Horno de cuba y procedimiento para operar un horno de cuba.

Procedimiento para operar un horno de cuba (10), en el que una zona superior (14) del horno de cuba

(10) se carga con materias primas que bajo la influencia de la gravedad descienden en el horno de cuba, fundiéndose y/o reduciéndose al menos en parte una parte de las materias primas bajo el efecto de la atmósfera que existe dentro del horno de cuba, e introduciéndose en una zona inferior (18) del horno de cuba (10) a través de al menos una abertura de introducción inferior (32) un gas de tratamiento que influye al menos en parte en la atmósfera que existe dentro del horno de cuba (10), modulándose la introducción del gas de tratamiento de manera dinámica de modo que, en caso de la modulación, las variables de operación presión p1 y/o caudal V1, se varían al menos temporalmente dentro de un intervalo de tiempo de ≤ 40 s, caracterizado por que a través de al menos una abertura adicional (42) separada de la abertura de introducción inferior (32) se introduce un gas agregado, cuyas variables de operación presión p2 y/o caudal V2 se varían al menos temporalmente de modo que en el interior (34) del horno de cuba (10) aumentan al menos en parte la presión p1 y/o el caudal V1, siendo válido 0,1 ≤ d/h ≤ 1,0 para una separación d entre la abertura de introducción inferior (32) y la abertura adicional (42) con respecto a una altura h entre la abertura de introducción inferior (32) y una abertura de salida superior (44) del horno de cuba (10).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/057624.

Solicitante: THYSSENKRUPP AT.PRO TEC GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: ALTENDORFER STRASSE 120 45143 ESSEN ALEMANIA.

Inventor/es: KONIG, GERD, KÖNIG,Wolfram, HELDT,Hans-Heinrich, SENK,Dieter Georg, BABICH,Alexander, GUDENAU,HEINRICH-WILHELM.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ILUMINACION; CALENTAMIENTO; HORNOS; ESTUFAS > HORNOS, ESTUFAS, HOGARES O RETORTAS DE DESTILACION,... > Hornos de cuba u hornos verticales similares o con... > F27B1/16 (Disposición de las toberas)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ILUMINACION; CALENTAMIENTO; HORNOS; ESTUFAS > PARTES CONSTITUTIVAS O ACCESORIOS DE LOS HORNOS,... > F27D17/00 (Dispositivos para la utilización del calor perdido (cambiadores de calor en sí F28 ); Dispositivos para la utilización o eliminación de los gases residuales (eliminación de humo en general B08B 15/00))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > FABRICACION DEL HIERRO O DEL ACERO (tratamiento preliminar... > C21B7/00 (Altos hornos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > FABRICACION DEL HIERRO O DEL ACERO (tratamiento preliminar... > Fabricación de hierro fundido en alto horno > C21B5/06 (Utilizando los gases de salida de alto horno)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ILUMINACION; CALENTAMIENTO; HORNOS; ESTUFAS > HORNOS, ESTUFAS, HOGARES O RETORTAS DE DESTILACION,... > Hornos de cuba u hornos verticales similares o con... > F27B1/26 (Disposición de los dispositivos de control)

PDF original: ES-2534742_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Horno de cuba y procedimiento para operar un horno de cuba La invención se refiere a un horno de cuba y a un procedimiento para operar un horno de cuba que, por ejemplo, se puede utilizar como un alto horno, un horno de cúpula, un horno de fusión imperial o un horno de incineración de basuras.

Para la producción de masa fundida primaria de hierro se utiliza principalmente un horno de cuba configurado como alto horno como unidad principal, teniendo otros procedimientos sólo una parte correspondiente de sólo aproximadamente un 5 %. Este horno de cuba puede funcionar según el principio de contracorriente. Materias primas como lecho de fusión y coque se cargan en la zona superior del horno de cuba del tragante y descienden en el horno de cuba hacia abajo. En una zona inferior del horno (nivel de molde de soplado) se introduce mediante soplado un gas de tratamiento (el denominado viento en cada caso con un volumen de 800-1 100 m3/tRE según el tamaño del horno) a través de moldes de soplado en el horno. A este respecto, el viento, en cuyo caso se trata habitualmente de aire calentado previamente en calentadores de viento hasta aproximadamente 1000 a 1300 º C, reacciona con el coque, generándose, entre otras cosas, monóxido de carbono. El monóxido de carbono sube en el horno y reduce los óxidos de hierro contenidos en el lecho de fusión y compuestos de hierro adicionales.

