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Procédé de valorisation des combustibles.
Il est connu que dans les haute-fourneaux et dans les gazogènes soufflés à 'air, on produit un gas à très faible pouvoir calorifique, en raison de sa teneur élevée en N2 prove- nant de l'air souffla. Pour remédier à cet inconvénient, on utilise parfois de l'air enrichi en O2.et même de 1'02 pur, Maie cette pratique n'est pas économique*
De même actuellement la majeure partie des combustibles sont brûlée dans l'air. On exploite ainsi une partie de leur pouvoir calorifique, mais la teneur élevée des gaz brûlés en N2 provenant de.l'air de combustion, ne permet pas d'exploiter les autres possibilités que pourraient fournir le CO2 et l'H2O à haute température,
produits principaux de la combustion. Ces gaz brûlés inutilisables sont actuellement évacués dans l'atmosphère qu'ils rendent insalubre.
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La présente invention évite ces inconvénients.
L'invention consiste en un procédé de valorisation des com- bustibles gazeux, liquides ou solides, utilisés pour l'alimentation des haute-fourneaux et des gazogènes (et d'une manière générale poux toute combustion), lequel procédé est caractérisé par l'ad- mission à haute température, dans les dits hauts-fourneaux ou gazogènes et d'une manière générale dans toute combustion, de O2 plue ou moins pur mélangé avec des gaz dont l'enthalpie (chaleur d'échauffement ou contenu de chaleur) à la dite haute température est substantiellement plus élevée que celle de 1'N2 de l'air actuellement utilisé,
Ces gaz à haute enthalpie pourront avant* geusement être des gaz brûlée, substantiellement composés de CO2 et/ou de H2O, produits par les dites combustions générales qui utilisent comme comburants, de 1'O2 plus ou moins pur dilué par une autre portion recyclée des mêmes dits gaz brûles.
Le mélange dont question ci-dessus de O2 dilué par des gaz brûles pourra être admis dans les hauts-fourneaux ou gazogènes* et dans les installations de combustion susdites, seul ou en même temps que des gaz combustibles, La température et la composition de ces gaz combustibles peuvent être quelconques mais on utilisera avantageusement de préférence, des gaz combustibles à haute enthalpie et à haute température, tels que des hydrocarbures comme par exemple le CH4.dont l'enthalpie est substantiellement plus élevée que celle de CO2 et de H2O, ces gaz combustibles apportant donc encore plus de calories grâce à leur enthalpie plus élevée ainsi que grâce à leur pouvoir calorifique.
L'excès éventuel des gaz brûlés de combustion, après le recyclage et l'alimentation des haute-fourneaux ou gazogènes, pour- ra être utilisé pour la récupération de leurs calories sensibles et des calories de condensation de l'HgO, ainsi qu'éventuellement Pour la récupération du CO2.
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On se rend compte des avantages de la présente invention, dans les hauts-fourneaux par exemple 1) Actuellement, le N2 de l'air soufflé à haute température, appor- te les calories correspondantes à sa chaleur d'échauffement, Si, par exemple, la température est de 1.000 C, le N2 apporte environ 330 Koal par mètre cube normal, Le remplacement de N2 par des gaz à plue haute enthalpie permet par contre, à la même température, l'apport d'un plus grand nombre de calories correspondant aux chaleurs d'échauffement de ces nouveaux gaz. Les chaleurs d'échauf- fement à 1.000 C. par exemple, de CO2. de H2O et de CH3 sont environ respectivement 545 490 et 705 Ecal par mètre cube normal.
Le remplacement de N2 par ces gaz permet donc l'apport supplémentaire, à la même température et toutes autres conditions restant les mêmes, respectivement de 215, 160 ou 375 Koal par mètre cube normal de ces gaz. Il en résulte la possibilité d'un accroissement de l'importance des réactions endothermiques, de formation de CO et de N2, qui s'accompagnent comme on lait d'une demande de chaleur et par le fait même d'une diminution de l'importance des réactions exothermiques qui conduisent par contre à une diminution d'enthal- pie, et donc à une perte de chaleur latente.
La possibilité est ainsi accrue de transférer un plus grand pourcentage de calories latentes des combustibles d'alimentation des haute-forneaux, ou gais produits, c'est-à-dire d'augmenter le pouvoir calorique de ce gas.
2) Au lieu que le O2 soufflé soit, comme actuellement, dilué par une teneur fixe en N2 inerte de l'air, il sera dilué par des teneur* variables en gaz réactifs. De plus, ces gaz réactifs tels que les gaz brûlés pourront avoir des teneurs variables en CO2 et/ou
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"2 , , t suivant les teneurs en 0 et en H. des combustibles qui auront été utilisés pour la combustion, ou suivant qu'on aura condensé tout ou une partie de la vapeur d'eau des dits gaz
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brûlés, si l'on préfère récupérer d'abord cete vapeur et rém chauffer ensuite le CO2Les possibilités de réglage de l'allure factions
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seront ainsi augmentées du fait qu'on peut faire varier les teneurs de 02$ 002 et/ou H20 des gaz admis dans les haute-fourneaux (ou gazogènes)* 3) Les possibilités de réglage sont enoore augmentées du fait qu'aux dits gaz brûlés on peut ajouter des gaz combustibles, et que des compositions différentes* avec diverses teneurs en O2
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peuvent être injectées à divers niveaux des hauts-tounea(ou .gazogènes)..
