"PERFECTIONNEMENTS AUX COWPERS"
La présente .invention est relative à des perfectionnements apportés aux cowpers.
Dans l'industrie les cowpers sont généralement utilisés comme échangeurs thermiques en vue de réchauffer un gaz, en
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Les hauts fourneaux, par exemple, comportent à leur partie inférieure une conduite circulaire appelée conduite à vent chaud, qui est reliée au haut fourneau par l'intermédiaire d'un nombre
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fourneau de l'air préchauffée appelé vent chaud. Le réchauffement du vent à la température demandée est effectué dans un cowper. Entre ce cowper et la conduite circulaire du haut fourneau se trouve une chambre de mélange vent chaud - vent froid, qui sert à régler la température du vent chaud, qui est introduit dans le haut fourneau de manière que celle-ci reste constante pendant au moins un temps déterminé. La température réglée du vent chaud peut atteindre jusqu'à 135o[deg.]C dans les hauts fourneaux modernes.
Le cowper se subdivise essentiellement en ceux parties.
Une première partie, appelée puits de combustion, comprend à sa partie inférieure un brûleur dans lequel on injecte un gaz combustible, notamment du gaz de haut fourneau, enrichi dans la plupart des cas par du gaz de coke, du gaz naturel, etc. La chaleur dégagée par la combustion de ce gaz traverse la seconde partie du cowper, appelée puits de ruchage qui emmagasine la chaleur dans son ruchage de briques réfractaires.
Le réchauffement du vent s'effectue en deux périodes séparées. La première période, appelée période "cowper au gaz" consiste à brûler le gaz combustible dans le puits de combustion. Les gaz de combustion qui se dégagent remontent dans le puits de combustion et redescendent ensuite à travers le.ruchage réfractaire pour rejoindre la sortie des fumées. La chaleur dégagée par ce gaz de combustion est emmagasinée par le matériau réfractaire du ruchage.
La deuxième période, appelée "cowper au vent" consiste
à introduire du vent froid à la base du ruchage réfractaire à une pression pouvant atteindre 6 à 7 atmosphères. La circulation dans le "cowper au vent" se fait donc en sens inverse à la <EMI ID=3.1>
d'abord le ruchage réfractaire et ensuite le puits de combustion pour rejoindre la conduite à vent chaud. Lors de la traversée du ruchage le vent récupère la chaleur qui a été emmagasinée dans ce ruchage lors de la combustion.
Dans les cowpers classiques le puits de combustion et le ruchage réfractaire sont incorporés dans une maçonnerie unique de plusieurs dizaines de mètres de hauteur. Dans ces cowpers appelés cowpers à puits incorporé, le puits de combustion est
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taire. Ces cowpers à puits incorporé ont cependant l'inconvénient d'être rapidement détériorés. Ces détériorations sont dues à des courts- circuits se produisant entre le puits de combustion et le ruchage et entraînant une destruction du matériau réfractaire à cause des chocs thermiques produits par les différences de température considérables existant de part et d'autre de la paroi de séparation. Les températures de plus en plus élevées
du vent chaud utilisé dans les hauts fourneaux modernes ne font qu'accélérer ce processus de détérioration.
Afin de pouvoir augmenter la température du vent chaud sans augmenter les risques de détérioration on utilise ces derniers temps de plus en plus des cowpers à puits de combustion séparé. Dans ce type de cowper qui comprend deux puits distincts, le vent chaud peut atteindre dans la région de la coupole une température de 15oo à 1550[deg.]. Cette température est suffisante pour obtenir une température réglée du vent chaud de 1350[deg.].
Récemment est apparu toutefois un nouveau phénomène, appelé corrosion intercristalline, qui provoque une détérioration du manteau métallique des coupoles des cowpers modernes travaillant
à des températures et des pressions très élevées. Ce nouveau phénomène se produit aussi bien dans les cowpers à puits incorporé que dans les cowpers à puits de combustion séparé. Ce phénomène de corrosion intercristalline est dû à la présence simultanée
de trois paramètres qui sont: une température élevée, une pression
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forment d'une part, lors de la combustion des gaz à température de flamme élevée (supérieure à 13oo[deg.]C) et d'autre part, lors du chauffage de l'air à 14oo[deg.]C et plus, pendant le contact avec les
h briques en silice du cowper chauffées à 15oo[deg.]C ou 155o[deg.]C. Les
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suffisamment épuré. Les tôles de la coupole des cowpers sont soumises à des tensions relativement importantes, qui résultent d'une part, des tensions restantes provoquées par les soudures,
et d'autre part par la mise sous pression du cowper lors de la période "cowper au vent". Ces mises sous pression et dépression répétées pendant l'exploitation d'un cowper, provoquent à la longue des fissures microcristallines . Ces fissures microcristallincs ne posent pas de problèmes en soi; ce n'est que l'intro-
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Il en résulte que les trois paramètres cités ci-avant doivent être présents simultanément pour que le phénomène
de corrosion intercristalline puisse se manifester. Il faut en effet une pression élevée pour qu'il y ait formation de fissures micro cristalline s. Il faut d'autre part une température élevée pour qu'il se produise une condensation importante des
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paramètres il faut que la pression et la température soient suffisamment élevées pour que le phénomène se manifeste et
prenne des proportions destructives. C'est la raison pour laquelle
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dans les installations anciennes étant donné que, soit la pression élevée soit la température élevée, soit les deux à la fois faisaient défaut et que par conséquent toutes les conditions nécessaires n'étaient pas remplies. C'est aussi la raison pour laquelle la corrosion intercristalline, attaque d'abord la coupole, car c'est là que la température et. la pression sont le plus élevées..
