échangeurs de température similaires et notamment les réchauf- feurs employés dans les usines de synthèse et les dispositifs employés pour appliquer ce procédé, ces dispositifs permettant une mise en oeuvre particulièrement commode et sûre de ce procède.
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Notamment, l'invention concerne un tel appareil caractérisé par un brûleur présentant des arrivées de com- burant et de combustible concentriques, de préférence cireu- laires, ce qui permet d'obtenir des courants de comburant et de combustible parallèles entre eux.
Suivant une autre caractéristique de l'invention le brûleur comporte un dispositif permettant de modifier les vitesses des deux fluides et notamment de changer le rapport de celles-ci, ce qui permet d'obtenir des flammes d'une longueur déterminée.
Pour obtenir ce résultat, les orifices de sortie des brûleurs comportent avantageusement des bagues amovibles ou mobiles, ce qui permet de régler la vitesse des fluides et le rapport de leurs vitesses.
L'invention concerne aussi un échangeur de tempé- rature caractérisé en ce que le puits présente à sa partie inférieure une ouverture de grande dimension de forme oblongue dans laquelle est monté de façon amovible un organe de sup- port, tel que plateau, portant les arrivées superposées de comburant et de combustible, la forme oblongue de l'ouverture permettant, après enlèvement de l'organe de support, davoir un accès facile au puits pour y amener notamment des bennes pour le transport de matériaux, cette forme oblongue rédui- sant au minimum l'affaiblissement de la maçonnerie.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, les divers*accessoires du brûleur, notamment les vannes d'ad- mission de comburant et de combustible, sont groupés de cha- que coté du brûleur et à proximité les uns des autres, ce qui permet de desservir tout cet ensemble par un monorail.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'appareil comporte une arrivée de vent froid et une ou deux sorties de fumées ainsi que des vannes de mise en pression et de décompression disposées de telle façon qu'elles soient
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groupées et puissent être desservies par un monorail unique.
L'invention concerne aussi d'autres caractéris- tiques ci-après décrites et leurs diverses combinaisons possibles.
Des appareils conformes à l'invention sont représen- tés à titre d'exemple dans les dessine ci-joints dans lesquels :
La figure 1 est une coupe longitudinale d'un brûleur conforme à l'invention.
La figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1.
La figure 3 est une coupe transversale d'un autre brûleur.
Les figures 4,5 et 6 sont des coupes longitudinales de parties de différents brûleurs conformes à l'invention.
La figure 7 est une coupe longitudinale de la partie inférieure d'un appareil chauffant le vent destiné à un haut-fourneau muni d'un brûleur conforme à l'invention.
La figure 8 est une coupe transversale d'un appareil chauffant le vent destiné à un haut-fourneau muni d'un brûleur conforme à l'invention et de sea accessoires d'ali- mentation et de réglage.
La figure 9 est une vue en plan de ce même appareil.
La figure 10 est une vue en élévation de la partie inférieure de cet appareil.
La figure 11 montre la coupe du puits de cet appareil utilisé comme monte-charge.
La figure 12 montre l'ouverture oblongue laissée dans le puits après enlèvement du corps, du brûleur et son utilisation pour amener dans le puits une benne chargée de matériaux.
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Dans le dessin représenté sur la figure 1, l'un des fluides, comburant ou'combustible, est introduit suivant f.l par une tubulure centrale 1 cylindrique; l'autre fluide est amenélatéralement suivant f. 2 par l'anneau 2. La section libre 4 de l'orifice central et celle 5 de la couronne sont calculées de telle façon que les vitesses des deux fluides soient les mêmes.
Les fluides circulent parallèlement et à des vites- ses égales à la sortie du brûleur. Le mélange des deux fluides, comburant et combustible, ne se produit que lente- ment, ce qui permet d'obtenir une flamme de la plus grande longueur possible.
L'égalité des vitesses des deux courants subsiste quelle que soit l'allure de la combustion, la proportion de comburant et de combustible reste constante, la longueur de la flamme reste aussi sensiblement constante et la combustion reste satisfaisante.
Sur le dessin représenté sur la figure 3, la sec- tion du brûleur n'est plus circulaire, mais rectangulaire et comporte une admission centrale 6 d'un des fluides et deux admissions latérales 7 de l'autre fluide.
