DISPOSITIVO DE CARGA ROTATIVO PARA UN HORNO DE CUBA PROVISTO DE UN SISTEMA DE ENFRIAMIENTO.
Dispositivo de carga rotativo (10) para un horno de cuba provisto de un sistema de enfriamiento (12;
112; 212; 312; 412; 512; 612),
en el que dicho dispositivo de carga rotativo comprende un soporte rotativo (14) para unos medios de distribución rotativos y un alojamiento estacionario (18) para dicho soporte rotativo; y
en el que dicho sistema de enfriamiento comprende un circuito de enfriamiento rotativo (30; 130; 230; 330; 430; 530; 630) fijado en rotación con dicho soporte rotativo y un circuito de enfriamiento estacionario (32; 632) en dicho alojamiento estacionario;
caracterizado porque presenta
un dispositivo de transferencia de calor (40; 140; 240; 340; 440; 540; 640) que incluye un elemento de transferencia de calor estacionario (44; 144; 244; 344; 444; 544; 644) configurado para enfriarse mediante un fluido de enfriamiento que fluye a través de dicho circuito de enfriamiento estacionario y que incluye un elemento de transferencia de calor rotativo (42; 142; 242; 342; 442; 542; 642) configurado para calentarse mediante un fluido de enfriamiento separado que se hace circular en dicho circuito de enfriamiento rotativo, estando dispuestos dichos elementos de transferencia de calor en relación enfrentada y presentando entre los mismos una zona de transferencia de calor (146; 246; 346; 446; 546; 646) para conseguir la transferencia de calor mediante convección y/o radiación a través de dicha zona sin mezclar dichos fluidos de enfriamiento separados
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2006/066995.
Solicitante: PAUL WURTH S.A..
Nacionalidad solicitante: Luxemburgo.
Dirección: 32 RUE D'ALSACE,1122 LUXEMBOURG.
Inventor/es: LONARDI, EMILE, HUTMACHER, PATRICK, THILLEN, GUY, LOUTSCH, JEANNOT, TOCKERT,PAUL.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 21 de Abril de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C21B7/20 QUIMICA; METALURGIA. › C21 METALURGIA DEL HIERRO. › C21B FABRICACION DEL HIERRO O DEL ACERO (tratamiento preliminar de mineral de hierro o de chatarra C22B 1/00). › C21B 7/00 Altos hornos. › con dispositivos para distribuir la carga de mineral y fundente.
- F27B1/20 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F27 HORNOS; APARATOS DE DESTILACIÓN. › F27B HORNOS, ESTUFAS, HOGARES O RETORTAS DE DESTILACION, EN GENERAL; APARATOS DE SINTERIZACION A CIELO ABIERTO O APARATOS SIMILARES (aparatos de combustión F23; calefacción eléctrica H05B). › F27B 1/00 Hornos de cuba u hornos verticales similares o con un predominio vertical (para el precalentamiento, la cocción, la calcinación o el enfriamiento de la cal, magnesia o dolomita C04B 2/12). › Disposición de los dispositivos de carga.
- F27D3/10 F27 […] › F27D PARTES CONSTITUTIVAS O ACCESORIOS DE LOS HORNOS, ESTUFAS, HOGARES O RETORTAS DE DESTILACION, EN LA MEDIDA EN QUE SON COMUNES A MAS DE UN TIPO DE HORNO (aparatos de combustión F23; calefacción eléctrica H05B). › F27D 3/00 Carga; Descarga; Manipulación de las cargas (sistemas transportadores caracterizados por su aplicación a fines particulares no previstos en otras partes B65G 49/00; desplazamiento de las cargas en un horno F27B 9/14). › Carga directa por tolvas o canalones.
- F27D9/00 F27D […] › Refrigeración de los hornos o de las cargas que se hallan dentro de aquéllos (F27D 1/00, F27D 3/00 tienen prioridad).
Clasificación PCT:
Fragmento de la descripción:
Dispositivo de carga rotativo para un horno de cuba provisto de un sistema de enfriamiento.
