Procedimiento de funcionamiento de calentadores regenerativos en una planta de alto horno.

Procedimiento de funcionamiento de calentadores regenerativos (14.

1, 14.2, 14.3), particularmente estufas calentadoras de viento, en una planta de alto horno (10), comprendiendo dicha planta:

un alto horno (12);

una unidad de separación de gases (28), configurada para separar el gas del tragante de dicho alto horno en un flujo de gas de proceso enriquecido en CO (32) y un flujo de gas residual empobrecido en CO (30);

por lo menos tres calentadores regenerativos (14.1, 14.2, 14.3), presentando cada uno de ellos unos elementos internos de almacenamiento del calor (46), una entrada de viento frío (50) para recibir gas de proceso enriquecido en CO (32) procedente de dicha unidad de separación de gases (28) y una salida de viento caliente (52) para suministrar gas de proceso enriquecido en CO a dicho alto horno (12);

caracterizado por que

se hacen funcionar cíclicamente dichos calentadores regenerativos (14.1, 14.2, 14.3) en viento y en gas, incluyendo dicho funcionamiento cíclico:

mientras se hace funcionar un calentador regenerativo (14.1, 14.2, 14.3) en gas, producir un gas de combustión caliente con un quemador (38) y hacer que dicho gas de combustión caliente fluya a través de dicho calentador regenerativo de manera que se calientan dichos elementos de almacenamiento de calor (46); y

mientras se hace funcionar un calentador regenerativo (14.1, 14.2, 14.3) en viento, soplar gas de proceso enriquecido en CO a través de dicho calentador regenerativo para que el gas de proceso enriquecido en CO absorba calor de dichos elementos de almacenamiento de calor (46);

comprendiendo además dicho procedimiento

durante la transición de un calentador regenerativo (14.1, 14.2, 14.3) de un funcionamiento en viento a un funcionamiento en gas, purgar dicho calentador regenerativo de gas de proceso enriquecido en CO con gas de combustión recogido después de pasar a través de por lo menos uno de dichos calentadores regenerativos (14.1, 14.2, 14.3).

Procedimiento de funcionamiento de calentadores regenerativos en una planta de alto horno.

Campo técnico

La presente invención se refiere, en términos generales, a un procedimiento para hacer funcionar calentadores regenerativos, particularmente estufas calentadoras de viento, en una planta de alto horno.

Técnica anterior

Se conoce el hecho de hacer funcionar un alto horno con un viento de aire ambiental calentado por una de entre una serie de calentadores regenerativos, típicamente tres estufas de aire de calentadoras de viento (a menudo llamadas "Cowpers"). Cada estufa calentadora de viento se hace funcionar cíclicamente alternando entre una fase de calentamiento (fase "en gas" o "sin viento") y una fase de soplado (fase "en viento"). Con este propósito, una estufa de aire tiene elementos internos de almacenamiento de calor, típicamente ladrillos refractarios de estufa, y un quemador asociado para producir gas de combustión caliente a fin de calentar dichos ladrillos. El quemador puede ser interno o externo. Para permitir que el gas caliente circule durante las fases de calentamiento, la estufa calentadora de viento tiene una entrada de gas de calentamiento y una salida de gas de combustión. Las mismas permiten que el gas de calentamiento fluya desde el quemador a través de la estufa y sus elementos de almacenamiento de calor (ladrillos) y, a través de la salida de gas de combustión, hacia una chimenea de gases de combustión. Con un quemador interno, el gas de calentamiento se produce por combustión dentro de la estufa. Para el calentamiento de aire a alta presión, una estufa de aire convencional tiene, además, una entrada de viento frío conectada a un conducto principal de viento frío y una salida de viento caliente conectada a un conducto principal de viento caliente del alto horno. Durante las fases de soplado, se sopla aire a través de la entrada de viento frío, el cual pasa por el calentador regenerativo, donde es calentado por los elementos de almacenamiento de calor, y luego se suministra al alto horno a través de la salida de viento caliente. Los calentadores regenerativos se utilizan para calentar el viento a una temperatura comprendida entre 1.1°C y aproximadamente 1.25°C.

En los últimos años, la reutilización del gas del tragante en el alto horno ha atraído cada vez más atención, ya que permite reducir considerablemente las emisiones de CO2. Las correspondientes instalaciones recuperan el gas del tragante del alto horno y, generalmente tras un lavado convencional de dicho gas del tragante, lo someten a un proceso de reciclaje antes de inyectarlo de nuevo en el alto horno. El proceso de reciclaje comprende la separación del C2 a fin de eliminarlo del proceso. Con este objetivo, una unidad de separación de gases separa el gas del tragante en gas residual, rico en CO2 (dióxido de carbono), y gas de proceso de alto valor calorífico, rico en CO (monóxido de carbono). Como unidad adecuada de separación de gases, se ha propuesto la utilización de una unidad de adsorción por oscilación de presión (PSA) o una unidad de adsorción por oscilación de presión de vacío (VPSA) o, alternativamente, una unidad de lavado de C2. El gas residual se puede suministrar a través de una unidad criogénica a fin de separar CO2 puro, o se puede someter a cualquier otro tratamiento adicional, dando lugar, idealmente, a la captura y el almacenamiento del CO2. Sin embargo, el otro flujo de gas, es decir, el gas de proceso enriquecido en CO, se vuelve a suministrar al alto horno como gas reductor, con lo que, en conjunto, se alcanza una menor producción de CO2.

