6~6 '. ~ -La présente in~ention concerne une methode de soufflage des fours ~ cuve de fusion et plus sp~cialement des hauts-four-neaux, au moyen de nouvelles tuyères dépourvues de refroidisse-ment d'eau.
Les tuyères connues, pour hauts-fourneaux, sont compo-sées de cuivre ou d'un alliage de cuivre,et sont refroidies par une circulation d'eau, avec une entrée et un retour d'eau. Elles -sont noyées dans la paroi réfractaire du haut-fourneau, et leur ;~
extrémité fait saillie à l'intérieur du haut-fourneau, où elle se trouve très exposée. Il peut en résulter divers incidents de marche, et une durée de vie de ces tuyères qui ne dépasse guère .,, ,, ' .
12 mois, pour les hauts~fourneaux de taille moyenne, et qui, pour les hauts-fourneaux modernes de très grandes dimensions, est encore plus faible.
On a bien essayé de réaliser des tuyères de haut-four-neau obtenues par application sur le cuivre d'un revêtement mé-tallique, par exemple a base de nickel ou de cobalt, et de chrome, et d'un revêtement céramique, par exemple à base d'alumi- ~-ne ou de zircone, avec ou sans revêtement intermédiaire de cexmet, `- 20 combinant les bases précitêes.
La tenue de ces tuyères plus récentes a marqué dans certains cas une lé~ere amélioration sur les précédentes. Mais une telle amélioration n'est pas décisive, compte tenu du coût supplémentaire de ces revêtements spéciaux, et surtout du main-tien des divers inconvénients de l'actuel mode de soufflage au moyen de ces tuyères à refroidissement d'eau.
Parmi ces inconvénients, il faut en citer deux plus spécialement, qui sont caractéristiques des conditions actuelles de soufflage dans les hauts fourneaux, et donc de la conduite du haut-fourneau elle-même.
a~ L'injection du fuel-oil est généralement pratiquée au moyen de cannes latérales non refroidies, traversant oblique-.'~ , :.
; ' ~86~6~ii men~ la paroi des busillons qui alimentent en vent chaud les tuyeres.
b) L'enrichissement en oxygene du vent s'effectue en amont des Cowpers, si hien que c'est le vent enrichi qui se trou-ve préchauf~é.
De l'ensemble de ces modes de sou~flage connus, il ré-sulte que l'admission de fuel-oil est pratiquement limitée à
lO0 Kg par tonne de fonte, et ~ue l'enrichissement du ~ent est limité pratiquement a un maximum de 26% d'oxygene, d'ailleurs rarement atteint.
Le but de la présente invention est de réduire notable-ment les inconvénients en service des tuyeres de hauts-fourneaux - connues, de permettre de réaliser une augmentation importante de la qualité de fuel-oil introduite et de la quantité d'oxygane ; pur soufflé, et d'éviter le préchaufage de tout ou partie de 1 'oxygene pur.
A cet effet, la présente invention a d'abord pour objet une méthode de soufflage des fours a cuve de fusion et plus spé-cialement des hauts-fourneaux, au moyen de tuyères non refroi-dies par circulation d'eau, et comportant trois conduits concen-triques, dont l'un est central et les deux autres sont annulaires, le conduit central recevant le vent chaud introduit par le bu-sillon, cette méthode de soufflage étant caracterisée en ce ~ue ,i l'on souf1e, dans le conduit annulaire intermédiaire, un gaz oxydant non préchauffé, chargé ou non de matières pulvérulentes, et choisi dans le groupe constitué par: air enrichi en oxygene, mélange d'oxygène et de vapeur d'eau, mélange d'oxygène et de gaz , .
carbonique, oxygène pur chargé d'eau pulvéris~e, oxygène pur, et en ce que l'on introduit un fluide ou une émulsion contenant des hydrocarbures dans le conduit annulaire extérieur, ce fluide ou cette émulsion pénétrant directement dans le haut-fourneau.
Suivant une caractéristique particulière de la présente ~ 6~
``
.
: . .
invention, le vent chaud peut être constitué dlair chaud, non en-richi en oxygène. Il peut aussi, éventuellement, être faiblement enrichi.
Suivant une autre caractéristique particulière de la présente invention, le gaz oxydant non préchauffé peut contenir en suspension de la poudre de chaux ou de la poudre de castine.
` Suivant une autre caractéristique particulière de la présente invention, le fluide contenant des hydrocarbures peut être du fuel-oil lourd préchauffé, ou du fuel-oil léger, pré-chauffé ou non, ou du fuel-oil domestique, ou même un gaz tel que - du propane ou du butane, ou du gaz naturel; ou bien encore, l'é-~ mulsion contenant des hydrocarbures peut être une émulsion de : vapeur d'eau ou de gouttelettes d'eau dans du fuel-oil.
