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Procédé et appareil pour préparer du charbon pulvérisé à injecter dans un haut fourneau.
La présente invention concerne un procédé et un appareil perfectionnés pour préparer du charbon pulvérisé à injecter dans un haut fourneau.
La technique la plus courante pour conduire un haut fourneau consiste à lui fournir tout le combustible nécessaire sous forme de coke chargé du lit de fusion* Maie on sait qu'une partie du coke habituellement requis peut être remplacée par du combustible injecté avec l'air dans les tuyères à vent* Ce combusti ble peut être solide (par exemple dußcharbon pulvérisé), liquide ou galeux ot sa combustion fournit au moins une partie de la cha-
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leur requise pour faire fonctionner le haut fourneau* Le coke chargé du lit de fusion a d'autres fonctions, par exemple il doit fournir du carbone pour réduire le minerai et il doit supporter physiquement le lit de fusion.
Le combustible injecté dans les tuyères ne peut pas servir à ces fins mais tout remplacement du coke par des combustibles moins coûteux permet de réaliser des é@@- nomies intéressantes. Lorsqu'on utilise du charbon pulvérisé comme combustible injecté, il faut d'abord le préparer soigneuse- ment en le séchant et le triant.
La présente invention a pour but de procurer un procédé et un appareil perfectionnés pour sécher et trier du charbon pul- vérisé afin de pouvoir l'injecter dans les tuyères d'un haut tour* , neau en remplacement de coke.
L'invention a également pour but de procurer un procédé et un appareil perfectionnés pour préparer du charbon pulvérisé, qui utilisent la chaleur sensible du gaz de gueulard d'un haut fourneau pour sécher le charbon dans un lit fluidisé.
L'invention a encore pour but de procurer un procédé et un appareil qui offrent les avantages ci-dessus et ou le gaz uti- lisé pour sécher le charbon est ultérieurement nettoyé et utilisé pour injecter le charbon dans le haut fourneau.
La figure unique du dessin annexé est un schéma synopti- que du procédé et de l'appareil de la présente invention.
L'appareil comprend un sécheur à lit fluidisé classique
10 qui contient dans sa partie inférieure une sole perforée 12 destinée à supporter un lit B de particules de charbon de moins d'un 1/2 pouce (1,27 cm). Un transporteur à vis 13 amène sans in- terruption des fines de charbon au sécheur à partir d'un silo 14.
Suivant l'invention, on introduit du gaz de gueulard d'un haut fourneau (non représenté) par une conduite 15 dans le fond du sé- cheur et le gaz sert à fluidiser le lit. Ce gaz est habituellement à une température comprise entre 350 et 600 F environ (177 et
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1600) et à une pression d'environ 2 à 30 livres/pouce carré (0,14 à 2,1 ka/= 2), La chaleur sensible dans le gaz sort à main tenir le charbon dans le lit à une température d'environ 250 à
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350'y (121 et 17700) et évacue ainsi l'humidité en laissant au charbon une teneur en humidité maximum d'environ .
Il est pré. érable de régler la température automatiquement au moyen d'un. élément sensible à la température 16 dans le sécheur, d'un diewo- sitif de commande 17 conneetd à cet élément et d'une valve régla ble 18 qui est branchée dans la conduite 15 et actionnée par le dispositif de commande, cette construction étant connue en soit La valve 18 détourne l'excès de gaz de gueulard par une dérivation
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1, &} variante, on peut mesurer la température du lit et régler la valve 18 à la main*
Le charbon séché est déchargé du lit B par Une conduite 20 qui conduit à un crible de fractionnement 21. La conduite 20 est de préférence équipée d'un mécanisme automatique 22 servant à régler le niveau du lit dans le sécheur, de façon connue.
Le cri- ble 21 comporte des ouvertures dimensionnées pour laisser passer les particules susceptibles d'être Injectées dans le haut fourneau,
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habituellement de moins de 1/8 ou 1/16 pouce {3,2 ou .,,6 mm.
Les particules sous-dimensionnées du crible passent dans la cuve de stockage :3, Les particules surdiraensionnées du crible passent à un pulvérisateur 24 et reviennent ensuite au crible en circuit ferma. Le gaz sortante souillé et chargé d'humidité, quitte l'ex- trémité supérieure du sécheur par une conduite 25 qui est raccor- dée à un collecteur de poussière 26, par exemple un cyclone. Une conduite 27 amène la poussière récupérée du gaz dans le collecteur de poussière au crible 21 où elle rejoint le charbon séché prove- nant de la conduite 20.
Le gaz venant du collecteur de poussière 26 et de la dérivation 19 passe à l'épurateur à venturi classique 28 dans le. quel de l'eau est introduite par une conduite 29. L'épurateur est
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raccordé à un séparateur par entraînement classique 30.