Il en résulte que, si l'on voulait supprimer le phénomène de la corrosion intercristalline, il faudrait supprimer au
moins un de ces paramètres. Une diminution de la température ou de la pression du vent chaud serait cependant contraire a.u progrès , technique qui a justement permis d'augmenter la température et la pression du vent chaud dans les hauts fourneaux modernes et qui par la même occasion implique la présence des ions qui sont également à l'origine du phénomène.
<EMI ID=10.1> décrit ci-avant, il a déjà été proposé d'appliquer sur la paroi intérieure de la coupole un revêtement en peinture à base d'aluminium ou directement des feuilles d'aluminium. Ce remède
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cause de la température et de la pression élevées dans la région de la coupole des cowpers, le revêtement tombe après un certain temps et la détérioration due à la corrosion intercristalline peut se poursuivre. ;
Un second remède utilisé jusqu'à présent, consiste à isoler la paroi de la coupole du cowper de manière à élever
sa température au-dessus du point de condensation des vapeurs. Il s'est toutefois avéré que ce remède n'est pas suffisamment efficace. La raison en est que par cette mesure on ne peut
pas éviter une condensation des vapeurs, mais seulement la ralentir et que par conséquent on ne peut pas éliminer le phénomène même de la corrosion intercristalline.
Malgré tous les efforts déployés dans ce domaine jusqu'à présent, il n'a pas encore été possible de trouver un remède efficace pour éviter ce phénomène de corrosion intercristalline qui barre actuellement le chemin à tout progrès technique
visant une augmentation de la température et de la pression du vent chaud.
La présente invention vise une amélioration des cowpers existants, que ce scient des cowpers à puits incorporé, ou
des cowpers à puits séparé, permettant d'éliminer la corrosion intercristalline et d'augmenter la durée de fonctionnement des cowpers.
Pour atteindre l'objectif qu'elle s'est fixé, la présente invention prévoit des perfectionnements aux cowpers, en particulier descowpers pour la production de vent chaud pour les hauts fourneaux, caractérisés par une enceinte autour de la
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-un fluide à une pression approximativement égale à la pression régnant à l'intérieur du cowper.
Selon un premier mode de réalisation, le fluide qu'on fait
4 circuler dans ladite enceinte est constitué par du vent froid
ou de l'air de combustion.
Selon un deuxième mode de réalisation, le fluide est constitué par de l'huile qui circule dans ladite enceinte
en circuit fermé.
Conformément à une exécution avantageuse, il est prévu
des moyens de réglage de la température du fluide circulant
dans ladite enceinte.
Afin de permettre une meilleure compréhension de l'invention, celle-ci sera décrite en se référant à des modes de réalisation particulièrement préférés de l'invention donnés
à titre non limitatif . en référence aux figures dans lesquelles:
La figure 1 montre schématiquement une vue en coupe verticale d'un premier mode de réalisation d'un cowper selon
la présente invention; La figure 2 montre schématiquement une vue en coupe verticale d'un deuxième mode de réalisation d'un cowper
selon la présente invention.
Sur la figure 1 est montré à titre d'illustration, un
cowper à puits de combustion séparé comprenant un puits de combustion 2 et un puits à ruchage réfractaire 3. Le puits
de combustion 2 et le puits à ruchage 3 sont coiffés d'une
coupole commune 4 qui relie le puits de combustion 2 au puits à ruchage 3.
Un brûleur 6 communique avec la partie inférieure du
puits de combustion 2. Dans ce brûleur on injecte par un gicleur
8 du gaz de haut fourneau enrichi avec du gaz de coke ou du
gaz naturel. Ce brûleur 6 communique d'autre part avec une conduite d'alimentation lo par laquelle est amené de l'air de combustion préalablement réchauffé dans un échangeur
thermique 12. Le mélange gaz de gueulard enrichi et air de combustion est brûlé dans le puits de combustion 2 et la chaleur
et les gaz résultant de cette combustion se dégagent par la coupole 4 dans le puits à ruchage réfractaire 3. Dans ce puits 3, la chaleur des gaz de combustion est emmagasinée dans le briquetage réfractaire qui est à base de silice, notamment dans la partie supérieure du ruchage et dans la région de la coupole, tandis que les gaz sont évacués par une ouverture (non représen- tée sur la figure) à la partie inférieure du puits à ruchage 3
;
dans une cheminée d'évacuation (non représentée). Pendant cette opération de combustion et de réchauffement du ruchage réfractaire, appelé "cowper au gaz", la pression régnant
à l'intérieur du cowper est légèrement supérieure à la pression atmosphérique.