La figure 4 représente l'extrémité d'un brûleur perfectionné dans lequel 10 est l'arrivée centrale d'un des fluides circulant suivant f.3. Il est l'arrivée-périphérique en forme de couronne de l'autre fluide circulant suivant f.4.
Sur l'arrivée centrale 10 est montée une bague 12. Les di- mensions de cette bague sont déterminées de telle façon que le brûleur étant monté avec la bague 12, les vitesses de l'air ou du gaz sont exactement les mêmes.
Si l'on constate alors que la flamme est trop longue, on remplace la bague 12 par une nouvelle bague 12 (figure 5) plus épaisse en diminuant ainsi la section de la couronne de sorte que pour maintenir les proportion* nécessaires
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de comburant et de combustible, la vitesse dans la couronne doit augmenter et la flamme se raccourcir.
Le même résultat pourrait évidemment être obtenu par l'adoption d'une bague qui réduirait au contraire le diamètre intérieur de l'orifice central ou par celle d'une bague qui agirait à la fois sur le diamètre de l'orifice central et sur le diamètre intérieur de la couronne. lorsqu'on fait ainsi varier le rapport des sur- faces libres des orifices, le rapport des vitesses reste, pour un réglage donné, constant à toutes allures du brûleur, comme expliqué plus haut.
. En pratique, la longueur de la flamme reste sensible- ment constante quand cette allure varie dans les limites habituellement nécessaires.
L'utilisation de telles bagues permet non seulement de faire varier le rapport des vitesses, mais aussi de les augmenter ou de les diminuer en conservant leur rapport.
Dans le brûleur représenté sur la figure 6, la bague 12 réduit simultanément la section libre des orifices de comburant et de combustible. Son emploi pour une allure donnée du brûleur conduit donc à une augmentation de la vitesse des deux fluides, ces vitesses pouvant rester égales ou augmenter dans les mêmes proportions, ou même dans des proportions différentes.
La modification des sections libres dans les brû- leurs des figures 4, 5 et 6 nécessite le montage d'une bague.
Ce travail peut dans certains cas être difficile. La figure 7 comporte un dispositif qui permet d'obtenir le même résultat pendant la marche.
Sur cette figure, 13,représente la partie inférieure d'un appareil chauffant le vent destiné à un haut-fourneau et 14' l'ouverture de cet appareil.
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L'un des fluides arrive par une tubulure centrale 15, l'autre extérieurement par 16. La tubulure 15 est recourbée et sert de guide à une pièce mobile 17 qui se déplace verticalement par la manoeuvre d'un levier 21 agissant'sur une came 20*
En agissant sur le levier 21, on élève la position de la pièce 17 en 17', l'espace libre en 19 diminue.
Par suite, la vitesse du fluide circulant à l'extérieur augmente.
Ce dispositif donne les mêmes possibilités de réglage que celui qui est représenté dans les figures 4 et 5, mais ce réglage peut être obtenu en marche par la ma- noeuvre d'un simple levier.
Bien entendu, un dispositif de ce genre peut compor- ter également des bagues mobiles qui viendraient en quelque sorte compléter le réglage obtenu par la manoeuvre du levier.
L'application des mêmes caractéristique peut être susceptible de dispositions différentes suivant les appareils qu'il convient d'alimenter.
Dans tous les cas ci-dessus envisagés, des ailettes peuvent être ajoutées dans la sortie d'air ou de gaz vers le brûleur pour donner à l'un ou l'autre, ou aux deux un mouvement tourbillonnaire ou pour diviser l'air ou le gaz pour faciliter le contact et raccourcir la flamme.
Sur les figures de 8 à 11, est'représenté respec- tivement en coupe, en élévation et en plan un appareil chauffant le vent destiné à un haut-fourneau muni d'un brû- leur de ce type pris à titre d'exemple.
L'air est amené par une tuyauterie 22 dans le corps du brûleur 23 constitué par une pièce en fonte ou en acier coulé, comportant deux parties à peu près cylindriques reliée,s entre elles notamment par une bride qui sert de
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fixation à l'ensemble sur un piètement en acier coulé 24 rivé sur la tôlerie de l'appareil.