Además, habitualmente se introducen conjuntamente mediante soplado agentes reductores de sustitución con, por ejemplo, 100-200 kg/tRE (por ejemplo, carbonilla, aceite, gas natural o plástico) en el horno, lo que requiere la generación de gas de reducción.

Adicionalmente a la reducción de los minerales de hierro, las materias primas se derriten debido al calor generado en los procesos químicos que se producen en el horno de cuba. Sin embargo, la distribución de gas por la sección transversal del horno de cuba no es uniforme. Así, en el centro del horno de cuba se forma el denominado "hombre muerto", mientras que los procesos relevantes tal como la gasificación (reacción de oxígeno con coque o agentes reductores de sustitución para dar monóxido de carbono y dióxido de carbono) sólo se realizan en la denominada zona de remolino que es una zona por delante de un molde de soplado, esto es, que con respecto a la sección transversal del horno sólo está situada en una zona de borde. La zona de remolino tiene una profundidad hasta el centro de horno de aproximadamente 1 m y un volumen de aproximadamente 1, 5 m3. Habitualmente están dispuestos en el nivel de molde de soplado varios moldes de soplado por la circunferencia de modo que la zona de remolino formada por delante de cada molde de soplado se solapa con las zonas de remolino formadas a la izquierda y a la derecha o se sitúan en proximidad unas de otras de modo que la zona activa se da fundamentalmente mediante una zona en forma de anillo circular. En la operación del horno de cuba se forma la denominada "raceway" o zona de remolino.

Además, el viento caliente se puede enriquecer habitualmente con oxígeno para intensificar los procesos que se acaban de describir (la gasificación en la zona de remolino, la reducción de los minerales de hierro) , lo que conduce a un aumento del rendimiento del horno de cuba. A este respecto, por ejemplo, el viento caliente se puede enriquecer con oxígeno antes de la introducción, o también se puede alimentar oxígeno puro, pudiendo preverse para la alimentación independiente una denominada lanza, es decir, un tubo que, por ejemplo, se extiende dentro del molde de soplado, que también es una parte tubular, y desemboca dentro del molde de soplado en el horno. En particular en el caso de hornos altos modernos que se operan con una tasa de coque baja, el viento caliente se enriquece con un grado correspondientemente alto de oxígeno. Por otro lado, mediante la adición de oxígeno aumentan los costes de producción de modo que la eficacia de un horno de cuba moderno no se puede aumentar simplemente mediante una concentración de oxígeno aumentada correspondientemente cada vez más.

Además, es conocido que la eficacia, esto es, el rendimiento de un horno de cuba moderno, está correlacionada con la denominada gasificación en el horno de cuba. Esto se refiere en general a cómo de bien funciona la gasificación en la zona de remolino, la reducción de los minerales de hierro y, en general, el paso de la fase gaseosa que existe en el horno de cuba desde el nivel de molde de soplado hacia arriba hasta el tragante, donde se evacua entonces el denominado gas de alto horno. Un indicio de una gasificación mejor es, por ejemplo, una pérdida de presión lo menor posible en el horno.

Por el documento WO 2007/054308 A2 es conocido operar un horno de cuba configurado de manera correspondiente de modo que el gas de tratamiento introducido en la zona inferior del alto horno se pulsa en intervalos temporales breves. La presión y/o el caudal del gas de tratamiento se varían dentro de un intervalo de tiempo inferior a 40s, por lo que se mejora la gasificación del horno de cuba y, con ello, la eficacia del horno de cuba. Además, el gas de tratamiento se puede ramificar antes de la introducción con diferentes presiones a los moldes de soplado diferentes en el nivel de molde de soplado para poder ajustar diferentes condiciones marginales en diferentes sectores del nivel de molde de soplado.