El calentamiento necesario del gas de proceso rico en CO se puede llevar a cabo en calentadores regenerativos. Sin embargo, la sustitución del aire ambiental como viento frío por gas de proceso rico en CO, es decir, un gas reductor, tiene implicaciones considerables. En particular, son necesarias medidas y precauciones especiales relativas a las secuencias de transición entre los ciclos de calentamiento y de soplado, y viceversa.

Entre otras cosas, el gas que se suministra al calentador regenerativo durante la fase de calentamiento suele ser oxidante y, por consiguiente, susceptible de reaccionar de forma explosiva con el gas de proceso de alto poder calorífico que se suministra durante el ciclo de soplado. A fin de evitar que esté presente una cantidad peligrosa de gas oxidante en el calentador regenerativo durante la transición a la fase de soplado, PAUL WURTH ha propuesto, en la solicitud PCT WO21/133476, un método de funcionamiento de los quemadores que garantiza que todo el oxígeno se consume en el calentador regenerativo. Para la transición de la fase de soplado a la fase de calentamiento, dicha solicitud WO21/133476 propone desplazar el CO residual que contiene gas de proceso fuera del calentador regenerativo mediante el gas de combustión del quemador.

Sin embargo, el documento WO21/133476 no menciona medidas específicas referidas a la transición de la fase de soplado a la fase de calentamiento. Teniendo en cuenta que la presión en el calentador regenerativo durante la fase de soplado (presión de viento) es típicamente mayor que la presión durante la fase de calentamiento (presión de gas), puede resultar necesaria la adopción de medidas específicas antes de poder encender el quemador.

Problema técnico

A partir de lo expuesto anteriormente, un objetivo de la presente invención consiste en dar a conocer un procedimiento mejorado para hacer funcionar calentadores regenerativos, particularmente en lo que se refiere a la

transición desde la fase de soplado a la fase de calentamiento. Dicho objeto se alcanza mediante un procedimiento según la reivindicación 1.

Descripción general de la invención

El procedimiento de funcionamiento de calentadores regenerativos según la presente invención se puede utilizar en una planta de alto horno que comprende un alto horno, una unidad de separación de gases, por ejemplo un dispositivo de adsorción por oscilación de presión (PSA) y/o un dispositivo de adsorción por oscilación de presión de vacío (VPSA), configurada para la separación del gas del tragante del alto horno en un flujo enriquecido en CO del llamado gas de proceso (en adelante designado también gas de proceso enriquecido en CO) y un flujo empobrecido en CO del llamado gas residual (en adelante designado también gas residual empobrecido en CO), y por lo menos tres calentadores regenerativos, cada uno de ellos con elementos Internos de almacenamiento de calor, una entrada de viento frío para el suministro de gas de proceso procedente de la unidad de separación de gases y una salida de viento caliente para suministrar gas de proceso al alto horno. Los calentadores regenerativos se hacen funcionar cíclicamente en viento y régimen de gas:

o mientras un calentador regenerativo funciona sobre gas, se produce gas de combustión callente con un quemador y se hace pasar a través del calentador regenerativo a fin de calentar los elementos de almacenamiento de calor; y

o mientras un calentador regenerativo funciona sobre viento, se sopla gas de proceso a través del calentador regenerativo a fin de que el gas de proceso absorba calor de los elementos de almacenamiento de calor.

Durante la transición de un calentador regenerativo desde el régimen de viento al régimen de gas, el calentador regenerativo se purga de gas de proceso mediante gas de combustión recogido tras haber atravesado, por lo menos, una de las calentadores regenerativos.

Preferentemente, las operaciones cíclicas de los calentadores regenerativos están desfasadas entre sí de tal modo que, en cualquier momento, por lo menos uno de los c calentadores regenerativos funciona en viento y por lo menos uno de los otros calentadores regenerativos funciona en gas. A continuación se lleva a cabo la purga del calentador regenerativo que experimenta la transición, preferentemente con gas de combustión procedente, por lo menos, de otro calentador regenerativo que funciona en gas en el momento de la transición. El gas de combustión que se utiliza para purgar se puede suministrar directamente desde dicho, por lo menos uno, calentador regenerativo que funciona en gas al calentador regenerativo que experimenta la transición.

Alternativa o adicionalmente, la purga del calentador regenerativo que experimenta la transición se lleva a cabo con gas de combustión previamente almacenado en un depósito de gas, por ejemplo en una unidad de CCS (captura y almacenamiento de CO2).