Introducción
La presente invención se refiere en general a un sistema de enfriamiento que equipa a un dispositivo de carga rotativo dispuesto en un horno de cuba tal como un alto horno metalúrgico.
En la actualidad, muchos hornos de cuba metalúrgicos, en particular los altos hornos, están provistos de un dispositivo de carga rotativo para alimentar material de carga al interior del horno. Un dispositivo de carga rotativo de este tipo está dispuesto normalmente en el tragante del horno y por tanto está expuesto por lo menos parcialmente a las altas temperaturas existentes dentro del horno durante el funcionamiento. Por consiguiente, es importante un enfriamiento eficaz de las partes expuestas del dispositivo de carga y especialmente de sus componentes de engranaje y accionamiento con el fin de evitar un daño, reducir las intervenciones de mantenimiento y aumentar la vida útil del dispositivo de carga. Existe una dificultad particular a la hora de llevar de manera eficaz el calor desde las partes rotativas del dispositivo de carga que en general son las más expuestas al calor del horno.
Un enfoque conocido para enfriar un dispositivo de carga consiste en inyectar un gas de enfriamiento inerte en el alojamiento del dispositivo de carga a una presión que supera la presión de funcionamiento en el tragante. Aunque presenta la ventaja de reducir la acumulación de polvo dentro del dispositivo de carga, este enfoque presenta una eficacia de enfriamiento muy limitada. Este enfoque se ha descrito por ejemplo en el documento JP 55 021577 A.
El documento EP 0 116 142 da a conocer un aparato de enfriamiento por agua para un dispositivo de carga de un horno de cuba, particularmente para un dispositivo de carga que presenta un conducto rotativo con inclinación variable. Este aparato de enfriamiento comprende un tanque de alimentación anular que está unido a la parte superior de una carcasa rotativa y puede moverse con la carcasa. El tanque está provisto de por lo menos una abertura mediante la que el agua se alimenta por gravedad desde el tanque a través de múltiples serpentines de enfriamiento colocados alrededor de una camisa rotativa. Un tanque colector recibe el agua que fluye desde los serpentines. La camisa rotativa soporta el conducto rotativo y también actúa como estructura de separación entre el interior del horno y las partes componentes del dispositivo de carga. Este aparato de enfriamiento por agua proporciona una eficacia de enfriamiento mejorada de manera significativa a través de enfriamiento por gas inerte. Sin embargo, una desventaja de este aparato de enfriamiento se debe al hecho de que el circuito de agua de enfriamiento requerido está parcialmente abierto respecto al entorno, es decir, en el tanque de alimentación y el tanque colector. Por consiguiente, ocurre que se contamina el agua de enfriamiento, por ejemplo: con partículas finas y polvo del horno. Por tanto, se requiere una instalación especial para el tratamiento de agua de enfriamiento utilizada. Utilizando inyección de gas inerte puede reducirse este problema, pero no eliminarse completamente.
El documento WO99/28510 describe un dispositivo que presenta una junta rotativa en forma de anillo con una parte en forma de anillo fija y una parte en forma de anillo rotativa para suministrar líquido de enfriamiento a serpentines de enfriamiento rotativos. La mejora según el documento WO99/28510 consiste esencialmente en alimentar la parte fija de la junta rotativa con líquido de enfriamiento en exceso, de modo que se produzca un flujo de escape. Este flujo de escape pasa por una ranura de separación entre la parte fija y la rotativa de la junta rotativa para formar una junta de líquido en esta ranura. Como resultado, se elimina o reduce de manera significativa la contaminación del líquido de enfriamiento. Sin embargo, esta solución requiere una construcción de junta en forma de anillo relativamente elaborada y por tanto cara. Desafortunadamente, los elementos de junta están sometidos a un desgaste considerable y por tanto requieren una sustitución frecuente y que requiere mucho trabajo.
