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" Procédé et dispositif de chauffage .dès fours de fusion à haute tembérature. "
On sait que le chauffage des fours de fusion à haute température, notamment des fours d'élaboration de l'acier, est réalisé de façon courante par la combustion d'un combustible ga- zeux à haut pouvoir calorifique avec de l'air' froid ou préchauf- fé, ou par la combustion de gaz à pouvoir calorifique moindre, préchauffé ou non, avec'de l'air préchauffé à température élevée.
Ainsi, dans les fours Martin, ,on consomme en général du gaz pro- venant de la gazéification du oha'rbon dans des gazogènes, gaz qui est réchauffé aux environs de 1000 C'; la combustion ayant lieu à l'aide d'air réchauffé à une température du même ordre.
On sait également qu'on a réalisé le chauffage de tels fours à l'aide de charbon pulvérisé et d'air préchauffé, mais le succès des tentatives ainsi faites a,été en général faible en raison des entraînements de cendres dont les éléments présentent des dimensions trop importantes et nuisibles, du retard à la @
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combustion et de la difficulté d'obtenir les températures requi- ses sans un échauffement préalable de l'air, comburant à des tem- pératures dangereuses pour la stabilité du mélange d'air avec le charbon pulvérisé. Néanmoins, dans certains cas particuliers, on est parvenu à résoudre le problème de la combustion du charbon pulvérisé à haute température etappliquer ce mode de chauffa- ge dans des conditions satisfaisantes.
L'avantage d'une telle mé- thode est, bien connu : il réside essentiellement dans l'utilisa- tion sans pertes de calories anormales, du pouvoir, calorifique du combustible qui peut brûler dans les conditions théoriques, ou presque, de la combustion parfaite.
La présente invention a pour objet un procédé qui per- met d'appliquer, dans tous les cas possibles, le charbon pulvéri- sé au chauffage des fours de fusion à haute température. Ce procé- dé, grâce auquel on peut profiter de tous les avantages inhérents à ce mode de chauffage et qui présente, de plus, d'autres avanta- ges qui seront indiqués dans ce qui suit, consiste principale- ment à utiliser, pour l'obtention des hautes températures dési- rées, la combustion du charbon pulvérisé en présence d'air en- richi en oxygène.
On sait, en effet, que l'air enrichi en oxygène est un comburant remarquable, aussi bien par la rapidité de la com- bustîon qu'il détermine que par la température élevée qu'il développe. De nombreuses expériences ont déjà fait ressortir ces avantages et les calculs de combustion donnent une mesure précise de l'influence de l'enrichissement de l'air comburant en oxygène sur la température de la combustion et sur la réduc- tion de la quantité de fluides à mettre en circulation pour son utilisation.
Le procède conforme à l'invention est particulièrement
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ava';,geuX pour le éÀàùéÔàµé des oizr â'i:âbéicin et de fu- , t i ...., .....,-4 . : .; sion de 1'aciers l n1a{"ir cit Ôiàé ap'piiqué a àl ü($ëà foyers 4 1.J ' . , r,.J.;, : ,'.t. f .'t, '1 t;'IEt'';),' v : t, i:',; .. très haute température.
Pour ià mise en o'eüvre de 6s prooéaêj dti -peut sôit en- richir en oxygène ilq4r, giqtrn6p.t ét dé cdmb4tg# n4rWl, ou primaire dil éh'àrbon pài,4r'is-6 soit 'një"tei de l'air enri- chi en oxygène dans la flamme de combustion d'un' mélange de charbon pulvérisé et d'air' préchauffé, soit appliquer ces deux moyenssimultanémeht.
