BE823415A

BE823415A - Procede et appareil de denitrification du coke

Info

Publication number: BE823415A
Application number: BE151561A
Authority: BE
Priority date: 1973-12-15
Filing date: 1974-12-16
Publication date: 1975-04-16
Also published as: JPS5090601A; JPS5148761B2

Description

L'invention concerne un procédé et un appareil de dénitrification du coke.

Le coke est utilisé fréquemment en métallurgie et dans diverses autres industries, par exemple dans les hauts fourneaux, dans les fours à fritter le minerai de fer, etc. En règle généra-

telles fins sans avoir subi aucun autre traitement. Toutefois, ce

des oxydes d'azote toxiques NOx lors de son utilisation. Ainsi, le coke ordinaire utilisé pour le frittage du minerai de fer dégage une abondante quantité d'oxydes d'azote.

L'invention a donc principalement pour but de procurer.

un procédé et un appareil nouveaux pour la dénitrification du coke permettant d'abaisser la teneur en azote du coke et ainsi d'atténuer la pollution atmosphérique.

Elle a aussi pour but de procurer un procédé et un appareil nouveaux pour la dénitrification continue et efficace du coke.

Elle a d'autre part pour but de procurer un procédé et

un appareil nouveaux de dénitrification du coke permettant d'attein-, dre une efficacité élevée.

Suivant un aspect de l'invention, on atteint ces divers résultats par un procédé de dénitrification du coke,suivant lequel on tasse de la* poudre de coke dans un four muni d'électrodes distantes l'une de l'autre et on fait passer un courant électrique entre les électrodes à travers le coke en grains pour le chauffer pendant plus de 10 minutes jusqu'à une température de plus de <EMI ID=4.1>

Suivant un autre aspect, l'invention a pour objet un appareil de dénitrification du coke qui comprend un four comportant un orifice d'admission de coke à une extrémité et un orifice de soutirage de coke à l'extrémité opposée, outre deux électrodes séparées l'une de l'autre et agencées dans le four de façon que le coke en grains tassé dans le four entre les électrodes soit chauffé par l'effet Joule du courant électrique passant entre les électrodes.

En chauffant le coke tassé au moyen de l'effet Joule du courant électrique qui circule, il est généralement possible d'abaisser la teneur en azote du coke à une fraction de sa valeur initiale et souvent à moins du dixième de cette valeur. La température de chauffage est de plus de 1.400[deg.]C et de préférence de 1.500[deg.]C et le chauffage est poursuivi pendant plus de 10 minutes. Aucune limite supérieure n'est imposée pour la durée du chauffage,sauf celle résultant du prix du courant électrique, du volume du four, etc.

Le coke à teneur réduite en azote ainsi obtenu peut être utilisé avec avantage à diverses fins sans dégager d'abondantes quantités d'oxydes d'azote.

Le four est de préférence de type vertical et peut fonctionner par charges séparées ou de façon continue. De plus, le four peut être muni d'une conduite de circulation de gaz sur le parcours de laquelle est monté un collecteur de poussières, un échangeur de chaleur et une soufflante. La chaleur récupérée dans l'échangeur

de chaleur peut être utilisée pour le préchauffage du coke avant son. tassement dans le four afin d'améliorer le rendement thermique de l'installation. De plus, des conduites de dérivation peuvent être installées à l'extérieur du four pour faire circuler un gaz inerte ou réducteur dans la partie inférieure du four,dans les conduites de dérivation,puis dans la partie supérieure du four,de manière à refroidir le coke qui a subi le traitement thermique et à préchauffer le coke admis. La granulométrie du coke peut s'échelonner de 1,0 à
10 mm ou davantage. Il est avantageux de tasser du coke de la granulométrie supérieure près de la face intérieure de la paroi du four, de manière à faire baisser à cet endroit la résistance à l'écoulement du gaz et ainsi améliorer l'évacuation de la chaleur et empêcher une surchauffe locale du coke.

Cette précaution atténue l'érosion

de la paroi du four par le chauffage localisé.