Suivant une autre caractéristique particulière de l'in-vention, on règle les débits et pressions de vent chaud, de gaz oxydant non préchauffé, de matières pulvérulentes de fluide ou d'émulsion contenant des hydrocarbures, en fonction de l'allure du ^ haut fourneau à réaliser, compte tenu de la perméabilité des charges.
Suivant une autre caractéristique particulière de l'in-vention, lorsque l'admission de gaz oxydant non préchau~é, ou bienl'admission d'hydrocarbures, sont interrompues, ces fluides sont remplacés par un vent de balayage constitué d'air, ou d'azote, ou de vapeur d'eau.
La présente invention a aussi pour objet une tuyère de soufflage de haut fourneau, caractérisée en ce qu'elle est consti-tuée d'au moins une pièce métallique munie de trois conduits con-centriques, don~ l'un est central et reçoit le vent chaud, et dont les deux autres sont annulaires et associés au précédent, les trois -~conduits débouchant directement dans le haut fourneau, et en ce que le conduit annulaire intermédiaire est alimenté en oxygène ou en gaz oxydant tandis que le conduit annulaire extérieur est alimenté
-~ en un ~luide ou une émulsion contenant des hydrocarbures.
~ ~3~
,: . ~,: ..
~ 11606~;
Suivant une première variante de la tuyère selon l'in-vention la ou les pièces métalliques constikuant la tuyère peuvent : ~ ~ - 3a -/, , . . ,: .
~D86~J16~
être moulees et/ou usinées et~ou soudées. Elles peuvent être -avantageusement realisees en cuivre ou en acier inox~dable~
Suivant une deuxieme variante de l'invention, la tuyere est constituee de trois tubes concentriques centr~s l'un par rapport a l'autre.
Suivant une caracteristique particuliere de la tuyère selon la deuxieme variante, le tube interieur de la tuyere est en acier ordinaire si la temperature du vent chaud est de 900 a 950C, et en acler inoxidable si la temperature du vent chaud est sup~rieure à 950C. Ce tube interieur peut être utilement garni intérieurement d'une couche de matiere refractaire, par exemple du béton réfractaire coulé.
Suivant une autre caractéristique particulière de la tuyere selon la deuxieme variante, le tube intermédiaire est en cuivre.
Suivant une autre caractéristique particuliere de la tuyere selon la deuxi~me variante, le tube extérieur est en acier ordinaire.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, a faible distance du nez de la tuyere, des canaux de petit diame-tre font communiquer le conduit e~térieur, c'est-~-dire celui du fluide ou de l'émulsion contenant des hydrocarbures, avec le conduit intermédiaire, c'est-à-dire celui de l'oxygane ou de gaz oxydant non préchaufé, de acon à ce qu'une partie du débit d'hydrocarbures se trouve pulvérisée dans le courant d'oxygene ou de gaz oxydant juste avant sa sortie de la tuyere, tandis que l'autre partie du d~bit d'hydrocarbures continue son chemin dans le conduit extérieur, dont la section se trouve au besoin progres-sivement rétrécie, de pré~érence un peu plus que dans la propor-tion de la répartition des débits des deux parties précitées.
Un mode de réalisation spécialement privilégié d'unetuyere selon la caractéristique qui vient d'etre d~crite est .
6~6 .
caracterisee à la ~ois par une paroi externe du conduit d'oxy-- gène ou de gaz oxydant non préchauffé qui présente sur sa face interne le profil longitudinal d'un convergent-col-divergent, et par une arrivée des canaux de petit diametre, amenant une partie ::~
. du fluide ou de l'émulsion contenant les hydrocarbures, qui est disposee en une couronne de petits orifices debouchant dans le : divergent, ~ une faible distance du col.
L'avantage essentiel de cette caractéristique, speciale-ment développé dans le mode de réalisation privilégie decrit ci-dessus, est de réaliser une combustion tres amelioree des hydrocarbures, tout en maintenant une protection efficace de la r tuyëre contre toute détérioration par la partie du fluide ou de l'emulsion contenant des hydrocarbures qui continue son che- ~-min dans le conduit extérieur.
, Comme on le comprend, la methode de soufflage des hauts-fourneaux selon l'invention consiste a utiliser les hydro- ;
carbures à la fois comme elément protecteur des tuyères contre ;~
.
1'usure et comme élément chimiquement réducteur à l'intérieur du haut-~ourneau, et aussi à utiliser le gaz oxydant non pre- -.
chauffé a la fois comme élément refroidissant dans la tuyère, et comme élement oxydant dans le haut-fourneau.
Ce sont le double r81e thermique et chimique des hydro- :
carbures d'une part, et le double r81e thermique et chimique du gaz oxydant froid d'autre part, qui constituent l'essentiel de l'originalité de la présente invention, avec, comme conséquence, la disparition de la circulation d'eau des tuyeres.