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Dans le premie'r ca's; l'enrïchisseinen't en 6'xygênè de 1?air servant à l'entraînement et à la cômbûstion dü c3ar6ôn peut avo'ir lieu soit à l'origine, avant la mtse é5 susiëi 3fh du charbon- p-\1ïvérfsé daf18 1,'è:ir't réalisée' de faç'on'' connue en elle-même, soit après cette opération, par introduction d'oxy... gène ou d'air enrichi en oxygène da'ns la conduite amenant' le mélange air-'charbon au brûleur. La quantité limite d'oxygène' supplémentaire que l'on peut ainsi introduire d'an's l'air de combustion est, définie par le danger de combustion' spontanée ou d'explosion du mélange d''air et de charbon pulvérisé.
Cette li- mite est d'autant plus élevée que l'air de combustion est moins chauffé' préalablement à son mélange avec'le charbon. Le procédé conforme à l'invention permet donc, en particulier, de réduire
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la température de pr'échaUT#ate de 11 ai'r',' eri" compensant cette di- minution par une augmentation de la teneur de l'air en-oxygène.
Le calcul et l'expérience permettront de fixer'' à leurs valeurs optima la température de préchauffage,de l'air et la teneur de ce dernier en oxygène supplémentaire introduit, en vue d'obtenir les résultats les plus économiques possibles et la température de combustion voulue.
Dans le second cas, mentionné plus haut, la quantité
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limite d'air enrichi en oxygène que l'bn peut injecter dans la flamme de combustion du mélange d'air et de charbon pulvérisé dépend uniquement de la température que l'on désire atteindre et du degré de qualité oxydante désiré pour la flamme.
Dans tous les cas, il existe une.relation univoque pour 'obtenir une température de flamme déterminée, entre .la température d'échauffement de l'air, enrichi ou non en oxygène, et la teneur en oxygène de l'air moyen comburant. Tous les fac- teurs intervenant dans cette relation pouvant être réglés à vo- lonté, on dispose, grâce au procédé conforme à l'invention, d'une gamme étendue de natures de flammes quant à la température at- teinte et à l'action oxydante ou réductrice de la combustion sur les matières à fondre ou à élaborer.
L'un des principaux avantages procurés par l'inven- tîon est de rendre utilisables pour le chauffage des fours, des charbons ou de basse qualité du fait de la quantité de cendres à laquelle ils donnent lieu, ou de qualité variable quant à leur teneur en matières volatiles. La combustion peut, en effet, être suffisamment accélérée, par l'utilisation d'air enrichi en oxygène, pour pouvoir être toujours réalisée dans le four lui- même avant le départ des fumées et pour permettre d'obtenir la fusion des cendres dans le four sans qu'elles soient entraînées dans les carneaux de fumée, à moins que la très faible dimension de leur éléments n'en fasse une partie inoffensive de la fumée.
Un autre avantage procuré par l'invention est que la réduction du volume des fumées par suite de l'utilisation d'air comburant riche en oxygène permet d'augmenter le taux de combus- tion horaire, c'est-à-dire d'augmenter la capacité de production du four volume de chambre égal.
Enfin., dans le cas particulier des fours de fusion et
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d'élaboration de métal, l'amenée à pied d'oeuvre d'air enrichi en oxygène permet en 'même,,temps d'utiliser l'action chimique de ce dernier pour l'épuration du métal par oxydation, l'air enri- chi en oxygène étant alors,, à' cet effet, introduit directement sur le bain à traiter, en un ou plusieurs jets dirigés vers la surface de ce bain. On sait que, dans les fours de fusion de l'acier, on peut ainsi activer et accélérer l'élaboration de l'a- cier à partir de charges carburées, la nature des matières en- fournées pouvant être modifiée en conséquence.
D'une manière générale, on peut utiliser, pour la réa- lisation de l'invention, les brûleurs de type connu déjà mis en oeuvre pour le chauffage de fours à l'aide de charbon pulvérisé.