Sin embargo, existe una necesidad constante de mejorar adicionalmente la eficacia del horno de cuba.

El objetivo de la invención es crear un procedimiento y un horno de cuba con una eficacia mejorada.

La solución para el objetivo se realiza según la invención mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1 y un horno de cuba con las características de la reivindicación 10. Configuraciones ventajosas de la invención se indican en las reivindicaciones dependientes.

En el procedimiento según la invención para operar un horno de cuba se carga una zona superior del horno de cuba con materias primas que bajo la influencia de la gravedad descienden en el horno de cuba. Una parte de las materias primas se funde y/o se reduce al menos en parte bajo el efecto de la atmósfera que existe dentro del horno de cuba. En una zona inferior del horno de cuba se introduce a través de al menos una abertura de introducción inferior un gas de tratamiento que influye al menos en parte en la atmósfera que existe dentro del horno de cuba. La introducción del gas de tratamiento inferior se modula de manera dinámica de modo que, en caso de la modulación, las variables de operación, la presión p1 y/o el caudal VÌ 1, se varían al menos temporalmente dentro de un intervalo de tiempo de â 40 s, en particular de â 20 s, preferiblemente de â 5 s y, de manera especialmente preferible, de â 1

s. Según la invención se introduce a través de al menos una abertura adicional separada de la abertura de introducción inferior un gas agregado, cuyas variables de operación, la presión p2 y/o el caudal VÌ 2, se varían al menos temporalmente. La variación de las variables de operación del gas agregado y/o del gas de alto horno se realiza según la invención de modo que, en el interior del horno de cuba, la presión p1 y/o el caudal VÌ 1 aumentan al menos en parte. Para una separación d entre la abertura de introducción inferior y la abertura adicional con respecto a una altura h entre la abertura de introducción inferior y una abertura de salida superior del horno de cuba es válido 0, 1 â d/h â 1, 0. Preferiblemente se introduce un gas de alto horno a través de un conducto de gas de alto horno conectado con el interior del horno de cuba para la evacuación de productos de reacción gaseosos, cuyas variables de operación, la presión p3 y/o el caudal VÌ 3, se varían... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para operar un horno de cuba (10) , en el que una zona superior (14) del horno de cuba (10) se carga con materias primas que bajo la influencia de la gravedad descienden en el horno de cuba, fundiéndose y/o reduciéndose al menos en parte una parte de las materias primas bajo el efecto de la atmósfera que existe dentro del horno de cuba, e introduciéndose en una zona inferior (18) del horno de cuba (10) a través de al menos una abertura de introducción inferior (32) un gas de tratamiento que influye al menos en parte en la atmósfera que existe dentro del horno de cuba (10) , modulándose la introducción del gas de tratamiento de manera dinámica de modo que, en caso de la modulación, las variables de operación presión p1 y/o caudal VÌ 1, se varían al menos temporalmente dentro de un intervalo de tiempo de â 40 s, caracterizado por que a través de al menos una abertura adicional (42) separada de la abertura de introducción inferior (32) se introduce un gas agregado, cuyas variables de operación presión p2 y/o caudal VÌ 2 se varían al menos temporalmente de modo que en el interior (34) del horno de cuba (10) aumentan al menos en parte la presión p1 y/o el caudal VÌ 1, siendo válido 0, 1 â d/h â 1, 0 para una separación d entre la abertura de introducción inferior (32) y la abertura adicional (42) con respecto a una altura h entre la abertura de introducción inferior (32) y una abertura de salida superior (44) del horno de cuba (10) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que se evacua un gas de alto horno a través de un conducto de gas de alto horno (50) conectado con el interior (34) del horno de cuba (10) para la evacuación de productos de reacción gaseosos, cuyas variables de operación presión p3 y/o caudal VÌ 3 se varían al menos temporalmente de modo que en el interior (34) del horno de cuba (10) aumentan al menos en parte la presión p1 y/o el caudal VÌ 1.