Il est indispensable que le vent chaud ne soit pas en contact avec les hydrocarbures dans la tuyere, de part et d'autre d'un simple tube, car on risquerait alors d'observer un dépôt de carbone sur les parois du conduit d'hydrocarbures. C'est pourquoi le gaz oxydant non préchauffé est intercalé comme iso- `
lant thermique, entre le vent chaud, central, et les hydrocarbu- ~
.. . .
~. ',` ' .
~ 5 86~6~
.
res, introduits à la périphérie de la tuy~re pour assurer sa protection contre l'usure ~ chaud.
; Dans la mesure du possible, il est préférable, pour la même raison,dans la variante constituée de trois tubes concentri-ques, de réaliser le tube central en acier,dont la conductibilité
thermique n'est que moyenne, afin de limiter le plus possible la transmission au gaz oxydant non prechauffe de la chaleur en provenance du vent chaud, et de realiser le tube intermediaire en cuivre, dont la conductibilité thermique est excellente, afin de favoriser le plus possible la transmission au gaz oxydant non préchauffe de la chaleur en provenance des hydrocarbures.
Un garnissage refractaire sur la face interne du tube central dans la partie de ce tube qul conduit le vent chaud, com-plète utilement l'ensemble du dispositif, si ~ien que les hydro-carbures sont thermiquement très bien isoles du vent chaud.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décri-re ci-après, à titre d'exemples non limitatifs deux modes de réa~
lisation de la méthode de soufflage selon l'invention, au moyen ;~ de deux types de tuyeres conformes a l'invention.
La figure 1 represente une coupe longitudinale d'une premiere tuyère selon l'invention et du busillon, de type connu, qui alimente en vent chaud.
La figure 2 représente une coupe transversale selon A A' de la m~me tuy~re La figure 3 est une coupe ~ongitudinale de la partie aval d'un deuxieme type de tuyère selon l'invention.
- La figure 4 est une coupe transversale de ce deuxième type de tuyere, selon ~ A'. ;
Sur la figure 1, on voie que, comme pour une tuyere de type connu, la paroi réfractaire 1 du haut-fourneau, comporant un orifice pour la mise en place de la tuyère considéree, reçoit une tympe 2 refroidie ~ l'eau et une chapelle metallique 3 non refroi-die.
La première tuyère selon l'invention, d'axe 4 de révo--- 1~86a:~616 ;
' lution, comprend trois tubes concentriques, qui sont:a) le tube central 5, en acier inoxydable, revêtu sur sa face in-` terne d'une mince couche 6 de béton refractaire coule.
b) le tube intermediaire 7, en cuivre.
c) le tube extérieur 8, en acier ordinaire.
Le tube 5 est centre dans le tube 7 t et le tube 7 est ., centre dans le tube 8, d'une façon tres précise, par tout moyenconnu, par exemple au moyen de bossages dont la hauteur est dé-terminée avec précision.
La tuyère est solidement positionnée dans la tympe 2 au moyen de la pièce-guide 9 en acier moulé, qui vient s'adapter en 10 ~ la tympe 2 grâce à une conicité convenable. Cette pièce , 9 est fixee au tube exterieur 8 de la tuyère par tout moyen con-venable.
Sur la face interne du tube interieur 5 est fixee une piace metallique de revolution 11 constituant butee par sa face interne conique 12. C'est contre cette face conique 12 de la .
pièce 11 que vient se positionner en butee le busillon 13. Ce bu-sillon 13 est de type connu. Il comprend ici un tube 14 soude . 20 à une tête 15 presentant un profil anterieur conique adapte à la face conique 12 de la pièce 11. Il est garni interieurement d'une couche de beton refractaire coule 15'. A son extr~mité amont, le tube 14 est soude à une embase de revolution 16. La pièce 17, elle même garnie de beton réfractaire 18, assure le raccordement du busillon 13 avec le porte-vent non represente sur les figures.
Le vent chaud, non enrichi en oxygène, arrive par le porte-vent et le busillon 13, d'une manière connue, jusqu'~ la tuyère selon l'invention. Dans la tuyère, il n'est en contact qu'avec la couche 6 de beton refractaire coule. Cette couche 6 et le tube intérieur 5 qui la supporte penètrent d'une certaine lon-gueur, assez faible d'ailleurs, ~ l'interieur du haut-fourneau. - -L'intervalle existant entre le tube central 5 de la - ~ 7 ~
~86~64E;
- tuyère et le tube intermediaire 7 sert au soufflage de l'oxygène pur, froid, qui est introduit tangentiellement par l'orifice 19.
De meme, l'orifice 20 sert à l'introduction tangentiel-le du fluide contenant des hydrocarbures, qui s'ecoule entre le tube intermédiaire 7 et le tube extérieur 8 de la tuyère. Dans le present exemple, ce fluide est du fuel-oil lourd préchauffé.
Le tube exterieur 8 se termine à la surface interne de la paroi réfractaire 1 du haut-fourneau, tandis que le tube inter-médaire 7 pén~tre un peu à l'intérieur du haut-fourneau, d'une longueur qui est toutefois moindre que celle du tube interne 5.