lorsque les parois réfractaires du puits à ruchage 3 ont atteint la température requise, on arrête la combustion et on met le cowper au vent, c'est-à-dire qu'on introduit du vent froid sous pression dans le puits 3 par une ouverture 14 aména-
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tant dans le puits à ruchage, 3, le vent se réchauffe au contact du matériau réfractaire. Le vent chaud se dégage par la coupole
4 dans le puits de combustion 2 et quitte le cowper par une ouverture 16 prévue dans la paroi latérale du puits de combustion 2, appelée sortie de vent chaud.
Vu le fonctionnement en deux temps d'un cowper, il est évident que la présence d'au moins deux cowpers est toujours requise lorsqu'il y a une demande continue de vent chaud. L'un des cowpers est alors "au gaz" pendant que l'autre est "au vent" et inversement.
La pression du vent dans les cowpers modernes est actuellement en moyenne de 5 - 6 atm avec un maximum de 7 atm.
La température dans la région la plus chaude des cowpers à
haute température, c'est-à-dire dans la coupole, peut monter
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Comme mentionné ci-avant, au-delà d'un certain seuil
de température et de pression, se manifeste un nouveau phénomène, qui n'était pas connu dans les cowpers classiques à rendement plus faible que les cowpers modernes. Ce phénomène, appelé corrosion intercristalline, qui cause une destruction rapide de la paroi métallique de la coupole, résulte de la condensation sur les parois de la coupole de vapeurs à base d'azote formées dans les cowpers par des réactions chimiques entre certains constituants du vent et la silice du briquetage réfractaire. Il a été constaté que la condition nécessaire et suffisante pour qu'il y ait une corrosion intercristalline
<EMI ID=15.1> développement de cette corrosion. Ces trois paramètres sont la présence de silice, une température élevée et une forte pression.
L'élimination d'un de ces paramètres serait contraire
au progrès et à l'évolution technique qui ont permis la conception de cowpers modernes à haut rendement, et est de ce fait difficilement réalisable.
La présente invention permet par contre, d'éliminer
le phénomène de la corrosion intercristalline, non pas par la suppression d'un ou plusieurs des paramètres favorables à la corrosion , mais par la suppression de l'influence d'au moins
un de ces paramètres et plus particulièrement de la pression
et éventuellement de la température. Selon la présente invention, l'influence de la pression est supprimée par l'aménagement d'une enceinte autour de la paroi métallique de la coupole et l'introduction d'un fluide sous pression dans cette enceinte. Ceci permet d'éliminer l'influence des tensions et contraintes
de la pression sur la paroi métallique de la coupole du cowper, sans pour autant devoir diminuer la pression à l'intérieur
du cowper. Les meilleurs résultats sont évidemment obtenus lorsque les pressions de part et d'autre de la paroi métallique de la coupole sont approximativement égales, c'est-à-dire quand le fluide est introduit dans l'enceinte autour de la coupole à une pression approximativement égale à la pression régnant dans le cowper.
Selon la présente invention on a prévu tout autour de la coupole 4 du cowper une enveloppe ou paroi hermétique 2o légèrement espacée des dômes 22 et 24 de la coupole et délimitant
avec les tôles métalliques la paroi de la coupole 4 une enceinte
26 dans laquelle on fait circuler, selon la présente invention, un fluide à une pression telle que les pressions différentielles sur la paroi de la coupole 4 soient approximativement nulles.
Cette enceinte 26 comporte deux ouvertures 28 et 3o disposées de part et d'autre du cowper et respectivement adjacentes au puits de combustion 2 et au puits à ruchage.3. Ces ouvertures
28 et 3o constituent alternativement une entrée et une sortie
du fluide, suivant le mode de fonctionnement du cowper comme
il sera expliqué en détail ci-après,
l'ouverture 28 communique avec deux conduites 32 et 34
dans lesquelles sont respectivement aménagées des vannes 36 et 38.
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de l'enceinte 26 par l'intermédiaire d'un ventilâtes 37
et de l'échangeur thermique 12 au brûleur 6 tandis que la conduite 34 et la vanne 38 relient l'ouverture 28 à une conduite 4o d'amenée de vent froid.
L'ouverture 3o, qui est adjacente au puits à ruchage 3, communique également.avec deux conduites 42 et 44 comprenant respectivement des vannes 46 et 48. La conduite 42 et la vanne
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d'admission de vent froid à la partie inférieure du puits à
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conduite d'aspiration, relient l'enceinte 26 à un clapet réglable 5o pour l'admission d'air de combustion.