Les dessins annexés représentent'sohématiquement divers exemples de brûleurs susceptibles d'être'utilisés dans le cas où de l'air enrichi en oxygène est injecté dans la flamme de combustion du charbon pulvérisé. Dans ces dessins : fig. 1 est. une coupe longitudinale très schématique d'un tel brûleur; fig. 2, 3 et 4 sont des vues en coupe longitudinale de diverses variantes de brûleurs à grille; fig. 5 est une vue de face de la grille du brûleur de fig. 4; fig. 6 est une coupe longitudinale d'un four équipé pour la réalisation du procédé conforme à l'invention; fig. 7 est une coupe par VII-VII de fig. 6 ; fig. 8 est une coupe transversale d'une variante du four représenté aux fig. 6 et 7, montrant la disposition des brûleurs et des orifices d'amenée'd'air suroxygéné.
Le brûleur représenté à la fig. 1 comporte une canali- sation 1 par laquelle un mélange de'charbon pulvérisé et d'air
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comburant est amené à des orifices 2 à la sortie desquels Il est enflammé. Coaxialement à la canalisation 1 est disposée' une con-
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duite 3 munie d''orifices de sortie 1. L .ai smroµygén.é est intro-- duit par la conduite 3, sort par les orifices. 4 en coupant la flamme du brûleur et achève la combustion.
La fige 2 représente un brûleur dans lequel le mélange combustible de charbon et d air est amené par un conduit 5 jus- qu'à une grille 6 à .travers les orifices 7 de laquelle il passe. avant de s'enflammer. Comme dans l'exemple de fige 1, l'air sur- oxygéné est amené par une conduite axiale 3a traversant la gril- le 5 et munie d'orifices de sortie 4a disposés en couronne à son extrémité.
Le brûleur de fig. 3 est un brûleur de type analogue à celui de la fig. 2, mais la conduite axiale d'amenée d'air sur- oxygéné est remplacée par deux conduites latérales 8, inclinées sur l'axe du brûleur et débouchant en aval de la grille 6, à tra- vers la maçonnerie du four.
La grille 6b du brûleur représenté aux fig 4 et 5 com- porte des canaux intérieurs 9 disposés en forme de croix, dans des parties pleines correspondantes 10 de la grille. Ces canaux sont reliés, au centre de la grille, à une conduite 11 disposée dans l'axe du brûleur et débouchant sur la face aval de la grille par des orifices 12 dont l'axe est incliné par rapport à celui du brûleur. L'air suroxygéné est amené par la conduite axiale 11 et sort par les orifices 12 en coupant la flamme du brûleur.
Dans le four représenté aux fige 6 et 7, la chambre de combustion est désignée par 13, la sole par 14, la voûte par 15.
Le brûleur utilisé est du type représenté à la fig. 2 et comporte un conduit 5a d'amenée du mélange de combustible pulvérisé et d'air, une grille 6a et une conduité 3a d'amenée de l'air sur-
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oxygéné. De plus, le foule comporte' des canalisations 16 débou- chant dans la chambre de combustion 13 par des orifices 17 dis- posés légèrement au-dessus du bain de métal 18 à traiter dans le* four.
Les axes des orifices 17 sont inclinés vers le bain et, pour les orifices latéraux, dirigés obliquement par rapport au plan médian vertical du four. Oes canalisations 16 permettant d'amener au contact du bain et de la flamme une quantité supplé- mentaire d'air suroxygéné; en vue de modifier suivant les besoins la nature de ladite flamme et d'agir sur le bain par oxydàtion directe. L'évacuation des fumées se fait par le carneau 19. ,
Le four représenté à la fig. 8 comporte deux brûleurs dont on aperçoit les grilles 6c; des orifices 17a et 17b sont ménagés dans les parois du four entourant les brûleurs, pour per- mettre l'amenée de l'air suroxygéné.
Les divers exemples donnés ci-dessus ne doivent nulle- ment être considérés comme limitatifs et toutes modifications d'ordre constructif peuvent être apportées aux réalisations repré- sentées sans sortir du cadre de la présente invention, En ce qui concerne en particulier l'introduction d'air suroxygéné supplémen- taire dans les fours représentés aux fig. 6 à 8, les canalisations latérales 16 et les orifices correspondants peuvent être supprimés en ne laissant que la canalisation centrale, ou vice versa.