D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront

de sa description détaillée donnée ci-après avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un four à fonctionnement discontinu conforme à l'invention; Fig. 2 est une vue semblable d'un four à fonctionnement continu conforme à l'invention; Fig. 3 est une vue d'une variante.du four de la Fig. 2 comprenant un système de circulation de gaz; Fig. 4 est une vue d'une variante du four de la Fig. 3;

de séjour en minutes en abscisses, la quantité d'azote dans le coke exempt d'eau et de cendres en pour-cent,en ordonnées; Fig. 6 est un diagramme semblable à celui de la Fig. 5 dans les mêmes coordonnées pour un coke assez riche en azote.

La Fig. 1 représente un four 1 à fonctionnement discontinu conforme à l'invention qui comprend une enveloppe en acier 11, un

pouvant contenir le coke 8 et deux électrodes de graphite 2 et 3 montées à la partie supérieure et à la partie inférieure de la chambre 7 l'une en face de l'autre. Un gaz inerte ou réducteur est admis à la partie inférieure de la chambre 7 par la conduite 4 et soutiré

thermocouples 6 insérés dans la chambre 7 permettent de mesurer la

comme illustré, ou bien horizontal ou oblique.

La Fig. 2 représente un four 1 à fonctionnement continu construit de manière générale comme celui de la Fig. 1. Toutefois,

le diamètre de la chambre 7 est plus important et la partie supérieure de la chambre s'évase en un orifice d'admission 9 autour de l'électrode supérieure 2,tandis que l'électrode inférieure 3 traver-

se un fond conique 12 qui délimite avec la partie inférieure du four

1 un orifice de soutirage 10. Le coke 8 introduit dans le four

par l'orifice d'admission 9 descend graduellement et est évacué

du four finalement par l'orifice de soutirage 10. Bien que ce détail ne soit pas représenté, il est évident que la conduite d'admission de gaz 4, la conduite de soutirage de gaz 5 et les thermocouples 6 puissent également équiper le four représenté à la Fig. 2.

La Fig. 3 représente -une variante du four de la Fig. 2 comprenant un système de circulation de gaz. Plus particulièrement, une conduite de circulation de gaz 16 sur le parcours de laquelle est montée une soufflante 14 raccorde la conduite d'admission de gaz 4 à la conduite de sortie de gaz 5 et des conduites de dérivation
18 entre les conduites 4 et 5 passent à l'extérieur du four pour faire circuler le gaz par la conduite 16, la chambre 7 et les conduites

de dérivation 18. De cette façon, le gaz introduit au bas du four

est amené à la partie supérieure de celui-ci par*les conduites de dérivation 18. Des collecteurs annulaires 17 et 19 entourent la

partie supérieure et la partie inférieure du four,respectivement. Ainsi, le gaz rassemblé dans le collecteur 19 par les conduites de soutirage. 5 parvient dans le collecteur de poussières 20 où il est dé-

de chaleur 13 où sa température est convenablement ajustée. Le gaz est alors injecté dans le four par le collecteur inférieur 17 et les conduites d'admission 4. Du gaz frais est admis de temps à autre,en

Suivant les conditions de-fonctionnement du four et en particulier lorsque le coke n'est pas finement divisé et qu'il est possible d'établir une répartition convenable du coke dans le four, les conduites de dérivation 18 peuvent être omises, comme le mon-

mêmes chiffres de référence.

Au moyen de l'appareil des Fig. 1 à 4, la Demanderesse a été à même d'effectuer,dans différentes conditions, diverses déni-

Pour ces essais, du monoxyde de carbone à peu près sous la pression atmosphérique constitue le gaz en circulation dans le four qui

une valeur désirée quelconque indépendamment de la granulométrie du coke et du temps de séjour. Ainsi, il est possible d'abaisser

de moins de 10 mm par un chauffage à 1.500[deg.]C pendant environ 1 heu-

que cas au début du chauffage. La Fig. 5 montre aussi qu'indépendam- ment de la granulométrie et de la température de chauffage, la te- neur en azote baisse beaucoup dans un délai d'environ 1 heure,mais

ne progresse plus appréciablement après 3-heures.