Concernant le fonctionnement du cowper selon la présente invention, il faut distinguer entre la période "cowper au gaz" et la période "cowper au vent". Dans le cas où le cowper est
"au gaz", les vannes 36 et 48 sont ouvertes et les vannes
38 et 46 sont fermées tandis que le ventilateur 37 est mis
en marche. De l'air de combustion est ainsi aspiré par le ventilateur 37 à travers le clapet 5o et l'enceinte 26
jusqu'au brûleur 6 pour l'entretien de la combustion des gaz.
La pression dans la chambre 26 autour de la coupole 4 est donc
à la pression atmosphérique et comme la pression à l'intérieur d'un cowper au gaz est également approximativement à la pression atmosphérique, la pression différentielle sur la paroi de la coupole 4 est approximativement nulle.
lors de la période "cowper au vent" on ferme les vannes
36 et 48 et on ouvre les vannes 38 et 46 établissant ainsi à travers l'enceinte 26 autour de la coupole 4 une liaison entre la conduite amenée 4o de vent froid et l'ouverture 14 d'admission de vent à la base du puits à ruchage 3. Dans le "cowper au vent", le vent froid est amené par la conduite 4o à une pression qui peut atteindre 7 atm.Etant donné que c'est aussi approximativement cette pression qui existe l'intérieur du cowper, la pression dans l'enceinte 26 autour de la coupole 4 est approximativement égale à la pression du vent chaud du cowper. Les parois de la coupole selon la présente invention ne sont donc plus soumises aux tensions que subissent les coupoles des cowpers actuellement connus, à cause de la.grande différence / de pression entre l'extérieur et l'intérieur de la coupole.
Conformément à la présente invention on supprime également l'influence d'un deuxième paramètre nécessaire à la corrosion intercristalline. Il est en effet possible, en
supprimant l'influence de la pression par les moyens décrits ci-dessus, de supprimer en même temps l'influence de la tempéra- ture. Il faut tenir compte du fait que, quand on parle de vent
froid et de vent chaud, ces deux désignations ne sont que relatives l'une par rapport à l'autre. En effet, quoique
on parla de vent froid, sa température est. tout de même
d'environ 15o[deg.]C. Cette température lui est communiquée dans les compresseurs, qui servent à comprimer le vent froid à la
pression requise pour le fonctionnement du cowper lors '.de la
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Or, il est connu, d'après l'état de la technique, qu'un maintien de la paroi de la coupole à une température de 15o[deg.]C suffit pour réduire sensiblement la condensation des vapeurs. Par conséquent, la température du vent froid suffit à elle seule pour éviter ou réduire cette condensation et arriver ainsi aux résultats voulus.
On pourrait également prévoir, selon un mode de réalisation non montré sur la figure 1, un échangeur thermique , placé
dans la conduite d'amenée du vent froid, et destiné à maintenir
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échangeur thermique pourrait d'autre part être conçu de telle sorte, que la température du vent froid pourrait être variée en fonction des exigences et des caractéristiques particulières du cowper.
Il est important de noter que l'enceinte 26 est toujours utilisée comme faisant partie de la conduite d'amenée, soit
du vent froid, soit de l'air de combustion suivant la période de fonctionnement du cowper. Cette enceinte 26 permet ainsi
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par contact avec la paroi de la coupole, soit par rayonnement.
La figure 2 montre schématiquement un deuxième mode de réalisation selon la présente invention. Sur cette figure 2 on a repris les références de la figure 1 pour désigner des parties indentiques à celles du mode de réalisation de la figure
1. Ainsi on a montré sur la figure 2 un cowper comprenant un 4 <EMI ID=22.1>
4. Comme dans la réalisation selon la figure 1, la paroi métallique de la coupole 4 est doublée par une deuxième paroi 2o, de manière à former une enceinte 26 tout autour de la coupole 4.
Contrairement au mode de réalisation selon la figure 1,
on établit dans l'enceinte 26 autour de la coupole 4 selon la réalisation de la figure 2, une circulation d'un fluide en circuit fermé. En comparaison avec le mode de réalisation selon la figure 1, on peut dire que le fluide, qui est avantageusement constitué par de l'huile, reste toujours dans l'enceinte 26, que le cowper soit "au gaz" ou "au vent".
L' enceinte 26 autour de la coupole comporte une ouverture d'admission 6o de l'huile et deux ouvertures de sortie 62
et 62' disposées approximativement aux deux sommets de l'enceinte, ceci afin d'éviter que l'huile chaude ne s'accumule dans une des deux parties supérieures de l'enceinte 26. Les ouvertures 62 et
62' sont reliées à l'ouverture So par une conduite 64 dans laquelle est incorporé un échangeur thermique 66 et une pompe
de circulation 68 pour réaliser une circulation forcée de l'huile dans l'enceinte 26 autour de la coupole 4. L'admission de vent froid à la partie inférieure du puits à ruchage 3 est réalisée par une conduite 7o comprenant une vanne d'admission 72. L'enceinte 26 est en communication avec un compensateur de la pression 74 qui est relié par une conduite 76 à la conduite
7o en aval de la vanne 72. L'enceinte 26 est donc reliée à l'intérieur du cowper, par l'intermédiaire du compensateur de pression 74 qui sert à ajuster la pression de l'huile dans l'enceinte 26 à une pression approximativement égale à celle régnant dans le cowper. Ce compensateur de pression 74 fonctionne donc essentiellement lors du passage du cowper du gaz au vent
ou inversement, c'est-à-dire quand il se produit un changement sensible de pression à l'intérieur du cowper.
