Usine d'agglomération | Eurotherm Limited

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La fonction des installations d’agglomération est d’alimenter les hauts fourneaux en un mélange de minerais mixtes, fondants et coke partiellement « cuit » ou aggloméré. Sous cette forme, les matières se mélangent efficacement dans le haut-fourneau et permettent de produire du fer de manière plus uniforme et contrôlable. La Figure 1 est un diagramme simplifié d’une installation d’agglomération.

Les matières entrent dans l’installation à partir des cuves de stockage. Elles sont mélangées selon les proportions correctes à l’aide de trémies de pesage, une par cuve de stockage. Le pesage est continu, tout comme l’ensemble du processus. Les matières pesées passent sur un tapis transporteur jusqu’au tambour malaxeur où l’eau est ajoutée manuellement ou selon un pourcentage calculé du poids des matières pénétrant dans le tambour.

La teneur en humidité de la coke est mesurée dans la trémie d’alimentation par rouleau bande pour réguler le débit d’eau secondaire. La perméabilité du mélange est également mesurée et utilisée pour modifier la quantité d’eau requise.

Le mélange de matières est alimenté sur la bande d’agglomération à partir de la trémie grâce à un alimentateur à tambour. La hauteur du lit est définie et maintenue constante en ajustant la plaque régulatrice qui est équipée de sondes pour détecter la profondeur des matières et régler automatiquement la vitesse de l’alimentateur à tambour. La quantité de matière dans l’alimentateur à tambour lui-même est maintenue constante grâce à un ajustement automatique des débits d’alimentation à partir des différentes cuves de matière premières. (Figure 1 Diagramme simplifié d’une installation de frittage)

The moisture content of the coke is measured in the strand roll feed hopper and used to trim the secondary water flow rate. The mix permeability is also measured and used to modify the amount of water required.

The mix material is fed onto the strand from the hopper by a roll feeder. The bed depth is set and kept constant by adjusting the cut-off plate which is fitted with probes to sense the depth of material and automatically vary the roll feeder speed. The quantity of material in the feed hopper itself is held constant by automatic adjustment of the feed rates from the individual raw material bins.

Agglomération

Le mélange brut est chauffé par la hotte d’allumage, qui est alimentée par un mélange de gaz de cokerie, gaz de haut fourneau et parfois gaz naturel. La valeur calorifique du mélange et la température de consigne de la hotte sont contrôlées. Un système de contrôle séparé est fourni pour maintenir une pression fixe dans la hotte en réglant les clapets des caissons d’admission d’air situés immédiatement sous la hotte d’allumage.

La bande d’agglomération est un tapis transporteur mobile d’aggloméré chaud, qui continue à « cuire » après avoir quitté la hotte et où l’air est éliminé du frittage par un ventilateur de tirage pour bande.

Une partie importante du processus d’agglomération est la cuisson (« burn-through »). Il s’agit du point où la couche d’agglomération a complètement brûlé sur toute sa section. Il est détecté par des sondes thermiques sous le lit de frittage. La cuisson doit se produire après la hotte d’allumage, mais pas trop tôt. Le tirage sur la bande est maintenu à une valeur prédéfinie en contrôlant des auvents principaux de ventilation, en fonction des mesures de la pression dans le conduit de ventilation principale. Ceci régit la valeur à laquelle se produit la cuisson.

Contrôle de l’humidité du tambour malaxeur

La quantité d’eau primaire ajoutée est proportionnelle au poids du mélange brut pénétrant dans le tambour malaxeur. Les modules de commande d’automatisation Eurotherm sont parfaitement adaptés pour effectuer ce contrôle, comme indiqué dans la Figure 2. (Figure 2 Contrôle de l’humidité du tambour malaxeur)

Le point de consigne de l’alimentation en eau secondaire est souvent déterminé comme une proportion de la PV du tapis peseur du mélange brut. Pour une meilleure précision, les mesures de l’appareil de mesure de l’humidité sont utilisées pour réguler le rapport matériau/eau. Ceci permet de corriger le débit de l’eau en fonction de la teneur en humidité mesurée sur le mélange brut.

Un contrôle en cascade n’est pas toujours utilisé mais comme la boucle de débit d’eau répond plus vite que la boucle d’humidité, il produit de meilleurs résultats.

Manutention d’agglomération

Après la fin de la bande, l’aggloméré passe par un concasseur à cylindres dentés et les tamis chauds. Puis, il est transféré jusqu’aux refroidisseurs circulaires tournants. Plusieurs ventilateurs sont généralement utilisés pour le refroidissement et la vitesse de refroidissement est déterminée par les facteurs suivants :

Vitesse de la bande d’agglomération
Hauteur du lit

Les fines éliminées par les tamis chauds sont acheminées jusqu’aux cuves de fines de retour.

Après le refroidissement, le frittage est transféré dans le silo d’évacuation. A ce stade, le niveau est contrôlé par le débit de sortie variable de l’alimentation (généralement des vibros).