Típicamente, un calentador regenerativo que funciona en viento se encuentra a una presión de viento (típicamente comprendida entre 5 y 7 bar (presión absoluta)), mientras que un calentador regenerativo que funciona en gas se encuentra... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de funcionamiento de calentadores regenerativos (14.1, 14.2, 14.3), particularmente estufas calentadoras de viento, en una planta de alto horno (1), comprendiendo dicha planta:

un alto horno (12);

una unidad de separación de gases (28), configurada para separar el gas del tragante de dicho alto horno en un flujo de gas de proceso enriquecido en CO (32) y un flujo de gas residual empobrecido en CO (3);

por lo menos tres calentadores regenerativos (14.1, 14.2, 14.3), presentando cada uno de ellos unos elementos internos de almacenamiento del calor (46), una entrada de viento frío (5) para recibir gas de proceso enriquecido en CO (32) procedente de dicha unidad de separación de gases (28) y una salida de viento caliente (52) para suministrar gas de proceso enriquecido en CO a dicho alto horno (12);

caracterizado por que

se hacen funcionar cíclicamente dichos calentadores regenerativos (14.1, 14.2, 14.3) en viento y en gas, incluyendo dicho funcionamiento cíclico:

mientras se hace funcionar un calentador regenerativo (14.1, 14.2, 14.3) en gas, producir un gas de combustión caliente con un quemador (38) y hacer que dicho gas de combustión caliente fluya a través de dicho calentador regenerativo de manera que se calientan dichos elementos de almacenamiento de calor

(46); y

mientras se hace funcionar un calentador regenerativo (14.1, 14.2, 14.3) en viento, soplar gas de proceso enriquecido en CO a través de dicho calentador regenerativo para que el gas de proceso enriquecido en CO absorba calor de dichos elementos de almacenamiento de calor (46);

comprendiendo además dicho procedimiento

durante la transición de un calentador regenerativo (14.1, 14.2, 14.3) de un funcionamiento en viento a un funcionamiento en gas, purgar dicho calentador regenerativo de gas de proceso enriquecido en CO con gas de combustión recogido después de pasar a través de por lo menos uno de dichos calentadores regenerativos (14.1, 14.2, 14.3).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dichos funcionamientos cíclicos de dichos calentadores regenerativos (14.1, 14.2, 14.3) están desfasados entre sí de manera que, en un momento dado, por lo menos uno de dichos calentadores regeneratlvos (14.1, 14.2, 14.3) se hace funcionar en viento, mientras que por lo menos uno de los otros de dichos calentadores regenerativos (14.1, 14.2, 14.3) se hace funcionar en gas, y en el que dicha purga de dicho calentador regenerativo que experimenta dicha transición se lleva a cabo con gas de combustión procedente de otro de dichos calentadores regeneratlvos que funciona en gas en el momento de dicha transición.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha purga de dicho calentador regenerativo que experimenta dicha transición se lleva a cabo con gas de combustión previamente almacenado en un almacenador de gas (84).

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que un calentador regenerativo (14.1, 14.2,

14.3) que funciona en viento se encuentra a una presión de viento, en el que un calentador regenerativo (14.1, 14.2,

14.3) que funciona en gas se encuentra a una presión de gas inferior a dicha presión de viento, y en el que, durante la transición de un calentador regenerativo desde el funcionamiento en viento al régimen de gas, se libera gas de proceso enriquecido en CO desde dicho calentador regenerativo que experimenta dicha transición de manera que se despresurice antes de la purga con gas de combustión.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el que dicha liberación de gas de proceso enriquecido en CO se lleva a cabo por lo menos parcialmente en una Instalación de recuperación de gas del tragante (18) prevista para conducir el gas del tragante (16) desde dicho alto horno (12) hasta dicha unidad de separación de gases (28).

6. Procedimiento según la reivindicación 4 o 5, en el que dicha liberación de gas de proceso enriquecido en CO se lleva a cabo por lo menos parcialmente hacia el interior de un depósito de gas (56) previsto para almacenar el gas residual empobrecido en CO (3).

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que el gas de proceso enriquecido en CO que permanece en dicho calentador regenerativo, que experimenta dicha transición tras dicha despresurización, es expulsado por dicho gas de combustión y es quemado.

8. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que el gas de proceso enriquecido en CO que permanece en dicho

calentador regenerativo, que experimenta dicha transición tras dicha despresurización, es expulsado por dicho gas de combustión hacia el interior de dicho depósito de gas (56).

9. Procedimiento según la reivindicación 6 u 8, en el que el gas de proceso enriquecido en CO se conduce al 5 interior de dicho depósito de gas (56), a lo sumo mientras que la concentración de CO en dicho gas de proceso

enriquecido en CO expulsado alcance un porcentaje predeterminado de concentración de CO en dicho gas residual empobrecido en CO (3).

1. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que cualquier gas de proceso enriquecido en CO expulsado y que 1 no se conduce a dicho depósito de gas (56) se quema.

11. Planta de alto horno configurada y dispuesta para llevar a cabo el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1.