<Desc/Clms Page number 1>
Procédé d'injection de combustible liquide dette un four à cuve
La présente invention est relative à un procédé d'injection de combustible liquide dans un four ci cuve. on connaît l'intérêt que présente l'injection de combustible liquide dans un four à cuve et spécialement dans un haut fourneau, dont elle permet d'abaisser sensiblement la mise au mille du coke. Cette injection permet également d'assu- rer la régulation de la marche du fourneau en fonction d'impéra- tifs déterminés.
Afin de pouvoir tirer le maximum d'avantage de cette injection, on a déjà préconise de préchauffer le com- bustible et éventuellement de faire débuter sa combustion un peu avant son entrée dans le fourneau. On a également déjà en-
<Desc/Clms Page number 2>
visage de pulvériser le combustible et de le mélanger à un gaz oxydant afin de favoriser une bonne combustion de l'un par l'au- tre.
Les différentes méthodes déjà préconisées et utilises, présentent cependant certains inconvénients. Le pré-
EMI2.1
cltcmf'ia;c du fuel donne lien an crackin!,; du combustible) dans <i<,s ronditions ou! conduisent le plue souvent à l'obstruction d('1" irt,jcctenr. La pulvérisation du combustible liquide se fait !"o')" 1H'.!,..,,1011 élevée, ou à l'aide d'un {';8Z comprimé, ce qui né- -itc, l'emploi de dispositifs haute pression, ou produit .3 abaissement de la température dil à la présence du gax froid.
Les procédée dans 1el"qlle 1 on préconise la <:o1tli>ii=tion, nii moins partielle du combustible avant son entrée dans le fourneau, présentent par ailleurs l'inconvénient d' exiger un temps de rétention assez long du comburant et du com- bustible dans la tuyère d'injection.
La présente invention a notamment pour objet un procédé permettant de remédier à ces divers inconvénients.
.Le procédé, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce que, aussi près que pos- aible d'une tuyère de soufflage d'un four à cuve, on introduit
EMI2.2
un jet df rombtietible liquide dans une chambre où il est eoumie à une opération de détente, en ce qu'on y réalise le mélange le plus intime possible entre le jet de combustible et titi jet de gaz comprimé dirigé contre le dit jet de combustible pour le pulvériser, en ce que l'on fait passer le dit mélange dans une @uyère à convergent-divergent, au sortir de laquelle il est
EMI2.3
.!1ollmi à l'action d'un fluide gazeux chaud oxydant,
dans une proportion telle que tout le combuatible présent dans le mélan- ge soit pratiquement brûlé avant l'entrée des produits gazeux dans le four à cuve.
Le jet de gaz comprimé peut. éventuellement être préchauffé, ce qui conduit un début de gazéification du combustible liquide, Les produits solides apparus à la suite d' un crackinp, éventuel ne peuvent toutefois provoquer d'obstruc- tion des ajutages de sortie, car cette sortie se fait à travers une tuyère à convergent-divergent dont le col est suffisamment
<Desc/Clms Page number 3>
large pour permettre l'entraînement des dites particules selides crackées, ce qui évite tout dépôt intempestif.
Le gaz comprimé peut être de l'air, ou un mé- lange gazeux comportant une forte proportion d'oxygène. De cette façon, il est possible de faire débuter la combustion des avant l'entrée du combustible dans la tuyère.
Le gaz comprimé peut également être constitué en tout ou en partie de gaz combustible, ce qui permet de modi- fier. dans de plus larges limites, la quantité et le niveau thermique des calories débitées par la flamme sortant de la tuyère.
Il ne sort pas du domaine de l'invention, de constituer le jet de combustible liquide, de plusieurs jets par tiels, soumis chacun à l'action de gaz comprimé pulvérisant, les mélanges partiels ainsi constituée pénétrant ensuite dans la tuyère à convergent-divergent, avant que leur combustion ne soit terminée.
Suivant une variante avantageuse du procédé de l'invention, avant de soumettre le combustible liquide à l'op.. ration de détente, on y introduit de l'eau liquide, la pression du mélange ainsi constitué étant suffisamment basai four que l' eau se vaporise au cours de la détente, ce qui favorise égale- ment la pulvérisation du combustible.
Suivant cette variante, la quantité d'eau à utiliser pour pulvériser le combustible est choisie la plus faible possible; des quantités de l'ordre de 5% du volume de combustible sont à considérer comme normales, cette indication étant cependant donnée à titre d'exemple, sans aucun caractère de limitation. Par ailleurs, les pressions les plus favorables à la pulvérisation du fuel par vaporisation de l'eau ont en général inférieures à 10 kg/cm2. tout en restant les plus éle- vées possible afin de pouvoir disposer de débita de fuel élevés,
La matière de cette variante prise en elle-même isolément donne également lieu à un processus de pulvérisation de fuel très simple et très efficace; elle doit être considérée comme restant dans le domaine de la présente invention.