Selon le mode de réalisation de la figure 2, la pression dans l'enceinte 26 est donc constamment réglée à une valeur approximativement égale à la pression à l'intérieur du cowper
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que les tensions sur les tôles de la paroi de la coupole 4, qui d'après l'état de la technique ont été une cause de la corrosion
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Dans ce deuxième mode de réalisation, illustré par la figure 2, l'enceinte 26 fait donc partie d'un circuit fermé dans lequel on établit une circulation forcée d'un fluide,
de préférence de l'huile. Etant donné que ce circuit fermé comporte déjà un échangeur thermique 66, il est facile de maintenir la température du fluide et de la paroi de la coupole à une valeur telle qu'elle soit supérieure à la température de condensation des vapeurs dans la coupole. Il suffit, par exemple, de prévoir un thermostat réglable qui commande le fonctionnement de l'échangeur thermique en fonction de la température du fluide circulant dans le circuit fermé.
La présente invention permet par conséquent, d'éliminer l'influence aussi bien de la pression que de la température, c'est-à-dire deux paramètres nécessaires au développement
de la corrosion intercristalline et permet d'augmenter de manière sensible la durée de vie des cowpers modernes.
Bien que l'invention ait été décrite en référence à un type particulier de cowper, celui-ci n'a été montré qu'à
titre illustratif. La présente invention est au contraire applicable à tous les types de cowpers actuellement connus, ceci aussi bien en ce qui concerne les cowpers à puits séparé qu'en ce qui concerne les cowpers à puits incorporé.
1. Cowpers en particulier cowpers pour la production de vent chaud pour les hauts fourneaux, caractérisés par une enceinte autou:
de la partie supérieure du cowper dans laquelle on fait circuler
un fluide à une pression approximativement égale à la pression
régnant à l'intérieur du cowper.
"DEVELOPMENT FOR COWPERS"
The present invention relates to improvements made to cowpers.
In industry, cowpers are generally used as heat exchangers in order to heat a gas, in
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Blast furnaces, for example, have at their lower part a circular duct called a hot blast duct, which is connected to the blast furnace via a number
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preheated air furnace called hot vent. The wind is heated to the required temperature in a cowper. Between this cowper and the circular duct of the blast furnace is a hot blast - cold blast mixing chamber, which serves to regulate the temperature of the hot blast, which is introduced into the blast furnace so that it remains constant for at least a determined time. The set temperature of the hot blast can reach up to 135o [deg.] C in modern blast furnaces.
The cowper is essentially subdivided into those parts.
A first part, called a combustion well, comprises at its lower part a burner into which a combustible gas is injected, in particular blast furnace gas, enriched in most cases with coke gas, natural gas, etc. The heat released by the combustion of this gas passes through the second part of the stovetop, called the beehive well which stores the heat in its refractory brick beehive.
The wind warms up in two separate periods. The first period, called the “gas stovetop” period, consists of burning the combustible gas in the combustion well. The combustion gases which are given off go up in the combustion shaft and then go down again through the refractory refractory to join the smoke outlet. The heat released by this combustion gas is stored by the refractory material of the beehive.
The second period, called "cowper au vent" consists
introducing cold wind at the base of the refractory beehive at a pressure of up to 6 to 7 atmospheres. Circulation in the "windward cowper" is therefore in the opposite direction to <EMI ID = 3.1>
first the refractory beehive and then the combustion shaft to join the hot blast pipe. When crossing the beehive, the wind recovers the heat which was stored in this beehive during combustion.
In classic cowpers, the combustion shaft and the refractory beehive are incorporated into a single masonry several tens of meters high. In these cowpers called cowpers with incorporated wells, the combustion shaft is
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to hush up. However, these cowpers with incorporated wells have the drawback of being rapidly deteriorated. These deteriorations are due to short circuits occurring between the combustion shaft and the hive and leading to destruction of the refractory material due to the thermal shocks produced by the considerable temperature differences existing on either side of the separation wall. . Higher and higher temperatures
hot blast used in modern blast furnaces only accelerates this deterioration process.
In order to be able to increase the temperature of the hot blast without increasing the risks of deterioration, more and more stoves with separate combustion wells are used recently. In this type of cowper which includes two separate wells, the hot wind can reach in the region of the cupola a temperature of 15oo to 1550 [deg.]. This temperature is sufficient to obtain a set hot blast temperature of 1350 [deg.].