Ainsi, le fuel-oil peut assurer pleinement son rôle de protection de la tuyère et du revêtement refractaire du haut-fourneau contre ., , i l'usure, tout en participant également ~ une certaine combustion avec l'oxygène pur et avec le vent chaud, avant d'exercer un effet réducteur sur la charge par action des éléments: C0 et H2.
Pour le deuxième type de tuyère décrit ici à titre d'exemple non limitatif, la figure 3 est une coupe longitudinale de la partie aval d'une telle tuyère.
La figure 4 est une coupe transversale selon A-A', au niveau du col du conduit d'oxygène, ou de gaz oxydant, non pre-chauffe.
La partie aval de la tuyère selon le present mode de realisation comprend, de l'interieur vers l'exterieur:
a - une pièce metallique 21 qui peut etre cylindrique ou cylindro-conique, revêtue interieurement d'une couche refractaire isolante r 22, dont l'interieur constitue un conduit 23 parcouru par le vent chaud, constitu~ par de l'air px~chauE~ dans les cowpers et non enrichi en oxygène.
b- une pièce metallique 24, concentrique a la pièce 21, consti-30 tuant le conduit 25 d'amenée de l'oxygène pur, ou du gaz oxydantnon prechauffe, cylindrique sur sa face externe, mais presentant, sur sa face interne, après une partie cylindrique 26, un profil ~86~66 convergent 27, suivi d'un col 28, lui-même 5UiVi d'un profil di-vergent 29. Cette piece 24 est munie d'une couronne de petit canaux obliques tels que 30, qui débouchent en 31 dans le diver-gent 29, à une faible distance du col 28. La couronne de petit canaux est bien visible sur la figure 4.
c- une piace métallique 32, concentrique aux pièces 21 et 24, :
constituant le conduit 33 d'amenée du fluide ou de l'émulsion contenant des hydrocarbures, c~lindrique sur ses deux faces sur une certaine longueur, en 34, puis conique sur ses deux faces dans la partie 35 allant ~usqu'au nez de la tuyère.
Le total formé par la section annulaire de sortie du ~-conduit 33 en 36 et par la somme des sections de passage des canaux obliques en couronne tels que 30 doit être inférieur à
la section de passage annulaire du conduit 33 située entre la par-tie cylindrique 26 de la pièce 24 et la partie cylindrique 34 de la pièce 32, afin que l'écoulement du fluide ou de l'émulsion contenant des hydrocarbures s'effectue partout sous pression et "
sans décollement de paroi aussi bien dans les canaux obliques tels que 30 que dans la partie conique 35 de la pièce 32.
l 20 Les trois pièces metalliques 21, 24 et 32 peuvent être entlèrement distinctes, ou bien constituer des parties d'une pièce massive unique.
La partie aval de la tuyère selon l'invention représen- ;
tée sur la Eigure 3 peut être soit une partie d'une pièce massive .. . . ..
globale constituant toute la tuyere, soit raccordee par soudure ou par tout autre moyen connu ~ une partie amont assurant l'ali-menta~ion convenable des trois conduits 23, 25 et 33.
.~ , Le bon centrage de chacune des trois parties 21, 24 et 32 l'une par rapport à l'autre est assuré par tout moyen connu, ~ 30 tel que: bossages, aubes hélicoldales, entretoises, etc, non ; représenté sur les figures.
' CoI~me on le comprend, la méthode de soufflage selon > :
g _ ~ - ', .
86~66 , . .
l'invention au moyen de tuyères telles que celles qui viennent d'être décrites, présente d'importantes différences avec les méthodes de soufflage connues et donc constitue un moyen d'ac-tion entièrement nouveau sur la conduite du haut-fourneau. Les avantages de cette méthode de soufElage et-de ces types de tuyè-res sont multiples:
a) Tout d~abord on supprime touts les incidents de marche provoqués par les tuyères connues à refroidissement d'eau.
b) La zone la plus chaude n'est plus sur l'axe de la tuyère, à une certaine distance du nez de celle-ci. Elle est situee ici à la périphérie du jet composite constitué par le vent chaud et l'ox~gène pur ou le gaz oxydant. Elle intéres-se un volume de charge plus important et elle est ainsi mieuX
répartie. Il en résulte que l'on peut, sans inconvénient, ac-croître notablement la proportion d'oxygène par rapport au débit ; de vent chaud, et par voie de conséquence, accroître notablement . .
le débit de fuel-oil.