Toutefois. la combinaison de l'effet de détente
<Desc/Clms Page number 4>
du fuel, de la vaporisation de l'eau et de l'impact du gaz comprimé sur le fuel, permet d'obtenir une pulvérisation spé- cialement poussée de celui-ci et eon mélange de façon remarqua- blement homogène avec le comburant, ce qui favorise une évolu- tion très régulière de la combustion du mélange. conformément au processus déjà indiqué plus haut,
Le schéma ci-après, donné à titre d'exemple non limitatif, et non à l'échelle, permettra de mieux compren- dre le procédé de l'invention et comment on peut concevoir un dispositif permettant sa mise en oeuvre.
La figure 1 représente une vue schématique d' un dispositif suivant l'invention, la figure 2 représente un détail de la figure 1,' "
Le repère 1 (fig.l) représente une section transversale de la canalisation circulaire à vent chaud entou- rant un haut fourneau dont une paroi se trouve en 2. En 3 se trouve une déviation reliant la canalisation 1 au bueillon 4 et à la tuyère 4a. Une tuyauterie 5 amène dans une chambre 6 le combustible liquide éventuellement additionné d'eau. Entre deux canalisations concentriques 7 et 8, circule un gaz compri- mé pouvant être de l'air. Ce gaz débouche à son tour dans la chambre 6 par la paroi latérale 9 de la dite chambre et se mélange au combustible amené par 5.
Le mélange s'échappe au travers de la tuyère 10 à convergent-divergent, Un second con- vergent 11 modifie la forme de la flamme en la rendant aussi courte que désirée. Une partie du vent chaud cet aspirés à 1' intérieur du convergent 11 et achève de brûler le combustible se trouvant dans le mélange sortant de la chambre 6. De cette façon, la combustion des gaz et.du combustible liquide sortant de 10 est intensifiée. La zone oxydante qui, dans le fourneau entoure chaque tuyère d'injection, ne reçoit donc plus de com- bustible imbrûlé par la dite tuyère.
Sur la figure 2, la conduite 5 qui amené le com- bustible liquide dans la chambre 6, est divisée en plusieurs conduits 12 débouchant obliquement dans cette chambre, de façon à ce que le jet de combustible eortent par chaque conduit 12 aille rencontrer l'air entrant par les ouvertures 13 dans la
<Desc/Clms Page number 5>
chambre 6. La rencontre du combustible.et de l'air se fait au voisinage de la paroi par laquelle l'air entre et sensiblement dans le plan contenant les dites ouvertures 13. Ces ouvertures sont telles que les jets d'air pénètrent tangentiellement dans la chambre 6. Chacun de ces jets pul.vérise le combustible li- quide, se mélange avec lui, éventuellement le gazéifie et s' échappe de la chambre par la tuyère 10.
La combustion déjà commencée se poursuit entre la tuyère 10 et le déflecteur Il qui dérivent une partie du vent chaud amené par 3 dans le tour- neau. La quantité de vent chaud dérivée est réglable en faisant glisser l'ensemble des. tuyaux 5-7-8 et de la tuyère 10 suivant leur axe de symérrie 14.
La présente invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre des procédés ci-dessus décrits.
Le dispositif, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte a) une première canalisation destinée à amener du combustible liquide et l'eau dans une chambre dite de détente, la dite canalisation débouchant dans la dite chambre par un ou plu- sieurs orifices; b) une seconde canalisation débouchant de préférence tangen- tiellement dans la dite chambre par au moins un orifice, cette seconde canalisation étant destinée à amener à la chambre un gaz comprimé, chacun des orifices de la première canalisation étant orienté de façon à ce que le jet de com- bustible qu'il conduit rencontre l'un des jets de ce gaz comprimé au voisinage de la paroi contenant les orifices par où pénètre le dit gaz:
c) une tuyère munie de préférence d'un convergent-divergent et obturant la dite chambre de telle façon que le combustible et le gaz comprimé ne puissent quitter la chambre qu'en pas- sant au travers de la tuyère; d) une buselure tronconique disposée de façon convergente à la sortie de la tuyère mais laissant un espace libre entre la tuyèreet elle-même
<Desc/Clms Page number 6>
e) une canalisation servant à amener du vent chaud au fourneau et entourant, de façon sensiblement coaxiale, l'entièreté des constituante du dispositif repris sous 1 à d.
la dite canalisation étant raccordée à l'entrée du fourneau par exem- ple par l'intermédiaire de sa tuyère,
Dans la présente description, le terme "vent" habituellement utilisé par les hauts fournistes, doit être com- pris comme représentant tout fluide gazeux oxydant, plus ou moins riche en oxygène.
REVENDICATIONS.
1, Procédé d'injection de combustible liquide dans un four à cuve caractérisé en ce que, aussi près que possi- ble d'une tuyère de' soufflage d'un four à cuve, on introduit un jet de combustible liquide dans une chambre où il est soumis à une opération de détente, en ce qu'on y réalise le mélange le plus intime possible entre le jet de combustible et un jet de gaz comprimé dirigé contre le dit jet de combustible pour le pulvériser, en ce que l'on fait passer le dit mélange dans une tuyère à convergent-divergent, au sorti. de laquelle il est soumis à l'action d'un fluide gazeux chaud oxydant. dans une proportion telle que tout le combustible présent dans le mélange soit pratiquement brûlé avant l'entrée des produits gazeux dans le four à cuve.