4) Si les hauts-fourneaux se trouvent très près d'installations ou on réalise des combustibles suivant la présente invention, par exemple des chaudières à vapeur ou des fours à coke, etc., on pourra injecter dans les hauts-fourneaux la portion des gaz brûlés sortante à haute température des oarneaux de chauffage de ces
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mimes chaudières ou fours à coke etc., portion qui constitue l'excès de ces mimes gaz brûlés au-delà de ce qui doit être recyclé comme diluant de 1'O2 de combustion.
On économise ainsi
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éventuellement tous les frais d'installation des rdgdndratours ou autres dohanseurs pour la récupération des dalorlfd duo g*8 brûlés dans les chaudières* dans les fours à oolcëe été.* ët dans les hauts-fournftaux 5) La faible production de Ra et de CE4 par les réactions normales qui ont lieu actuellement dans les hauts-fourneaux sera augmentée par la présente invention grâce aux ' nouvelles conditions qui
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favorisent les réactions catalytiques en présence de Fe. de
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formations de Ha et de 01 telles que t 00+HgO " 00g+H..
C+2112uc;t,4# 00+3-t-HO etc.
6) Les applications du gaz produit dans leu haute-fourneaux suivant la présente invention pourront être étendues à la Production de Ha pour 1..ynth'.e, . toutes Ion synthèse* carbonées à partir de 00 + Hg, synthèo#4 dont on Qonnatt l'êteno due (alcools* hydrocarbure#, matières plastiquée etc.) ainsi QUI& It distribution urbaine par ajoute éventuelle d'un 1&' plus riche.
Pour les gazogène, les Avantages de la présente invention sont comparables à ceux qu'on vient de citer pour les haute-tour- n'AUX.
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Les installations de combustion qui. se trouvant à proximité de hauts-fourneaux ou de gazogènes peuvent appliquer le procédé suivant: la présente invention, sont évidemment les plus diverses* Par exemple des chaudières à vapeur des moteurs à combustion, des fours industriels etc, Au sujet des tours, on peut oiter les carneaux de chauffage des fours à ooke, des fours de la sidérurgie et de la métallurgie en général, des fours pour la céramique, etc.
Pour ces installations de combustion, la présente invention présente des avantages tels que les suivants @
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a) des frais d'installation ou d'entretien moindres S?.A1 plus grande enthalpie des gaz de dilution de 1'02' puisque pour le marne nombre de calories apportées par ces gaz, on peut réduire leur débit à la même température, on maintenir le débit et réduire la température. Il en résulte respectivement une moindre section de passage de ces gaz et donc des frais d'installation moindres,
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ou un ménagement des matériaux et danu¯des frais d'entretien moindres.
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b) La suppression possible des installations actuelles de ré- chauffage de l'air de combustion trico au rOYQIA e b haute tempe* rature des gaz brûlés.
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0) Une valorisation des gai brûlés et la suppression possible des Cliemînèen de leur évacuation ainsi qu'un assainissement 3.'tttmo<php<< griot à la réutilisation de et* gaie, Les avantages cités relatifs aux Installations de combustion pourraient évidemment être réduite si des frais éventuels de dépoussiérage de ces mimes gaz brûlés étaient rendu. indispensable$ par l'utilisation de certaine combustibles solides,
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Les admissions dans les hauts* fourneaux, due les s,.ca.n..
et dans les installations de CoMbU$tion,dt gaz à Mute température pourront se faire par exemple par aspiration dans des électeurs, grâoe à la dépression créée par la vitesse d'injection de le0g sous pression et, le cas échéant, par la vitesse d'injection de combustibles liquides ou gazeux d'alimentation éventuelle de ces installations.Des formules bien connues permettent de calculer les dites vitesses nécessaires d'après les débits et les pertes de charges prévus pour les gaz brûlés.
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Quant à 110, nécessaire, il est connu que sa production prend de plus en plus d'extension surtout dans la sidérurgie où la présente invention peut être le plus répandue, par exemple dans les fours à coke, dans les hauts-fourneaux et même dans l'aciérie, Il est connu en effet que beaucoup d'aciéries consomment déjà de 1'o2 pour la fabrication de l'acier. Dans ces installations, on
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pourrait avantageusement, en même temps que de 1to., injecter du CO2 et/ou de l'HgO provenant de combustions prévues dans la présente Invention.
Sans sortir de l'invention, on peut d'autre part apporter des modifications par exemple au mode d'injection précité du mélange
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o2 + gaz brûlés avec ou sans gaz combustibles. De même, on peut modifier le mode de production des gaz brûlés qui pourraient par exemple être produits par des combustions sous pression, et/ou ne pas avoir de recyclage, Dans ce cas, la combustion ne servirait évidemment que pour l'alimentation des hauts-fourneaux ou des gazogènes. Le cas échéant, on pourra aussi utiliser des gaz inertes à haute enthalpie pour la dilution de l'o2 c'est-à-dire des gaz qui ne participeraient pas aux réactions de hauts-fourneaux ou de gazogènes.
Dans oe cas on aurait l'obligation d'utiliser la totalité des gaz produits pour des synthèses qui transformeraient les éléments réactifs de ces gaz, en laissant comme résidus, les dits gaz inertes à reoyoler.
REVENDICATIONS.
1, Procédé de valorisation des combustibles utilisés pour l'alimentation des hauts-fourneaux et gazogènes en particulier (et d'une manière générale de toute combustion) caractérise* par l'admission à haute température, dans les dits hauts-fourneaux ou tangents (et d'une manière générale dans toute combustion). de O2 plus ou moins pur mélangé avec des gaz dont 1'enthalpie (enaleur d'échauffemetn ou contenu de chaleur) & la dite haute température est substantiellement plus élevée que Celle de l'N2 de l'air actuellement utilisé.
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