Objetivo de la invención
Por consiguiente, el objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un sistema de enfriamiento eficaz que equipa a un dispositivo de carga rotativo para un horno de cuba, que elimina la necesidad de una junta compleja, cara y propensa a mantenimiento entre la parte estacionaria y la rotativa del dispositivo de carga:
Descripción general de la invención
Para conseguir este objetivo, la presente invención propone un dispositivo de carga rotativo para un horno de cuba, que está provisto de un sistema de enfriamiento, en el que el dispositivo de carga rotativo comprende un soporte rotativo para medios de distribución rotativos así como un alojamiento estacionario para el soporte rotativo, y en el que el sistema de enfriamiento comprende un circuito de enfriamiento rotativo fijado en rotación con el soporte rotativo así como un circuito de unión estacionario en el alojamiento estacionario. Según un aspecto importante de la invención, se proporciona un dispositivo de transferencia de calor que incluye un elemento de transferencia de calor estacionario configurado para enfriarse mediante un fluido de enfriamiento que fluye a través del circuito de enfriamiento estacionario y que incluye un elemento de transferencia de calor rotativo configurado para calentarse mediante un fluido de enfriamiento independiente que se hace circular en el circuito de enfriamiento rotativo. Estos elementos de transferencia de calor están dispuestos en relación enfrentada y presentan entre los mismos una zona de transferencia de calor para conseguir la transferencia de calor mediante convección y/o radiación a través de la zona de transferencia de calor sin mezclar los fluidos de enfriamiento independientes de los circuitos de enfriamiento rotativo y estacionario.
En el dispositivo de transferencia de calor, los elementos de transferencia de calor rotativo y estacionario están separados por un pequeño hueco o intervalo que forma la zona a través de la que se produce la transferencia de calor. El dispositivo de transferencia de calor permite la transferencia de calor entre el circuito de enfriamiento rotativo y estacionario mientras que también proporciona una separación de fluido entre estos últimos circuitos. Por tanto, se elimina completamente la necesidad de una junta rotativa entre los circuitos. De hecho, el principio establecido durante mucho tiempo de una conexión de fluido entre los circuitos de enfriamiento se vuelve obsoleto en virtud del dispositivo de transferencia de calor según la invención. Además también se elimina la necesidad de intervenciones de mantenimiento relativamente frecuentes, relacionadas con sustituir las partes de desgaste de la junta rotativa o con limpiar los serpentines de enfriamiento rotativos.
Preferentemente, el circuito de enfriamiento rotativo está configurado como circuito cerrado. Como resultado de una disposición de recirculación cerrada, el líquido de enfriamiento utilizado en el circuito de enfriamiento rotativo puede someterse a presión para aumentar su punto de vaporización. De hecho, en los sistemas de enfriamiento de la técnica anterior, la aplicación de presión significativa no puede realizarse o bien porque el circuito no está completamente cerrado (véase el documento EP 0 116 142) o bien porque se produciría una pérdida inaceptable de líquido de enfriamiento a través de la junta rotativa (véase el documento WO99/28510). Debido a la inexistencia de pérdida de líquido ni contaminación, puede entonces utilizarse un fluido de enfriamiento más caro en el circuito de enfriamiento rotativo. Al eliminar el riesgo de depósitos producidos por evaporación, tanto la sobrepresión como un fluido adecuado permiten una temperatura de funcionamiento mayor del circuito de enfriamiento rotativo. Además, puesto que no hay necesidad de mantener un flujo puramente gravitacional del líquido de enfriamiento para garantizar un enfriamiento suficiente, puede aceptarse una caída de presión mayor en el circuito de enfriamiento rotativo. Como resultado se reducen las limitaciones constructivas y los costes.
En una primera configuración, el circuito de enfriamiento rotativo puede configurarse como circuito de convección natural de bucle cerrado. En una segunda configuración el circuito de enfriamiento rotativo puede comprender por lo menos un tubo térmico. Estas configuraciones presentan una construcción relativamente sencilla sin necesidad de partes accionadas ni suministro...