Recently, however, a new phenomenon has appeared, called intercrystalline corrosion, which causes a deterioration of the metallic mantle of the cupolas of modern working cowpers.
at very high temperatures and pressures. This new phenomenon occurs both in stoves with built-in wells and in stoves with separate combustion wells. This phenomenon of intercrystalline corrosion is due to the simultaneous presence
of three parameters which are: a high temperature, a pressure
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form on the one hand, during the combustion of gases at a high flame temperature (greater than 13oo [deg.] C) and on the other hand, during heating of the air to 14oo [deg.] C and more, during contact with
h silica bricks from the cowper heated to 15oo [deg.] C or 155o [deg.] C. The
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sufficiently refined. The sheets of the cowpers' dome are subjected to relatively high stresses, which result, on the one hand, from the remaining stresses caused by the welds,
and on the other hand by putting the cowper under pressure during the "windward cowper" period. These repeated pressurization and depression during the operation of a cowper cause microcrystalline cracks over time. These microcrystalline cracks do not pose problems in themselves; this is just the intro
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It follows that the three parameters mentioned above must be present simultaneously for the phenomenon
intercrystalline corrosion may occur. A high pressure is in fact required for there to be formation of microcrystalline cracks. On the other hand, a high temperature is required for significant condensation of the
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parameters, the pressure and temperature must be high enough for the phenomenon to occur and
take on destructive proportions. This is the reason why
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in old installations since either the high pressure or the high temperature or both were lacking and therefore all the necessary conditions were not met. This is also the reason why intercrystalline corrosion first attacks the dome, because it is there that the temperature and. pressure are the highest.
It follows that, if one wanted to eliminate the phenomenon of intercrystalline corrosion, it would be necessary to eliminate
minus one of these parameters. A decrease in the temperature or the pressure of the hot wind would however be contrary to progress, a technique which has precisely made it possible to increase the temperature and pressure of the hot wind in modern blast furnaces and which at the same time implies the presence of ions. which are also at the origin of the phenomenon.
<EMI ID = 10.1> described above, it has already been proposed to apply a coating of aluminum-based paint or aluminum sheets directly to the inner wall of the dome. This remedy
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Due to the high temperature and pressure in the area of the cowpers' dome, the coating falls off after some time and deterioration due to intercrystalline corrosion may continue. ;
A second remedy used until now consists in insulating the wall of the dome of the cowper so as to raise
its temperature above the condensation point of the vapors. However, it turned out that this remedy is not effective enough. The reason is that by this measure we cannot
not to avoid a condensation of the vapors, but only to slow it down and that consequently one cannot eliminate the very phenomenon of intercrystalline corrosion.
Despite all the efforts made in this field so far, it has not yet been possible to find an effective remedy to avoid this phenomenon of intercrystalline corrosion which currently blocks the way to any technical progress.
aimed at increasing the temperature and pressure of the hot wind.
The present invention aims at an improvement of existing cowpers, whether this saw cowpers with incorporated wells, or
stoves with separate wells, making it possible to eliminate intercrystalline corrosion and increase the operating life of the stoves.
To achieve the objective it has set for itself, the present invention provides improvements to cowpers, in particular cowpers for the production of hot blast for blast furnaces, characterized by an enclosure around the blast furnace.
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-a fluid at a pressure approximately equal to the pressure prevailing inside the cowper.
According to a first embodiment, the fluid which is made
4 circulating in said enclosure is formed by cold wind
or combustion air.
According to a second embodiment, the fluid consists of oil which circulates in said chamber.
in a closed circuit.
In accordance with an advantageous execution, it is planned
means for adjusting the temperature of the circulating fluid
in said enclosure.
In order to allow a better understanding of the invention, the latter will be described with reference to particularly preferred embodiments of the invention given.
without limitation. with reference to the figures in which:
Figure 1 shows schematically a vertical sectional view of a first embodiment of a cowper according to
the present invention; Figure 2 schematically shows a vertical sectional view of a second embodiment of a cowper
according to the present invention.
In Figure 1 is shown by way of illustration, a
stove with separate combustion shaft comprising a combustion shaft 2 and a refractory beehive shaft 3. The shaft
2 and the beehive shaft 3 are capped with a
Common dome 4 which connects the combustion shaft 2 to the beehive shaft 3.
A burner 6 communicates with the lower part of the
combustion well 2. In this burner is injected by a nozzle
8 blast furnace gas enriched with coke gas or
natural gas. This burner 6 communicates on the other hand with a supply line lo by which is fed the combustion air previously heated in an exchanger.
thermal 12. The enriched top gas and combustion air mixture is burnt in combustion well 2 and the heat
and the gases resulting from this combustion are released through the dome 4 in the refractory beveling well 3. In this well 3, the heat of the combustion gases is stored in the refractory brickwork which is based on silica, in particular in the upper part of the beehive and in the region of the dome, while the gases are discharged through an opening (not shown in the figure) in the lower part of the beehive shaft 3
;
in an exhaust chimney (not shown). During this operation of combustion and reheating of the refractory ruchage, called "gas stovetop", the pressure prevailing
inside the cowper is slightly above atmospheric pressure.
when the refractory walls of the beehive shaft 3 have reached the required temperature, the combustion is stopped and the cowper is put upwind, that is to say, cold pressurized wind is introduced into the shaft 3 through an opening 14 furnishings
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both in the beehive pit, 3, the wind heats up on contact with the refractory material. The hot wind emerges from the dome
4 in the combustion well 2 and leaves the cowper through an opening 16 provided in the side wall of the combustion well 2, called the hot blast outlet.