Le magma sortant du séparateur passe à un épaississeur (non représenté) tandis que le gaz passe à un refroidisseur 31 où il est refroidi à une température d'environ 100*F (3800), Une conduite 32, qui contient un régulateur ae débit automatique classique 33 transpor- te une partie du gaz du refroidisseur au compresseur 34 où il est comprimé approximativement à 150 livres/pouce carré (10,5 kg/cm2), Une conduite 35 entraîne le reste du gaz du refroidisseur vers les récupérateurs au haut fourneau (non représentés) ou vers d'autres appareils auxiliaires où le gaz est brûlé de la façon habituelle.
Une conduite 36 qui contient un régulateur de pression automatique classique 37 transporte du gaz du compresseur 34 à un sécheur de gaz classique 38 où il est séché jusqu'à un point de rosée d'environ 0 à 20 F (-la à -7 C).Une conduite 39 transporte du gaz au sécheur 38 à un gazomètre 40. Une conduite 41 transporte le gaz du gazomètre 40 à la cuve de stockage du charbon 23. Le gaz dans cette dernière conduite entraîne le charbon pulvérulent séché de la cuve et le transporte vers les tuyères du haut fourneau (non représentées) où il est injecté dans le haut fourneau.
De cette manière, l'hydrogène et l'oxyde de carbone restant dans le gaz de gueulard sont également utilisés efficacement dans le haut fourneau' On utilise environ 1/2 à 3 pieds cubes (14,2 à 85 cm3) de gaz pour injecter chaque livre (454 g) de charbon,
L'invention peut être modifiée en chauffant le gaz com- primé et sécné sortant du sécheur 38 à une température allant jusqu'à environ 800 F (427 C) pour éliminer toute charge thermique excessive sur le haut fourneau. De plus, le gaz de gueulard com- primé peut être épuré par n'importe quel procédé classique appro- prié pour éliminer l'anhydride carbonique.
L'élimination de l'an- hydride carbonique améliore l'efficacité du haut fourneau parce que le carbone est nécessaire pour réduire l'anhydride carbonique en oxyde de carbone. Le dessin indique schématiquement des dispos!-
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tifs classiques 42 et 43 pour préchauffer le gaz et élimine!' l'an- hydride carbonique.
De même, de l'air comprimé et séché d'une façon classique peut être utilité au lieu du gaz de gueulard de haut fourneau pour entraîner les particules de charbon vers le-' haut fourneau
Voici maintenant un exemple spécifique de la pratique de la présente invention!
On utilise un haut fourneau comportant une self de 23 pieds (7 métros) de diamètre avec un courant de soufflage chaud, de 65*000 pieds cubes par minute (1840 mètres cubes) à une tempé- rature d'environ 1650 G (899*C)
. On produit approximativement 16 tonnes de métal chaud par Jour avec une consommation de coke d'environ 1260 livres (570 kg) par tonne de métal chaud. Cette opération donne environ 90.000 pieds cubée/minute (2540 a3) de gaz de gueulard à une pression d'environ 9 livres/pouce carre (0,6 kg/cm2). On utilise du charbon de Maple Creek de moins de un 1/2 pouce (1,27 cm) pour l'infection et on sèche ce charbon pour le faire passer d'une teneur 1 en humidité de 10 à 3% à raison de 10 tonnes/heure dans un sécheur @ lit fluidisé.
On maintient l'atmosphère de séchage à 250*F (121 C) en réglant la quantité de gaz de vieillard introduite dans le sécheur. Le gaz de gueulard qui sort du haut fourneau est à une température de 410 F (210 C).
On règle le débit du gaz arrivant au sécheur de façon qu'environ 17.500 pieds cubes/minute (446 m3) de gaz de gueulard p@@@ent dan@ le sécheur. Le reste du gaz de gueulard contourne le sécheur et r est combiné au gaz de gueulard chargé d'humidité qui sort du cy- clone. On prélève environ 400 pieds cubes/minute (11,3 m3) de ce gaz de gueulard, on le comprime à environ 100 livres/pouce carré (7 kg/cm3) puis on le sèche dans un sécheur à gel de silice clas- sique jusqu'à un point de rosée de 10 F (-12,2 C).
On utilise @@ gaz pour injecter 9,28 tonnes/heure de charbon séché et pulvérisée dans le haut fourneau.
