Épuration du gaz de haut fourneau : Évolution due à la contre‐pression et à l’optimisation énergétique

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Auteur(s)

Patrick DHELFT : Ingénieur de l’Institut Catholique d’Arts et Métiers de Lille ICAM - Chef du service Fonte SOFRESID

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INTRODUCTION

Le gaz qui sort du haut fourneau circule à contre‐courant de la charge. Les matières qui la composent ont subi des contraintes sévères lors des manutentions précédant l’enfournement et contiennent encore des poussières malgré un ultime criblage. Ce gaz, qui est récupéré et revalorisé comme combustible, doit donc subir une épuration.

Seul l’aspect technologique sera abordé dans ce texte, l’aspect théorique étant traité de façon exhaustive dans la rubrique Séparation physique de phases [A 5 550] du traité Génie des procédés.

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https://doi.org/10.51257/a-v1-m7422

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Nécessité de l’épuration

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3. Évolution due à la contre‐pression et à l’optimisation énergétique

3.1 Évolution

Le haut fourneau a subit un développement sans précédent durant lequel la dimension et la productivité ont crû simultanément. L’énergie nécessaire pour le soufflage a donc beaucoup augmenté ainsi que la production de gaz à forte pression, puisque l’on produit environ 1,4 Nm³ de gaz par Nm³ de vent.

Il est apparu souhaitable de tenter de récupérer l’énergie potentielle du gaz pour améliorer le bilan énergétique de l’unité. Les précurseurs furent la Société Neu‐Sofrair en France, Cockerill en Belgique avec le turbinier suisse BBC, ces derniers abandonnant assez rapidement, et les russes avec la machine Goubt. Le problème est difficile, puisque la température du gaz varie en permanence et que la pression est liée à la marche du haut fourneau. De plus, le gaz est sale, donc dangereux pour la turbine. L’approche du problème fut différente pour les deux pionniers avec cependant un point commun, tous deux placèrent la turbine après l’épuration humide.

Neu utilisant une turbine centripète, où la vitesse différentielle du gaz et de la roue est faible, choisit de laisser le gaz se condenser et même d’injecter de l’eau pour laver la turbine, ce qui complétait l’épuration ; les Soviétiques choisirent la turbine axiale au rendement supérieur mais plus fragile. Dans ce système le gaz est séché par échauffement, par combustion partielle, ce qui diminue encore le pouvoir calorifique d’un gaz déjà pauvre.

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3.2 Réalisations industrielles

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3.2.1 Société Neu‐Sofrair

La première turbine de 8 000 kW fut installée chez Kawasaki (Mizushima n^o 2) et fut suivie de plusieurs autres jusqu’à 14 500 kW (Kobe Steel Kakogawa n^o 3) [2].

Exprimé en terme d’énergie de soufflage, la turbine récupère de 20 % (Mizushima) à 45 % (Usinor Thionville). La turbine avec condensation a aussi l’avantage de parfaire l’épuration du gaz. Par exemple, une turbine installée après...

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