La Fig. 6 montre l'abaissement de la teneur en azote

pour un coke relativement riche en azote, par exemple 2,76%,qui

est chauffé à'l'électricité aux mêmes températures que celles

rapidement au cours des 30 premières minutes,mais très lentement après environ 1 heure. Après environ 3 heures, la dénitrification ne progresse plus appréciablement. Comme on peut le déduire

granulométrie inférieure à une valeur déterminée au préalable,

par exemple 20 mm, et un calibre régulier est préférable. Un manque d'uniformité dans le spectre granulométrique se traduit par un manque d'uniformité d'écoulement du coke dans le four rendant impossible une dénitrification uniforme. Il n'est en aucun cas favorable d'alimenter le four au moyen d'un coke dont la granulométrie est de l'ordre de 1/10 ou davantage du diamètre intérieur de la chambre de chauffage.

Au lieu de monoxyde de carbone, il est possible également d'utiliser de l'azote, de l'argon, de l'hydrogène ou de l'hélium entre autres, comme gaz inerte dans le four et il convient de noter qu'il n'en résulte pas de différences importantes dans l'allure ou l'effet de dénitrification. Par conséquent, tout gaz

non oxydant convient.

Le coke ayant subi le traitement thermique peut être refroidi à une température d'environ 200[deg.]C tandis qu'il est encore contenu dans le four ou bien refroidi jusqu'à cette température à l'aide d'un gaz de refroidissement approprié après avoir été soutiré du four. Si un tel refroidissement est difficile ou peu avantageux, il est possible de soutirer le coke à environ 500[deg.]C, puis de le refroidir en l'introduisant dans une colonne de refroidissement sèche qui peut être construite comme les fours des Fig. 3 et 4. Plus particulièrement, le gaz de refroidissement peut être mis en circulation dans cette colonne de refroidissement en passant par une conduite sur le parcours de laquelle sont montés un collecteur de poussières,un échangeur de chaleur servant de récupérateur et une soufflante.

La chaleur récupérée dans l'échangeur de chaleur peut servir à préchauffer le coke alimentant le four de chauffage de manière à améliorer le bilan thermique du système. En règle générale, le coke dans la section de dénitrification du four est amené à une tempéra-

2 et 3. La quantité d'énergie nécessaire pour l'opération est d'environ 1.000 kW.heure par tonne de coke. Lorsque la chaleur récupérée dans la colonne de refroidissement sert à préchauffer le coke comme décrit ci-dessus, il est possible de ramener la consommation

l'écoulement des gaz. Même au moyen d'un four tel que celui de la <EMI ID=22.1> métrie, c'est-à-dire offrant peu de résistance à l'écoulement du gaz,dans les régions voisines de la paroi du four, d'évacuer sélec-1 tivement la chaleur des régions voisines de la paroi. En d'autres termes, il est possible d'atténuer la déperdition thermique à la paroi du four. Dans un four du type représenté, la répartition du courant dans le lit de coke tend à ne pas être uniforme près de la paroi qui subit dès lors une surchauffe locale et.une érosion. Toutefois, dans le four que représente la Fig. 4, l'écoulement du gaz assure un contact uniforme entre les particules de coke et évacue la chaleur des régions surchauffées,évitant ainsi l'érosion de la paroi du four. Le four peut dès lors fonctionner longtemps dans des conditions stables.

L'appareil de la Fig. 3 ou 4 permet

de refroidir le coke jusqu'à 200[deg.]C sinon moins avant le soutirage, rendant la suite de la manutention plus commode.