Dans 1'exemple représenté sur les figures de 8 à 11, l'air est amené dans le cylindre supérieur et le gaz dans le cylindre inférieur, mais rien n'empêcherait de ren- verser la situation et d'admettre par conséquent le gaz dans le cylindre supérieur et l'air dans le cylindre inférieur.
Sur le corps du brûleur vient se fixer une tuyauterie 25 par des boulons ou des prisonniers appropriés qui est supportée à l'intérieur du puits par deux sommiers 26 et 27 et qui est recourbée à 90 de façon à supporter une pièce mobile 28 qui constitue le nez du brûleur et qui peut âtre cylindrique, évasée ou présenter au contraire un dia- mètre de sortie inférieur à celui de'la tubulure d'amenée.
Cette pièce est centrée à l'intérieur du puits qui est de préférence légèrement rétréci dans cette zone par quatre ailettes 29 convenablement disposées, de façon qu'elles ne créent pas de remous dans la circulation du gaz.
Cette pièce mobile 28 peut être remplacée au moment du réglage de l'appareil, par une autre ayant des di- mentions différentes, de façon à pouvoir régler à volonté la vitesse ou la vitesse relative de l'air et du gaz.
On peut au besoin prévoir à l'intérieur ou à l'extérieur de cette pièce des ailettes ou des ajutages ou en général des dispositifs quelconques qui viendraient hâter la combustion et par conséquent raccourcir la flamme.
Dans l'exemple figuré, le gaz est introduit par une tuyauterie 30 dans le cylindre inférieur.
Si on le juge opportun, un diaphragme 31 ou un dispositif quelconque peut être prévu pour mieux répartir le gaz à son arrivée au brûleur, mais en général un dispo- sitif de ce genre est inutile.
Entre les tuyauterie* 22 et 30 et le corps du
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brûleur,dont prévues les vannes habituelles pour permettre de fermer l'appareil.
Le cylindre supérieur est fermé par un plateau 31 comportant un regard 32 qui permet de contrôler la combus- tion. Ce plateau 31 est démontable,toit pour permettre d'enlever de la tuyauterie 25 les déchets de briquée ou corps étrangers qui y seraient tombés, soit pour permettre d'atteindre les écrous qui assurent la fixation de la tuyau- terie 25 sur la corps du brûleur.
Le cylindre inférieur est également fermé par un plateau mobile 33 de telle façon que, lorsqu'il est enlevé, on puisse s'introduire dans la partie inférieure du puits.
Bien entendu, la disposition des tuyauteries peut être modifiée suivant les besoins, celle qui figure au plan permet de constituer avec le brûleur et ses tuyauteries d'alimentation un-ensemble particulièrement homogène et peu encombrant. the permet d'utiliser un monorail 34 qui facilite beaucoup le montage ou le démontage du corps du brûleur, des vannes ou des tuyauteries.
Un autre avantage de cette disposition est de per- mettre la création à la partie inférieure du puits et sans dériver les'tôles ou démolir les maçonneries d'une ouverture oblong,ue qui a généralement une largeur de 700 à 1100 m/m et une hauteur de 150 à 2 m. Cette ouverture est particuliè- rement précieuse pour se servir du puits comme monte-charge; sa forme oblongue est plus commode et affaiblit moins la maçonnerie.
Il est fréquemment prévu, sur la coupole des appa- reils chauffant le vent destiné aux hauts-fourneaux et dans l'axe du puits, une ouverture qui permet d'y faire passer un câble dont on se sert pour élever dans le puits les maté- riaux nécessaires à la construction ou à la réparation; mais
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généralement les ouvertures prévues à la partie inférieure du puits sont relativement petites, de sorte que l'on est obligé soit d'introduire à la main dans une benne attachée au câble ci-dessus les produits nécessaires à la réparation, ce qui est particulièrement dangereux, soit de dériver des fôles, de démolir les maçonneries, ce qui constitue un travail. important auquel on renonce souvent quand il ne s'agit pas d'une réparation très importante.
Le dispositif représenté sur les figures 11 et 12 évite ces inconvénien ts.
Le corps du brûleur ci-dessus décrit peut être enlevé soit par un dispositif quelconque, soit de préfé- rence par un palan fixé au monorail 34.