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Les avantages du procédé de l'invention ressortent de la description qui précède. En utilisant le gaz de gueulard de haut fourneau comme agent de séchage, on élimine la nécessité d'une source de chaleur extérieure,
De plus aucun appareillage supplé. mentaire n'est requît pour épurer le gas sortant du sécheur puis. qu'il peut être combiné au gaz de gueul&rd qui contourne le sécheur et tire ainsi traité par l'équipement classique des Installations de haut fourneau* Le risque d'explosion habituellement associé au stockage de charbon séché et pulvérisé est éliminé en utilisant une atmosphère de gaz de gueulard dans les cuves de Stockage de char..
bout De plus le gaz utilisé pour l'injection est compatible avec le processus du haut fourneau.
Bien entendu, l'invention n'est pais limités à la forme d'exécution décrite avec référence au dessin annexé, à laquelle des changements et modifications peuvent être apportés sans sortir de son cadre.
R E V E E D I C A T I O N S .
1. Procédé pour préparer du charbon à injecter dans les tuyères d'un haut fourneau, caractérisa en ce qu'on amène des fi- nes de charbon à un sécheur à lit fluidisé, on introduit du gaz de gueulard de haut fourneau dans le sécheur pour fluidifier les fines, on utilise la chaleur sensible de ce gaz pour. extraire l'hu- midité du charbon, on décharge le charbon séché du sécheur, on trie le charbon séché pour séparer les particules sous-dimension- nées convenant pour l'injection et on pulvérise les particules surcimensionnées pour les trier à nouveau.
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A method and apparatus for preparing pulverized coal for injection into a blast furnace.
The present invention relates to an improved method and apparatus for preparing pulverized coal for injection into a blast furnace.
The most common technique for operating a blast furnace consists of supplying it with all the fuel required in the form of coke loaded with the melting bed * But it is known that part of the coke usually required can be replaced by fuel injected with air. in wind nozzles * This fuel can be solid (for example pulverized coal), liquid or man-made, and its combustion provides at least part of the heat.
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required to operate the blast furnace * The coke charged to the smelting bed has other functions, for example it must provide carbon to reduce the ore and it must physically support the melt bed.
The fuel injected into the tuyeres cannot be used for these purposes, but any replacement of the coke by less expensive fuels makes it possible to achieve attractive savings. When using pulverized coal as injected fuel, it must first be prepared carefully by drying and sorting it.
The object of the present invention is to provide an improved method and apparatus for drying and sorting pulverized coal so that it can be injected into the tuyeres of a high tower *, replacing coke.
It is also an object of the invention to provide an improved method and apparatus for preparing pulverized coal, which utilizes the sensible heat of the top gas of a blast furnace to dry the coal in a fluidized bed.
A further object of the invention is to provide a method and an apparatus which provide the above advantages and where the gas used to dry the coal is subsequently cleaned and used to inject the coal into the blast furnace.
The single figure of the accompanying drawing is a block diagram of the method and apparatus of the present invention.
The apparatus includes a conventional fluidized bed dryer
10 which contains in its lower part a perforated hearth 12 intended to support a bed B of coal particles of less than 1/2 inch (1.27 cm). A screw conveyor 13 brings coal fines uninterruptedly to the dryer from a silo 14.
According to the invention, top gas from a blast furnace (not shown) is introduced through line 15 in the bottom of the dryer and the gas is used to fluidize the bed. This gas is usually at a temperature of between 350 and 600 F approximately (177 and
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1600) and at a pressure of about 2 to 30 pounds / square inch (0.14 to 2.1 ka / = 2), sensible heat in the gas comes out to hand hold the coal in the bed at a temperature of about 250 to
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350'y (121 and 17700) and thus wicks moisture away leaving the charcoal with a maximum moisture content of approx.
It is pre. maple to adjust the temperature automatically by means of a. temperature sensitive element 16 in the dryer, a control device 17 connected to this element and an adjustable valve 18 which is plugged into line 15 and actuated by the control device, this construction being known either The valve 18 diverts the excess top gas by a bypass
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1, &} variant, you can measure the temperature of the bed and adjust valve 18 by hand *
The dried coal is discharged from bed B through a line 20 which leads to a fractionation screen 21. The line 20 is preferably equipped with an automatic mechanism 22 for adjusting the level of the bed in the dryer, in known manner.
The screen 21 has openings sized to allow the passage of particles liable to be injected into the blast furnace,
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usually less than 1/8 or 1/16 inch {3.2 or. ,, 6 mm.
The undersized particles from the screen pass into the storage tank: 3. The oversized particles from the screen pass through a sprayer 24 and then return to the closed circuit screen. The soiled and moisture laden outgoing gas leaves the upper end of the dryer through line 25 which is connected to a dust collector 26, eg, a cyclone. A line 27 brings the dust recovered from the gas into the dust collector to the screen 21 where it joins the dried coal from the line 20.