Reivindicaciones:
1. Dispositivo de carga rotativo (10) para un horno de cuba provisto de un sistema de enfriamiento (12; 112; 212; 312; 412; 512; 612),
2. Dispositivo de carga según la reivindicación 1, en el que dicho circuito de enfriamiento rotativo (30; 130; 230; 330; 430; 530; 630) está configurado como circuito cerrado.
3. Dispositivo de carga según la reivindicación 2, en el que dicho circuito de enfriamiento rotativo (130) está configurado como circuito de convección natural de bucle cerrado.
4. Dispositivo de carga según la reivindicación 2, en el que dicho circuito de enfriamiento rotativo (330) comprende por lo menos un tubo térmico (376).
5. Dispositivo de carga según la reivindicación 2, en el que dicho circuito de enfriamiento rotativo está configurado como circuito de convección forzada de bucle cerrado (230), como ciclo de refrigeración por compresión de vapor de bucle cerrado (430) o como una unidad de enfriamiento de adsorción (530).
6. Dispositivo de carga según la reivindicación 5, en el que dicho circuito de enfriamiento rotativo comprende por lo menos una bomba (274; 574, 574') o compresor (474) que es impulsada/o eléctricamente, o bien mediante una batería alimentada por un generador accionado mediante la rotación de dicho soporte rotativo, mediante contactos deslizantes o mediante transferencia de corriente inductiva sin contacto, o mecánicamente mediante un mecanismo accionado mediante la rotación de dicho soporte rotativo.
7. Dispositivo de carga según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dicho circuito de enfriamiento estacionario (32) forma parte de un circuito de enfriamiento de bucle cerrado de dicho horno de cuba para llevar el calor transferido a dicho elemento de transferencia de calor estacionario.
8. Dispositivo de carga según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que por lo menos un rebaje (143; 243; 343; 443) está previsto en dicho elemento de transferencia de calor estacionario o rotativo y por lo menos un saliente (145; 245; 345; 445) correspondiente está previsto en dicho elemento de transferencia de calor rotativo o estacionario, ajustándose entre sí dicho rebaje y dicho saliente para proporcionar una sección transversal vertical en serpenteo a dicha zona de transferencia de calor.
9. Dispositivo de carga según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dicho elemento de transferencia de calor rotativo y dicho elemento de transferencia de calor estacionario comprenden cada uno una parte de base anular (651; 653) y por lo menos un saliente (643; 645) que sobresale de manera transversal de dicha parte de base, estando dispuestos dichos salientes en relación enfrentada y ajustándose entre sí para proporcionar una sección transversal vertical en serpenteo a dicha zona de transferencia de calor.
10. Dispositivo de carga según la reivindicación 8 ó 9, en el que dicha zona de transferencia de calor está rellena por lo menos parcialmente con un líquido térmicamente conductor (156) o una grasa térmicamente conductora.
11. Dispositivo de carga según la reivindicación 10, en el que por lo menos un saliente de dicho elemento de transferencia de calor rotativo y/o dicho elemento de transferencia de calor estacionario comprenden unos medios (696) para producir turbulencias en dicho líquido térmicamente conductor.
12. Dispositivo de carga según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el ancho transversal de dicha zona de transferencia de calor está comprendido en el intervalo de 0,5 a 3 mm.
13. Dispositivo de carga según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho circuito de enfriamiento rotativo comprende una parte de circuito para enfriar un conducto de distribución rotativa (16) soportado mediante dicho soporte rotativo.
14. Dispositivo de carga según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que dicho elemento de transferencia de calor estacionario y dicho elemento de transferencia de calor rotativo están dispuestos como anillos circulares, que se extienden preferentemente de manera esencial por toda la circunferencia alrededor del eje de rotación (A) de dicho soporte rotativo, comprendiendo dichos anillos unas superficies de transferencia de calor opuestas planas.
15. Alto horno que comprende un dispositivo de carga provisto de un sistema de enfriamiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
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