Il devient alors possible de dépasser une consomma-tion de fuel-oil de 110 Kg par tonne de fonte, c'est~à-dire de - 20 dépasser 100 grammes de fuel-oil par Nm3 de vent chaud, et, parallèlement, de dépasser 26% d'oxygène dans l'ensemble des deux débits donnes par le vent chaud et par l'oxygène pur ou le gaz oxydant non préchauffé.
c) Avec la méthode de sou~flage selon l'invention, il ; n'est plus indiqué d'introduire l'oxygène dans le vent avant prechauffage, puisqu'on souhaite au contraire disposer d'oxygène froid dans la tuyère. La totalite de la chaleur disponible dans les Cowpers est ainsi utilisee au prechauffage de l'air ordinai-; re qui va constituer le vent chaud. La consommation de vent chaud par tonne de fonte est plus basse, puisque la proportion d'oxy-gène pur peut etre notablement accrue. Bien entendue, il faut que cette reduction de la consommation d'air ordinaire par tonne de .~ :
~86~66 ~:
'` fonte reste dans une limite raisonnable, mais la seule limite est maintenant le volume minimal du ballast d'azote nécessaire pour ;' assurer le role de vehicule thermique dans la cuve du haut~
fourneau. On gagne donc sur les calories fournies par les ' Cowpers, et sur la quantité d'air ~rdinaire consommé. ' d) Il faut naturellement payer l'accroissement de con-sommation de fuel-oil et d'oxygene, mais ceci est compense par -l'economie realisée sur la consommation de coke.
En résumé, la méthode de soufflage selon l'invention présente des avantages tres importants, aussi bien dans la condui-te ou le bilan économique du haut-fourneau que dans l'entretien en service des tuyères.
Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du ca-dre de l'invention, imaginer des variantes ou'perfectionnements ' de détails, de même qu'envisager l'emploi de moyens équivalents.
C'est ainsi que des détails technologiques relatifs à
l'admission des fluides,ou au nez de la tuyère, ou bien encore que des perfectionnements dans le réglage des quantités relati- ' ves de vent chaud, d'oxygene ou de fluide contenant des hydro- '' carbures, rentrent dans le cadre de la présente invention.
Ainsi, de la poudre de chaux ou de castine, en suspension dans le gaz oxydant non préchauffér qui peut etre de l'oxygène pur, '' et qui ne traverse par les Cowpers, peut etre introduit direc-tement dans le haut-fourneau au niveau des tuyères. On dispose ainsi d'un moyen de réglage supplémentaire de la basicité du laitier.
On peut aussi pratiquer une injection de fuel-oil, de type connu, dans le busillon, qui s'ajoute alors au fuel-oil admis à la périphérie de la tuyère. ' On peut aussi remplacer l'un ou l'autre des conduits annulaires par une couronne de petits orifices, qui constitue un moyen équivalent. "
-- 11 -- . 6 ~ 6 '. ~ -The present in ~ ention relates to a blowing method ovens ~ melting tank and more specially ~ Haut-four-neaux, by means of new nozzles without cooling-water.
The known nozzles for blast furnaces are composed copper or a copper alloy, and are cooled by a water circulation, with a water inlet and return. They -are embedded in the refractory wall of the blast furnace, and their; ~
end protrudes inside the blast furnace, where it is very exposed. This can result in various incidents of running, and a lifetime of these nozzles which hardly exceeds . ,, ,, '.
12 months, for blast furnaces of medium size, and which, for very large modern blast furnaces, is even weaker.
We have tried to make blast furnace nozzles neau obtained by applying a metallic coating on copper metal, for example based on nickel or cobalt, and chrome, and a ceramic coating, for example based on alumi- ~ -ne or zirconia, with or without an intermediate coating of cexmet, `- 20 combining the above-mentioned bases.
The holding of these more recent nozzles marked in some cases a slight improvement on the previous ones. But such an improvement is not decisive, given the cost additional of these special coatings, and especially of the various drawbacks of the current blowing mode using these water-cooled nozzles.
Among these disadvantages, there are two more specially, which are characteristic of current conditions blowing in blast furnaces, and therefore of the pipe from the blast furnace itself.
a ~ Fuel oil injection is generally practiced by means of uncooled side rods, oblique crossing-. '~,:.
; '' ~ 86 ~ 6 ~ ii men ~ the wall of the busillons which supply hot wind to the nozzles.
b) Oxygen enrichment of the wind takes place in upstream of the Cowpers, so hien that it is the enriched wind which is found ve preheated ~ é.
Of all of these known sou ~ flage modes, it re-it follows that the admission of fuel oil is practically limited to l00 Kg per ton of pig iron, and ~ ue the enrichment of ~ ent is practically limited to a maximum of 26% oxygen, moreover rarely reached.
The object of the present invention is to significantly reduce the disadvantages in service of blast furnace nozzles - known, to allow a significant increase to be achieved the quality of fuel oil introduced and the quantity of oxygan ; pure soufflé, and avoid preheating all or part of 1 pure oxygen.