Gas from dust collector 26 and bypass 19 passes to conventional venturi scrubber 28 in the. which water is introduced through a pipe 29. The purifier is
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connected to a separator by conventional drive 30.
The magma exiting the separator passes to a thickener (not shown) while the gas passes to a cooler 31 where it is cooled to a temperature of about 100 * F (3800), A line 32, which contains an automatic flow regulator. Conventional 33 carries some of the gas from the cooler to compressor 34 where it is compressed to approximately 150 pounds per square inch (10.5 kg / cm2), Line 35 carries the remainder of the gas from the cooler to the blast furnace recuperators (not shown) or to other auxiliary devices where gas is burned in the usual way.
A line 36 which contains a conventional automatic pressure regulator 37 carries gas from the compressor 34 to a conventional gas dryer 38 where it is dried to a dew point of about 0 to 20 F (-la to -7 C A pipe 39 conveys gas to the dryer 38 to a gasometer 40. A pipe 41 conveys the gas from the gasometer 40 to the coal storage tank 23. The gas in the latter pipe drives the dried powdery carbon from the tank and the transports to the blast furnace nozzles (not shown) where it is injected into the blast furnace.
In this way, the hydrogen and carbon monoxide remaining in the top gas are also used effectively in the blast furnace. About 1/2 to 3 cubic feet (14.2 to 85 cm3) of gas is used to inject each pound (454 g) of charcoal,
The invention can be modified by heating the compressed and dry gas exiting dryer 38 to a temperature of up to about 800 F (427 C) to remove any excessive heat load on the blast furnace. In addition, the compressed top gas can be scrubbed by any suitable conventional method for removing carbon dioxide.
Removal of carbon dioxide improves the efficiency of the blast furnace because carbon is needed to reduce carbon dioxide to carbon monoxide. The drawing shows schematically provisions! -
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conventional tifs 42 and 43 to preheat the gas and eliminate! ' carbon dioxide.
Likewise, compressed and dried air in a conventional manner can be used in place of the blast furnace top gas to entrain the coal particles to the blast furnace.
Now here is a specific example of the practice of the present invention!
A blast furnace is used with a 23-foot (7 metros) diameter coil with a hot blast current of 65 * 000 cubic feet per minute (1840 cubic meters) at a temperature of about 1650 G (899 * VS)
. Approximately 16 tons of hot metal are produced per day with a coke consumption of about 1260 pounds (570 kg) per ton of hot metal. This operation provides approximately 90,000 cubic feet / minute (2540 a3) of top gas at a pressure of approximately 9 pounds per square inch (0.6 kg / cm2). Maple Creek charcoal of less than 1/2 inch (1.27 cm) is used for infection and this charcoal is dried to a moisture content of 10 to 3% at 10 tonnes / hour in a fluidized bed dryer.
The drying atmosphere is maintained at 250 ° F (121 C) by controlling the amount of old man gas introduced into the dryer. The top gas coming out of the blast furnace is at a temperature of 410 F (210 C).
The flow rate of gas to the dryer is adjusted so that approximately 17,500 cubic feet / minute (446 m3) of top gas flows into the dryer. The remainder of the top gas bypasses the dryer and is combined with the moisture laden top gas exiting the cyclone. About 400 cubic feet / minute (11.3 m3) of this top gas is taken, compressed to about 100 pounds / square inch (7 kg / cm3) and then dried in a conventional silica gel dryer. up to a dew point of 10 F (-12.2 C).
Gas is used to inject 9.28 tons / hour of dried and pulverized coal into the blast furnace.
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The advantages of the process of the invention appear from the above description. Using blast furnace top gas as a drying agent eliminates the need for an external heat source,
In addition, no additional equipment. is required to purify the gas leaving the dryer then. that it can be combined with the top gas & rd which bypasses the dryer and pulls thus treated by the conventional equipment of blast furnace installations * The risk of explosion usually associated with the storage of dried and pulverized coal is eliminated by using an atmosphere of top gas in Tank Storage tanks.
bout In addition, the gas used for injection is compatible with the blast furnace process.
Of course, the invention is not limited to the embodiment described with reference to the accompanying drawing, to which changes and modifications can be made without departing from its scope.
R E V E E D I C A T I O N S.
1. Process for preparing coal to be injected into the tuyeres of a blast furnace, characterized in that coal fines are fed to a fluidized bed dryer, blast furnace top gas is introduced into the dryer. to thin the fines, the sensible heat of this gas is used for. the moisture is removed from the coal, the dried coal is discharged from the dryer, the dried coal is sorted to separate the undersized particles suitable for injection, and the oversized particles are pulverized for re-sorting.