Les agglomérés de coke dénitrifié comme décrit ci-dessus sont avantageusement pulvérisés jusqu'à une granulométrie qui dépend de l'application envisagée. Par exemple, lorsque le coke dénitrifié est utilisé dans des fours de frittage, les agglomérés sont broyés jusqu'à une granulométrie de moins de 3 mm. Le coke pulvérisé est alors mélangé avec de la poudre de fer ou du minerai de fer récupéré pour constituer la matière première d'un four de frittage

de type courant. Pour.toutes les opérations métallurgiques,le coke traité suivant l'invention permet de faire baisser beaucoup la quantité d'oxydes d'azote dégagée. Par exemple,lors d'un frittage de type décrit ci-dessus au moyen de coke classique, c'est-à-dire non traité, la quantité d'oxydes d'azote dégagée est de 250 ppm ou de

tivement, dans le coke brut. Au contraire, le coke traité suivant l'invention permet d'abaisser le dégagement d'oxydes d'azote à moins de 100 ppm.

L'invention est davantage illustrée par les exemples suivants.

EXEMPLE 1.-

On introduit du coke d'une teneur en azote de 2,8% et d'une granulométrie de moins de 35 mm et ayant pour 60 % une granulométrie de moins de 15 mm dans un four de dénitrification tel que celui de la Fig. 1 et on fait passer entre les électrodes 2 et 3, un courant d'environ 14 ampères pour chauffer le coke par effet Joule jusqu'à <EMI ID=24.1>

On pulvérise le coke dénitrifié résultant alors à une granulométrie de moins de 3 mm. On mélange le coke pulvérisé avec une matière première destinée au frittage s'obtenant de la manière habituelle au départ de poudre de minerai de fer ou de minerai de fer

fritte dans une installation de frittage. La teneur en oxydes d'azote mesurée dans les gaz s'échappant de l'installation de frittage est de 56 à 63 ppm avec une valeur moyenne d'environ 60 ppm. Lorsque

le coke utilisé n'est pas dénitrifié conformément à l'invention, la teneur en oxydes d'azote des _gaz s'échappant de l'installation de frittage est généralement d'environ 600 ppm, valeur qu'il convient de comparer à la quantité de 60 ppm ci-dessus. Il est donc évident que l'invention permet de faire baisser beaucoup la teneur en azote du coke et ainsi une source de pollution.

Il est évident que le coke dénitrifié peut être utilisé dans différentes applications industrielles autres que le frittage du minerai de fer.

EXEMPLE 2.-

On introduit le même coke que celui utilisé dans l'exemple 1 de manière continue dans un four de dénitrification tel que celui représenté à la Fig. 3 et on fait passer un courant de la même intensité que dans l'exemple 1 entre les électrodes 2 et 3 pour

On poursuit le traitement de dénitrification pendant environ 5 heures et on fait circuler le gaz par la conduite 16 et les conduites de dérivation 18 au débit d'environ 1.200 m<3> normaux par tonne de coke de manière à refroidir le coke soutiré et préchauffer le coke admis.

Au cours de ce traitement, le coke soutiré est refroidi jusqu'à environ 150 à 200[deg.]C tandis que le coke admis est préchauffé

chaleur et d'environ 1000C à la sortie de l'échangeur de chaleur. La quantité d'énergie nécessaire est de 460 kW.heure par tonne de coke.

REVENDICATIONS

1.- Procédé de dénitrification du coke, caractérisé en

ce qu'on tasse du coke en grains dans un four entre deux électrodes séparées l'une de l'autre et agencées dans le four et on fait passer un courant électrique entre les électrodes à travers le coke en grains tassé pour chauffer celui-ci pendant plus de 10 minutes à

courant qui circule.

Claims

2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ' ce qu'on.chauffe le coke en grains à une température de plus

de 1.500[deg.]C pendant plus de 10 minutes.

3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en

ce que le four est rempli d'un gaz inerte.

4.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en

ce que le four est rempli d'un gaz réducteur.

5.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en

ce que le coke en grains est admis de manière continue à la partie supérieure d'un four vertical et le coke ayant subi le traitement thermique est soutiré de manière continue à la partie inférieure

du four.