3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 o 2, en el que la introducción del gas agregado y/o la evacuación del gas de alto horno se modulan de manera dinámica de modo que, en caso de la modulación, las variables de operación presión p2 y/o caudal VÌ 2 y/o presión p3 y/o caudal VÌ 3 se varían al menos temporalmente dentro de un intervalo de tiempo de â 40 s.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que para una separación d entre la abertura de introducción inferior (32) y la abertura adicional (42) con respecto a una altura h entre la abertura de introducción inferior (32) y una abertura de salida superior (44) del horno de cuba (10) es válido 0, 25 â d/h â 1, 0.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la modulación del gas de tratamiento y/o del gas agregado y/o del gas de alto horno se realiza de forma casi periódica o de forma periódica o de forma armónica, siendo válido para la duración de período T 40 s ⥠T ⥠60 ms.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la modulación del gas de tratamiento y/o del gas agregado y/o del gas de alto horno se realiza a modo de pulsación, siendo válido para un ancho de pulso Ï de un pulso 5 s â¥Ï > 1 ms.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que se varían las presiones p1 y/o p2 y/o p3 y/o los caudales VÌ 1 y/o VÌ 2 y/o VÌ 3 de modo que dentro del horno de cuba se produce una oscilación solapada con una diferencia de fase Ï de -Ï?/2 âÏâÏ?/2.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el gas agregado tiene gas de tratamiento y/o gas de alto horno que sale en un extremo superior (44) del horno de cuba (10) .

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la amplitud de las presiones p1 y/o p2 y/o p3 y/o de los caudales VÌ 1 y/o VÌ 2 y/o VÌ 3 con respecto al valor medio asciende a de un 10 % a un 1000 %.

10. Horno de cuba con un dispositivo (60) para cargar una zona superior (14) del horno de cuba (10) con materias primas, al menos una abertura de introducción inferior (32) para la introducción de un gas de tratamiento en una zona inferior (18) del horno de cuba (10) para fundir y/o reducir al menos en parte una parte de las materias primas bajo el efecto de la atmósfera que existe dentro del horno de cuba (10) , y un dispositivo de control (38) que está ajustado de modo que las variables de operación presión p1 y/o caudal VÌ 1 del gas de tratamiento, experimentan una variación dentro de un intervalo de tiempo de â 40 s, caracterizado por que está prevista al menos una abertura adicional (42) separada de la abertura de introducción inferior (32) para la introducción de un gas agregado, estando previsto un dispositivo de control adicional (52) que está ajustado de modo que las variables de operación presión p2 y/o caudal VÌ 2 del gas agregado, se varían al menos temporalmente de modo que en el interior (34) del horno de cuba (10) aumentan al menos en parte la presión p1 y/o el caudal VÌ 1, siendo válido 0, 1 â d/h â 1, 0 para una separación d entre la abertura de introducción inferior (32) y la abertura adicional (42) con respecto a una altura h entre la abertura de introducción inferior (32) y una abertura de salida superior (44) del horno de cuba (10) .

11. Horno de cuba según la reivindicación 10, caracterizado por que está previsto un conducto de gas de alto horno (50) conectado con el interior (34) del horno de cuba (10) para la evacuación de productos de reacción gaseosos de un gas de alto horno, estando previsto un dispositivo de control de tragante (54) que está ajustado de modo que las variables de operación presión p3 y/o caudal VÌ 3 del gas de alto horno, se varían al menos temporalmente de modo que en el interior (34) del horno de cuba (10) aumentan al menos en parte la presión p1 y/o

Ì

el caudal V1.

12. Horno de cuba según las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado por que para una separación d entre la abertura de introducción inferior (32) y la abertura adicional (42) con respecto a una altura h entre la abertura de 5 introducción inferior (32) y una abertura de salida superior (44) del horno de cuba (10) es válido 0, 25 â d/h â 1, 0.

13. Horno de cuba según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado por que una abertura de salida superior (44) del horno de cuba (10) está conectada a la abertura adicional (42) a través del conducto de tragante (50) para la devolución de gases de alto horno. 10

14. Horno de cuba según una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado por que está previsto un conducto de inmersión que se sumerge en el interior (34) del horno de cuba (10) y forma la abertura adicional (42) a una altura definida del horno de cuba (10) .