To this end, the present invention firstly relates to a blowing method for melting tank furnaces and more especially blast furnaces, by means of uncooled nozzles dies by circulation of water, and having three concentrated conduits triques, one of which is central and the other two are annular, the central duct receiving the hot wind introduced by the bu-groove, this blowing method being characterized in that ~ eu , if one blows, in the intermediate annular conduit, a gas oxidizer not preheated, loaded or not with powdery materials, and selected from the group consisting of: oxygen-enriched air, mixture of oxygen and water vapor, mixture of oxygen and gas ,.
carbon dioxide, pure oxygen charged with sprayed water ~ e, pure oxygen, and by introducing a fluid or an emulsion containing hydrocarbons in the outer annular duct, this fluid or this emulsion penetrating directly into the blast furnace.
According to a particular feature of this ~ 6 ~
``
.
:. .
invention, the hot wind can be made of hot light, not rich in oxygen. It can also, possibly, be weakly enriched.
According to another particular characteristic of the present invention, the unheated oxidizing gas may contain suspended from lime powder or limestone powder.
`According to another particular characteristic of the present invention, the fluid containing hydrocarbons can be preheated heavy fuel oil, or light pre-heated fuel oil heated or not, or domestic fuel oil, or even a gas such as - propane or butane, or natural gas; or even, the ~ emulsion containing hydrocarbons can be an emulsion of : water vapor or water droplets in fuel oil.
According to another particular characteristic of the vention, we regulate the flow rates and pressures of hot wind, gas non-preheated oxidant, powdery fluid or of emulsion containing hydrocarbons, depending on the appearance of the ^ blast furnace to be produced, taking into account the permeability of the charges.
According to another particular characteristic of the vention, when the admission of oxidizing gas not prechau ~ é, or the admission of hydrocarbons, are interrupted, these fluids are replaced by a sweeping wind consisting of air, or nitrogen, or water vapor.
The present invention also relates to a nozzle for blast furnace blowing, characterized in that it is made up of killed at least one metal part with three conduits centric, don ~ one is central and receives the warm wind, and whose the other two are annular and associated with the previous one, the three -~ conduits leading directly into the blast furnace, and in that the intermediate annular duct is supplied with oxygen or oxidizing gas while the outer annular duct is supplied - ~ In a ~ luide or an emulsion containing hydrocarbons.
~ ~ 3 ~
,:. ~ ,: ..
~ 11606 ~;
According to a first variant of the nozzle according to the vention the metal part (s) constituting the nozzle can : ~ ~ - 3a -/,,. . ,:.
~ D86 ~ D16 ~
be molded and / or machined and ~ or welded. They can be -advantageously made of copper or stainless steel ~ dable ~
According to a second variant of the invention, the nozzle consists of three concentric tubes centr ~ s one by compared to the other.
According to a particular characteristic of the nozzle according to the second variant, the inner tube of the nozzle is ordinary steel if the temperature of the hot wind is 900 to 950C, and in stainless steel if the temperature of the hot wind is greater than 950C. This inner tube can be useful lined internally with a layer of refractory material, by example of cast refractory concrete.
According to another particular characteristic of the nozzle according to the second variant, the intermediate tube is in copper.
According to another particular characteristic of the nozzle according to the second variant, the outer tube is in ordinary steel.
According to another characteristic of the invention, a short distance from the nozzle nose, small diameter ducts-tre make communicate the duct e ~ térieur, that is to say ~
fluid or emulsion containing hydrocarbons, with the intermediate conduit, i.e. that of the oxygen or gas oxidizer not preheated, so that part of the flow of hydrocarbons is sprayed into the oxygen stream or oxidizing gas just before it leaves the nozzle, while the other part of the hydrocarbon bit continues its way in the outer duct, the cross section of which is progressively sively narrowed, pre ~ erence a little more than in the propor-tion of the flow distribution of the two aforementioned parties.
A specially preferred embodiment of a nozzle according to the characteristic which has just been described is .
6 ~ 6 .
characterized by ~ is by an outer wall of the oxy-- gene or oxidizing gas not preheated which has on its face internal the longitudinal profile of a convergent-neck-divergent, and by an arrival of small diameter channels, bringing a part :: ~
. fluid or emulsion containing hydrocarbons, which is arranged in a crown of small orifices opening into the : divergent, ~ a short distance from the cervix.
The essential advantage of this characteristic, special-ment developed in the preferred embodiment described above, is to achieve a very improved combustion of hydrocarbons while maintaining effective protection of the r nozzle against any deterioration by the part of the fluid or of the emulsion containing hydrocarbons which continues its che ~ -min in the outer duct.
As can be understood, the method of blowing blast furnaces according to the invention consists in using hydro-;
carbides both as a protective element of the nozzles against; ~
.
Wear and as a chemically reducing element inside from the top- ~ ourneau, and also to use the oxidizing gas not pre- -.
heated both as a cooling element in the nozzle, and as an oxidizing element in the blast furnace.
These are the dual thermal and chemical roles of hydro-:
carbides on the one hand, and the double thermal and chemical r81e of cold oxidizing gas on the other hand, which make up the bulk of the originality of the present invention, with, as a consequence, the disappearance of the water circulation from the nozzles.