L’aggloméré arrive ensuite dans la zone de criblage froid, où il passe par des concasseurs et des tamis pour produire des particules dont les dimensions sont spécifiques. L’aggloméré qui n’atteint pas la taille requise passe au-dessus d’un tapis peseur et retourne avec les fines chaudes dans la cuve de fines de retour.

La différence entre le poids des fines froides et le poids de l’ensemble des fines produites donne une mesure des fines chaudes. Toute variation anormale du taux de production de fines de retour chaudes et froides indique la possibilité d’une anomalie dans l’installation.

Les facteurs suivants peuvent affecter le taux de production des fines :

Contrôle du mélange
Taille des particules
Composition chimique
Poids
Teneur en humidité
Hauteur du lit
Température et pression de la hotte d’allumage
Tamis chauds

Deux propriétés importantes de l’aggloméré sont l’alcalinité, qui est contrôlée par la quantité de calcaire, et la force, qui est contrôlée par la teneur en coke.

L’aggloméré est maintenant prêt pour être utilisé dans le haut-fourneau. Les tapis transporteurs acheminent le matériau jusqu’à l’aire de stockage des hauts fourneaux, où il est ajouté à d’autres matériaux pour former la charge des hauts fourneaux.

Contrôle de la température de la hotte d’allumage

La Figure 3 présente la mise en œuvre du contrôle de la température de la hotte d’allumage avec des options pour le rapport de contrôle. (Figure 3 Contrôle de la température de la hotte d’allumage)

Avec le contrôle de température de l’air à proportion constante, la demande de température fournit un point de consigne pour le débit d’air. Le combustible suit le débit d’air selon un rapport constant ce qui rend cette méthode énergétiquement efficace.

D’un autre côté, avec le contrôle de température de l’air à proportion variable, le débit d’air est fixe et la sortie du contrôleur de la température de la hotte (le signal de demande de chaleur) renseigne le réglage du point de consigne du rapport du contrôleur de gaz. Cette méthode est généralement utilisée quand il y a une source de combustible bon marché immédiatement disponible, comme le gaz des hauts fourneaux.

Contrôle de la pression de la hotte d’allumage

Ceci est généralement effectué en modulant la position des clapets dans les caissons d’admission sous la hotte d’allumage. Un contrôleur PID mono-boucle est généralement utilisé pour maintenir automatiquement la pression à la valeur souhaitée.

Contrôle de la valeur calorifique du gaz combustible de la hotte d’allumage

Le gaz des hauts fourneaux et le gaz de cokerie sont utilisés pour alimenter les brûleurs de la hotte d’allumage. La valeur calorifique du combustible est contrôlée par une boucle de régulation séparée pour assurer une valeur constante. Si la bande d’agglomération s’arrête, un signal numérique force la hotte d’allumage dans un « état d’allure minimale » et l’y maintient jusqu’au redémarrage de la bande. (Figure 4 Contrôle de la valeur calorifique du gaz combustible de la hotte d’allumage)

Il est plus facile de conserver la température de la hotte d’allumage constante si la valeur calorifique du combustible est contrôlée pour rester dans des limites prédéfinies, environ 4 000 – 6 000 kJ/m3. Un mélange gaz de cokerie / gaz de haut fourneau permet d’obtenir cette valeur calorifique. La Figure 4 présente la stratégie de contrôle de la valeur calorifique.

Contrôle du point de cuisson

Idéalement, le point de cuisson devrait se situer aussi près que possible du bout de la chaîne d’agglomération. Il est contrôlé en modifiant la vitesse de la bande d’agglomération. Le point de cuisson dépend d’un certain nombre de variables, comme la hauteur du lit d’agglomération, la teneur en eau et la qualité de l’aggloméré. (Figure 5 Contrôle du point de cuisson)

La vitesse de la bande est contrôlée manuellement ou en mesurant les températures des gaz de combustion comme une indication du point de cuisson. Si la cuisson se produit trop tôt, la température moyenne des gaz de combustion augmente. Si elle se produit trop tard, la température moyenne des gaz de combustion diminue et la vitesse de la bande est réduite pour compenser.

Les températures des caissons d’admission d’air peuvent être utilisées pour améliorer la surveillance et sont ajoutées comme une correction du point de consigne. La figure 5 présente ce concept dans la stratégie de contrôle.

Contrôle de l’aspiration du ventilateur principal et de la surchauffe des gaz de combustion

L’aspiration produite par le ventilateur principal est réglée par des auvents situés à proximité de l’entrée d’air du ventilateur et qui sont contrôlés par un contrôleur d’aspiration du ventilateur. Si la température des gaz de combustion dépasse une limite de fonctionnement sûre, un sélecteur permet au contrôleur de surchauffe des gaz de combustion de positionner les auvents.

Contrôle de la vitesse du refroidisseur

Après avoir quitté la bande d’agglomération, le frittage chaud est refroidi sur un refroidisseur rotatif.
La vitesse du refroidisseur tournant est contrôlée pour correspondre à la demande de la bande d’agglomération définie par la hauteur du lit et la vitesse de la bande.

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