Le corps du brûleur étant enlevé, on se trouve disposer d'un orifice 35 de relativement grandes dimensions, dans lequel on peut très bien. faire passer une benne 37 d'une capacité suffisante pour amener dans l'appareil les produits nécessaires à sa construction ou à sa réparation.
Cette benne 37 est de préférence amenée par un plan incliné 38 sur un plancher 39 en bois construit pro- visoirement à cet effet et qui supporte un petit chariot supportant la benne. Ce chariot roule sur de petits rails ou sur deux petits fers U 41 supportés sur ce plancher en bois de telle façon qu'en le poussant on peut introduire la benne à l'intérieur du puits et qu'on peut l'en retirer de la même façon, comme indiqué sur la figure 11.
La benne est attachée par un dispositif approprié à un câble 42 qui traverse la coupole en réfractaire et la coupole métallique par une ouverture prévuedans ce but et vient s'enrouler sur un 'treuil 43 après avoir passé sur des poulies convenablement disposées.
Lorsque la benne a atteint le niveau voulu, il suffit de la tirer sur le côté pour disposer sur le plancher
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de travail des matériaux nécessaires.
Pour éviter que, la traction latérale du câble ne puisse abimer la'coupole en réfractaires, un tube métal- .lique 44 peut être fixé pendant l'utilisation du puits comme monte-charge sur la bride fermant l'arrivée supérieure de l'appareil.
L'ouverture dans la coupole elle-même ne présente aucune difficulté d'exécution; elle est constituée de tubes en réfractaires à parois épaisses s'emboîtant les uns dans les autres. Dans cet orifice vient se fixer pendant la mar- che normale de l'appareil un bouchon réfractaire suspendu par une tige et protégé par une petite' pièce annexe, l'en- semble étant fixé à un double plateau fermant la sortie du câble à la partie supérieure.
L'invention concerne également une disposition 'particulièrement simple des tuyauteries et des vannes d'ali- mentation du brûleur en air de combustion.
Les tuyauteries de gaz et d'air de combustion 45 et 46 sont raccordées au brûleur par d'autres 47 et 48 qui comportent les appareils ou dispositifs de réglage 49 et 50, automatiques ou non. Après un coude, ces tuyauteries portent les vannes 51 et 52 directement fixées au brûleur. Cette disposition fort simple permet de de$servir par un monorail unique le brûleur et les vannes.
Si l'on adopte un ventilateur individuel, il est simplement raccordé à l'arrivée d'air par l'intermédiaire de la vanne 52 dans l'exemple figuré au plan.
Le brevet concerne également un dispositif particu- lièrement simple de l'arrivée d'air à réchauffer à l'appa- reil, des sorties de fumées, et des vannes ou tuyauteries de mise en-pression et de décompression.
La tuyauterie d'arrivée de vent froid 53, 54 et sa vanne 55 sont raccordées à l'appareil par un piètement prin-
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cipal 56 portant un piètement secondaire 57 portant une tuyauterie en T 58 sur laquelle sont fixées directement les deux vannes de mise en pression 59 et de décompression 60.
La première 59 est raccordée à la tuyauterie 54, la seconde 60 à une sortie des furmées 61 ou, si on préfère, directement au carneau des fumées.
De cette façon, la vanne à vent froid, les deux petitesvannes annexes ainsi que la ou les vannesdes fu- nées constituent un ensemble bien groupé desservi par un mono- rail qui peut servir au montage et au démontage de toutes les pièces. les sorties des fumées 61 et 62 sont de préfé- rence au nombre de deux pour les appareils importants, de façon à réduire leur diamètre et à permettre une position plus basse de la grille de l'appareil.
- REVENDICATIONS -
1 - Procédé pour chauffer le vent destiné aux hauts-fourneaux ou échangeurs de température similaires et notamment aux réchauffeurs employés dans les usines de syn- thèse, procédé caractérisé en ce qu'on guide les courants de comburant et de combustible, de manière qu'ils soient paral- lèles entre eux, ce qui permet d'obtenir des flammes longues et par suite de répartir la chaleur sur une grande hauteur de l'appareil, ce procédé évitant ainsi toute localisation du chauffage sur une région des parois réfractaires de l'appareil et par suite toute détérioration.