Considering the two-stage operation of a cowper, it is obvious that the presence of at least two cowpers is always required when there is a continuous demand for hot wind. One of the cowpers is then "on gas" while the other is "upwind" and vice versa.
Wind pressure in modern cowpers currently averages 5 - 6 atm with a maximum of 7 atm.
The temperature in the hottest region of the cowpers at
high temperature, i.e. in the dome, can rise
<EMI ID = 14.1>
As mentioned above, beyond a certain threshold
temperature and pressure, a new phenomenon is manifested, which was not known in conventional stoves with lower efficiency than modern stoves. This phenomenon, called intercrystalline corrosion, which causes rapid destruction of the metal wall of the dome, results from the condensation on the walls of the dome of nitrogen-based vapors formed in the cowpers by chemical reactions between certain constituents of the wind. and silica from refractory briquetting. It was found that the necessary and sufficient condition for there to be intercrystalline corrosion
<EMI ID = 15.1> development of this corrosion. These three parameters are the presence of silica, high temperature and high pressure.
The elimination of one of these parameters would be contrary
the progress and technical development which have enabled the design of modern high-efficiency cowpers, and is therefore difficult to achieve.
The present invention, on the other hand, makes it possible to eliminate
the phenomenon of intercrystalline corrosion, not by removing one or more of the parameters favorable to corrosion, but by removing the influence of at least
one of these parameters and more particularly the pressure
and possibly the temperature. According to the present invention, the influence of pressure is eliminated by the arrangement of an enclosure around the metal wall of the dome and the introduction of a pressurized fluid into this enclosure. This makes it possible to eliminate the influence of tensions and stresses
pressure on the metal wall of the cowper's dome, without having to reduce the pressure inside
of the cowper. The best results are obviously obtained when the pressures on either side of the metal wall of the dome are approximately equal, that is to say when the fluid is introduced into the enclosure around the dome at a pressure approximately equal to the pressure in the cowper.
According to the present invention there is provided all around the dome 4 of the cowper an envelope or hermetic wall 2o slightly spaced from the domes 22 and 24 of the dome and delimiting
with metal sheets the wall of the dome 4 an enclosure
26 in which is circulated, according to the present invention, a fluid at a pressure such that the differential pressures on the wall of the dome 4 are approximately zero.
This enclosure 26 has two openings 28 and 3o arranged on either side of the cowper and respectively adjacent to the combustion well 2 and to the beehive. 3. These openings
28 and 3o alternately constitute an inlet and an outlet
fluid, depending on the operating mode of the cowper as
it will be explained in detail below,
opening 28 communicates with two conduits 32 and 34
in which valves 36 and 38 are respectively arranged.
<EMI ID = 16.1>
of the enclosure 26 by means of a ventilates 37
and from the heat exchanger 12 to the burner 6 while the pipe 34 and the valve 38 connect the opening 28 to a pipe 4o for supplying cold wind.
The opening 3o, which is adjacent to the beehive well 3, also communicates with two pipes 42 and 44 respectively comprising valves 46 and 48. The pipe 42 and the valve
<EMI ID = 17.1>
cold wind inlet at the lower part of the well to
<EMI ID = 18.1>
suction line, connect the enclosure 26 to an adjustable valve 5o for the admission of combustion air.
Regarding the operation of the stovetop according to the present invention, it is necessary to distinguish between the “gas stowage” period and the “wind stowage” period. In the event that the cowper is
"on gas", valves 36 and 48 are open and the valves
38 and 46 are closed while the fan 37 is on
working. Combustion air is thus drawn in by the fan 37 through the valve 5o and the enclosure 26
up to burner 6 for gas combustion maintenance.
The pressure in chamber 26 around dome 4 is therefore
at atmospheric pressure and since the pressure inside a gas stove is also approximately at atmospheric pressure, the differential pressure across the wall of the dome 4 is approximately zero.
during the period "cowper au vent" we close the valves
36 and 48 and the valves 38 and 46 are opened, thus establishing, through the enclosure 26 around the dome 4, a connection between the duct brought 4o of cold wind and the opening 14 for the admission of wind at the base of the well to ruchage 3. In the "wind-blown cowper", the cold wind is brought by line 4o to a pressure which can reach 7 atm. Since it is also approximately this pressure which exists inside the cowper, the pressure in the enclosure 26 around the dome 4 is approximately equal to the pressure of the hot wind from the cowper. The walls of the cupola according to the present invention are therefore no longer subjected to the stresses to which the cupolas of currently known cowpers are subjected, because of the large difference / pressure between the exterior and the interior of the cupola.