It is essential that the hot wind is not in contact with the hydrocarbons in the nozzle, on both sides of a simple tube, because we would then risk seeing a deposit carbon on the walls of the hydrocarbon pipe. This is why the unheated oxidizing gas is inserted as iso- `
thermal lant, between the hot, central wind, and the hydrocarbons ... .
~. ', `'.
~ 5 86 ~ 6 ~
.
res, introduced at the periphery of the re ~ ~ to ensure its wear protection ~ hot.
; As far as possible, it is preferable, for the same reason, in the variant consisting of three concentric tubes ques, to realize the central steel tube, whose conductivity thermal is only average, in order to limit as much as possible the transmission to the non-preheated oxidizing gas of heat in from the hot wind, and make the intermediate tube made of copper, with excellent thermal conductivity, to to promote as much as possible the transmission to non-oxidizing gas preheats heat from hydrocarbons.
A refractory lining on the internal face of the tube central in the part of this tube which conducts the hot wind, usefully completes the whole device, if ~ ien that the hydro-carbides are thermally very well insulated from hot wind.
In order to clearly understand the invention, we will describe re below, by way of nonlimiting examples, two modes of shea ~
reading of the blowing method according to the invention, by means ; ~ two types of nozzles according to the invention.
Figure 1 shows a longitudinal section of a first nozzle according to the invention and the nozzle, of known type, which supplies hot wind.
Figure 2 shows a cross section along AA 'of the same pipe Figure 3 is a longitudinal section of the part downstream of a second type of nozzle according to the invention.
- Figure 4 is a cross section of this second type of nozzle, according to ~ A '. ;
In Figure 1, we see that, as for a nozzle of known type, the refractory wall 1 of the blast furnace, comprising a orifice for the installation of the nozzle considered, receives a tympe 2 water cooled ~ and a metal chapel 3 not cooled die.
The first nozzle according to the invention, of axis 4 of revo-- 1 ~ 86a: ~ 616;
'' lution, comprises three concentric tubes, which are: a) the central tube 5, made of stainless steel, coated on its inner side `Dull with a thin layer 6 of refractory concrete flows.
b) the intermediate tube 7, made of copper.
c) the outer tube 8, made of ordinary steel.
Tube 5 is centered in tube 7 t and tube 7 is ., center in tube 8, very precisely, by any means, for example by means of bosses whose height is finished with precision.
The nozzle is securely positioned in the tympe 2 at by means of guide piece 9 in molded steel, which is adapted 10 ~ tympe 2 thanks to a suitable taper. This piece , 9 is fixed to the outer tube 8 of the nozzle by any suitable means venable.
On the inner face of the inner tube 5 is fixed a metal part of revolution 11 constituting stop by its face conical internal 12. It is against this conical face 12 of the .
part 11 which is positioned in abutment the nozzle 13. This bu-groove 13 is of known type. It includes here a tube 14 soda . 20 to a head 15 having a conical anterior profile adapted to the conical face 12 of the part 11. It is internally lined with a 15 'refractory concrete layer. At its upstream end, the tube 14 is welded to a revolution 16 base. Part 17, itself lined with refractory concrete 18, ensures the connection of the nozzle 13 with the blower not shown in the figures.
The warm wind, not enriched with oxygen, arrives through the wind carrier and the nozzle 13, in a known manner, up to ~
nozzle according to the invention. In the nozzle, it is not in contact with layer 6 of refractory concrete. This layer 6 and the inner tube 5 which supports it penetrate a certain length poorly, incidentally, ~ inside the blast furnace. - -The interval between the central tube 5 of the - ~ 7 ~
~ 86 ~ 64E;
- nozzle and the intermediate tube 7 is used for blowing oxygen pure, cold, which is introduced tangentially through orifice 19.
Likewise, the orifice 20 serves for the tangential introduction-the fluid containing hydrocarbons, which flows between the intermediate tube 7 and the outer tube 8 of the nozzle. In In the present example, this fluid is preheated heavy fuel oil.
The outer tube 8 ends at the inner surface of the refractory wall 1 of the blast furnace, while the tube inter-medaire 7 penetrates a little inside the blast furnace, length which is however less than that of the inner tube 5.
Thus, fuel oil can fully fulfill its protective role of the blast furnace nozzle and refractory lining against .,, i wear, while also participating ~ some combustion with pure oxygen and with hot wind, before exercising reducing effect on the load by action of the elements: C0 and H2.
For the second type of nozzle described here under of nonlimiting example, FIG. 3 is a longitudinal section of the downstream part of such a nozzle.
Figure 4 is a cross section along A-A ', at level of the neck of the oxygen duct, or oxidizing gas, not pre-heated.