6.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en

ce que le gaz inerte ou réducteur est admis à la partie inférieure du four et soutiré à la partie supérieure du four en vue du refroidissement du coke ayant subi le traitement thermique et la chaleur du gaz soutiré du four est utilisée pour le préchauffage du coke avant son admission dans la zone de chauffage du four.

7.- Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en

ce que le gaz est mis en circulation dans le four par une soufflante installée sur le parcours d'une conduite de circulation faisant communiquer la partie supérieure avec la partie inférieure du four, les poussières du gaz étant éliminées à l'aide d'un dispositif collecteur de poussières monté également sur le parcours de la conduite de circulation.

8.- Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en

ce qu'un échangeur de chaleur est monté sur le parcours de la conduite de circulation de manière à pouvoir préchauffer le coke devant être introduit dans le four au moyen de la chaleur récupérée

dans l'échangeur.

9.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en

ce que le coke a une granulométrie de moins de 5 mm, le gaz est introduit dans le four à la partie inférieure de celui-ci

pour le refroidissement du coke ayant subi le traitement .thermique, puis est soutiré du four et ramené à la partie supérieure du four

pour préchauffer le coke introduit à la partie supérieure du four.

10.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce

que le coke est tassé dans le four avec un profil granulométrique

tel que le résistance à l'écoulement du gaz dans le four à travers

le coke tassé diminue vers la paroi du four, de manière

à évacuer sélectivement la chaleur dégagée dans le coke tassé au voisinage de la paroi du four et à empêcher ainsi une surchauffe 'locale du coke tassé en raison d'un manque d'uniformité de répar- tition du courant électrique.

i

11.- Appareil de dénitrification du coke, caractérisé en

ce qu'il comprend un four comportant un orifice d'admission de co-

ke à une extrémité et un orifice de soutirage de coke à l'extrémité opposée, outre deux électrodes distantes l'une de l'autre agencées dans le four et entre lesquelles un courant électrique

peut passer à travers le coke tassé pour le chauffer en raison de l'effet Joule du courant qui circule.

12.- Appareil suivant la revendication 11, caractérisé en

ce qu'il comprend en outre un orifice d'admission de gaz près de l'orifice de soutirage de coke pour admettre un gaz inerte ou réducteur, outre un orifice de sortie de gaz près de l'orifice d'admission de coke. 13.- Appareil suivant la revendication 11, caractérisé en ce que le four est de type vertical et les électrodes obturent l'orifice d'admission de coke et l'orifice de soutirage du coke afin que le four fonctionne par charges séparées. <EMI ID=29.1>

ce que le four est de type vertical et les électrodes sont à l'é-

<EMI ID=30.1>

un soutirage continus du coke.

<EMI ID=31.1>

ce que l'électrode voisine de l'orifice de soutirage traverse un fond et l'orifice de soutirage est délimité par ce fond, d'une part,et par l'extrémité inférieure de la paroi du four,d'autre part.

16.- Appareil suivant la revendication 11, caractérisé en ce que le four comporte un orifice d'admission de gaz près de l'orifice de soutirage de coke et un orifice de sortie de gaz près de l'orifice d'admission de coke, outre une conduite de circulation faisant communiquer l'orifice d'admission de gaz et l'orifice de sortie de gaz, une soufflante étant montée en série avec la conduite de circulation.

17.- Appareil suivant la revendication 16, caractérisé en ce que la conduite de circulation comprend deux collecteurs annulaires entourant le four, lesquels collecteurs annulaires communiquent avec l'orifice d'admission de gaz et l'orifice de sortie de gaz, respectivement.

18.- Appareil suivant la revendication 16, caractérisé en ce qu'un collecteur de poussières et un échangeur de chaleur sont montés en outre en série avec la soufflante sur le parcours de la conduite de circulation.

19-- Appareil suivant la revendication 13, caractérisé en ce qu'une zone de chauffage est délimitée entre les deux électrodes et des conduites de dérivation sont agencées à l'extérieur du four pour faire contourner la zone de chauffage par le gaz du four.