In accordance with the present invention, the influence of a second parameter necessary for intercrystalline corrosion is also eliminated. It is indeed possible, in
suppressing the influence of pressure by the means described above, at the same time suppressing the influence of temperature. It must be taken into account that, when we speak of wind
cold and hot wind, these two designations are only relative to each other. Indeed, although
we spoke of cold wind, its temperature is. all the same
of about 15o [deg.] C. This temperature is communicated to it in the compressors, which serve to compress the cold wind at the
pressure required for the operation of the cowper during
<EMI ID = 19.1>
Now, it is known from the state of the art that maintaining the wall of the dome at a temperature of 15 ° C. is sufficient to significantly reduce the condensation of the vapors. Therefore, the temperature of the cold wind alone is sufficient to avoid or reduce this condensation and thus achieve the desired results.
One could also provide, according to an embodiment not shown in Figure 1, a heat exchanger, placed
in the cold wind supply pipe, and intended to maintain
<EMI ID = 20.1>
Heat exchanger could on the other hand be designed in such a way, that the temperature of the cold wind could be varied according to the requirements and the particular characteristics of the cowper.
It is important to note that the enclosure 26 is always used as part of the supply line, i.e.
cold wind, or combustion air depending on the period of operation of the stove. This enclosure 26 thus allows
<EMI ID = 21.1>
by contact with the wall of the dome, or by radiation.
Figure 2 schematically shows a second embodiment according to the present invention. In this FIG. 2, the references of FIG. 1 have been used again to designate parts identical to those of the embodiment of FIG.
1. Thus we have shown in figure 2 a cowper comprising a 4 <EMI ID = 22.1>
4. As in the embodiment according to Figure 1, the metal wall of the dome 4 is lined by a second wall 2o, so as to form an enclosure 26 all around the dome 4.
Unlike the embodiment according to Figure 1,
is established in the enclosure 26 around the dome 4 according to the embodiment of Figure 2, a circulation of a fluid in a closed circuit. In comparison with the embodiment according to FIG. 1, it can be said that the fluid, which is advantageously constituted by oil, always remains in the enclosure 26, whether the stove is "on gas" or "on the wind". .
The enclosure 26 around the dome has an inlet opening 6o for the oil and two outlet openings 62.
and 62 'arranged approximately at the two tops of the enclosure, in order to prevent hot oil from accumulating in one of the two upper parts of the enclosure 26. The openings 62 and
62 'are connected to the opening So by a pipe 64 in which is incorporated a heat exchanger 66 and a pump
circulation 68 to achieve forced circulation of the oil in the enclosure 26 around the dome 4. The admission of cold wind to the lower part of the ruchage well 3 is carried out by a pipe 7o comprising an intake valve 72. The enclosure 26 is in communication with a pressure compensator 74 which is connected by a pipe 76 to the pipe.
7o downstream of the valve 72. The enclosure 26 is therefore connected inside the cowper, via the pressure compensator 74 which serves to adjust the pressure of the oil in the enclosure 26 to an approximate pressure. equal to that prevailing in the cowper. This pressure compensator 74 therefore operates essentially during the passage of the gas stove to the wind.
or vice versa, that is to say when there is a significant change in pressure inside the cowper.
According to the embodiment of Figure 2, the pressure in the enclosure 26 is therefore constantly adjusted to a value approximately equal to the pressure inside the cowper.
<EMI ID = 23.1>
that the tensions on the sheets of the wall of the dome 4, which according to the state of the art have been a cause of corrosion
<EMI ID = 24.1>
In this second embodiment, illustrated by FIG. 2, the enclosure 26 therefore forms part of a closed circuit in which a forced circulation of a fluid is established,
preferably oil. Given that this closed circuit already includes a heat exchanger 66, it is easy to maintain the temperature of the fluid and of the wall of the dome at a value such that it is higher than the temperature of condensation of the vapors in the dome. It suffices, for example, to provide an adjustable thermostat which controls the operation of the heat exchanger as a function of the temperature of the fluid circulating in the closed circuit.
The present invention therefore makes it possible to eliminate the influence of both pressure and temperature, that is to say two parameters necessary for the development.
of intercrystalline corrosion and significantly increases the lifespan of modern cowpers.
Although the invention has been described with reference to a particular type of cowper, this has only been shown
illustrative title. The present invention is, on the contrary, applicable to all types of cowpers currently known, this both as regards the cowpers with separate well as as regards the cowpers with incorporated well.
1. Cowpers in particular cowpers for the production of hot blast for blast furnaces, characterized by an enclosure around:
of the upper part of the cowper in which we circulate
a fluid at a pressure approximately equal to the pressure
reigning inside the cowper.