The downstream part of the nozzle according to this mode of realization includes, from the inside to the outside:
a - a metal part 21 which can be cylindrical or cylindrical conical, internally coated with an insulating refractory layer r 22, the interior of which constitutes a conduit 23 traversed by the wind hot, made up of px hot air in the cowpers and not enriched with oxygen.
b- a metal part 24, concentric with the part 21, consisting of 30 killing the conduit 25 for supplying pure oxygen, or oxidizing gas not preheated, cylindrical on its external face, but having, on its internal face, after a cylindrical part 26, a profile ~ 86 ~ 66 converge 27, followed by a neck 28, itself 5UiVi with a di-vergent 29. This piece 24 is provided with a crown of small oblique canals such as 30, which open at 31 into the diver-gent 29, a short distance from the neck 28. The crown of petit channels is clearly visible in Figure 4.
c- a metal part 32, concentric with parts 21 and 24,:
constituting the conduit 33 for supplying the fluid or the emulsion containing hydrocarbons, cylindrical on both sides on a certain length, in 34, then conical on its two faces in part 35 going ~ until the nose of the nozzle.
The total formed by the annular outlet section of the ~ -leads 33 at 36 and by the sum of the cross sections of the oblique crown channels such as 30 must be less than the annular passage section of the duct 33 located between the cylindrical tie 26 of the part 24 and the cylindrical part 34 of part 32, so that the flow of fluid or emulsion containing hydrocarbons is carried out everywhere under pressure and "
without wall separation as well in the oblique channels such as 30 as in the conical part 35 of the part 32.
l 20 The three metal parts 21, 24 and 32 can be completely separate, or form parts of a unique massive piece.
The downstream part of the nozzle according to the invention represents;
tee on Eigure 3 can either be part of a massive piece ... . ..
overall constituting the entire nozzle, or connected by welding or by any other known means ~ an upstream part ensuring the menta ~ ion suitable for the three conduits 23, 25 and 33.
. ~, The correct centering of each of the three parts 21, 24 and 32 with respect to one another is provided by any known means, ~ 30 such as: bosses, helical blades, spacers, etc, no ; shown in the figures.
'CoI ~ me we understand, the blowing method according to >:
g _ ~ - ',.
86 ~ 66 ,. .
the invention by means of nozzles such as those which come to be described, presents important differences with the known blowing methods and therefore constitutes a means of completely new on the blast furnace pipe. The advantages of this blowing method and of these types of pipes res are multiple:
a) First we remove all incidents of walking caused by known water-cooled nozzles.
b) The hottest area is no longer on the axis of the nozzle, at a certain distance from the nose thereof. She is located here at the periphery of the composite jet formed by the hot wind and ox ~ pure gene or oxidizing gas. It interests-a higher charge volume and thus it is better distributed. As a result, one can, without drawback, significantly increase the proportion of oxygen compared to the flow ; of hot wind, and consequently increase markedly . .
the fuel oil flow.
It then becomes possible to exceed a consumption fuel oil of 110 Kg per tonne of pig iron, ie ~
- 20 exceed 100 grams of fuel oil per Nm3 of hot wind, and, in parallel, to exceed 26% oxygen in all of the two flows given by the hot wind and by pure oxygen or gas oxidizer not preheated.
c) With the sou ~ flage method according to the invention, it ; no longer advisable to introduce oxygen into the forward wind preheating, since on the contrary one wishes to have oxygen cold in the nozzle. All of the heat available in Cowpers is thus used to preheat ordinary air.
; re that will constitute the hot wind. Consumption of hot wind per ton of pig iron is lower, since the proportion of oxy-pure gene can be significantly increased. Of course, it is necessary that this reduction in ordinary air consumption per tonne of . ~:
~ 86 ~ 66 ~:
'' font remains within a reasonable limit, but the only limit is maintaining the minimum volume of nitrogen ballast necessary for; ' ensure the role of thermal vehicle in the upper tank ~
furnace. We therefore save on the calories provided by the ' Cowpers, and on the amount of air ~ rdinaire consumed. '' d) Naturally, the increase in con-summation of fuel oil and oxygen, but this is compensated by -saving on coke consumption.
In summary, the blowing method according to the invention has very important advantages, both in driving te or the economic balance of the blast furnace than in maintenance in service of the nozzles.
It is understood that one can, without leaving the dre of the invention, imagine variants or 'improvements' details, as well as considering the use of equivalent means.
This is how technological details relating to the admission of fluids, or to the nozzle nose, or even that improvements in the adjustment of relative quantities ves of hot wind, oxygen or fluid containing hydro- '' carbides, fall within the scope of the present invention.
Thus, lime or limestone powder, suspended in the non-preheated oxidizing gas which can be pure oxygen, '' and which does not pass through the Cowpers, can be introduced directly in the blast furnace at the level of the nozzles. We dispose thus an additional means of adjusting the basicity of the dairy.
You can also inject fuel oil, known type, in the nozzle, which is then added to the fuel oil admitted at the periphery of the nozzle. '' You can also replace either of the conduits annular by a crown of small orifices, which constitutes a equivalent means. "
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