BR102013000284B1 - Vagão de coque para uso em uma fábrica de coque e sistema para a refrigeração de uma caixa quente - Google Patents
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Abstract
SISTEMAS E MÉTODOS PARA A MANUTENÇÃO DE UM CARRO QUENTE EM UMA FÁBRICA DE COQUE. A presente tecnologia descreve várias modalidades de sistemas e métodos para a manutenção de um carro quente empurrador plano. Em algumas modalidades, o carro quente empurrador plano inclui uma caixa quente pelo menos parcialmente embutida dotada de uma porção interior, uma porção interior, uma base, e uma pluralidade de paredes laterais que se estende no sentido ascendente a partir da base. A caixa quente pode ser acoplada ou integrada a um sistema de distribuição de fluido. O sistema de distribuição de fluido pode incluir uma tubulação de pulverização dotada de uma ou mais entradas configuradas de modo a liberar um fluido direcionado para as paredes laterais da porção interior e de modo a prover uma refrigeração regional á caixa quente.
Description
[001] A presente tecnologia refere-se, de modo geral, a sistemas e métodos para a manutenção de um vagão de coque empurrador plano em uma fábrica de coque. Em termos mais específicos, algumas modalidades se referem a sistemas e métodos para a refrigeração de uma porção de caixa quente de um vagão de coque empurrador plano.
[002] O coque é uma fonte de carbono e de combustível de carbono sólido usada para fundir e reduzir o minério de ferro na produção de aço. Para a produção de coque, o carvão finamente granulado é alimentado para um forno de coque e aquecido em um ambiente esvaziado de oxigênio sob condições atmosféricas estri-tamente controladas. Tal ambiente extrai os compostos voláteis do carvão, deixando o coque para trás. Em algumas fábricas de coqueificação, assim que o carvão é “co- queificado” ou totalmente cozido, uma porta do forno é aberta e o coque quente é empurrado do forno para uma caixa quente de um vagão de coque empurrador plano ("vagão de coque"). O vagão de coque, em seguida, transporta o coque quente do forno de coque para uma área de extinção (por exemplo, uma extinção úmida ou seca) a fim de resfriar o coque abaixo de sua temperatura de ignição. Após ser ex-tinguido, o coque é peneirado e carregado em vagões ferroviários ou caminhões para expedição ou uso posterior.
[003] Com o passar do tempo, os constituintes voláteis do carvão (ou seja, a água, o gás de carvão, o alcatrão de carvão, etc.) liberados durante o processo de coqueificação podem se acumular sobre as superfícies interiores do forno de coque, formando depósitos de subprodutos gomosos, solidificados. Tal como usado no pre-sente documento, o termo "depósito(s)" se refere a um ou mais subprodutos de co- queificação que podem se acumular no interior do forno de coque, tais como, por exemplo, clínqueres, cinza, e outros. Tais depósitos podem ter uma variedade de efeitos adversos sobre a produção de coque, inclusive a diminuição da velocidade e/ou a complicação da operação de empurra do coque quente, a redução das efeti-vas dimensões do forno, e a diminuição da condutividade térmica das paredes do forno e/ou do piso do forno. Em função de tais efeitos adversos, a remoção de depó-sitos (a "descarbonização") passa a ser um aspecto de rotina obrigatória a manuten-ção do forno de coque a fim de manter a eficiência e a produção de uma fábrica de coque.
[004] A fim de remover os depósitos dos fornos de coque, a operação do forno (e, por conseguinte, a produção de coque) deve ser interrompida de modo que os depósitos possam ser localizados e empurrados para fora dos fornos e para dentro da caixa quente do vagão de coque para descarte. Muito similar ao coque quente, os depósitos são extremamente quentes e exercem uma grande tensão térmica e mecânica sobre a caixa quente além do desgaste e quebra da rotina do transporte do coque. Por esses motivos, a caixa quente e/ou os componentes individuais da caixa quente podem ter uma vida relativamente curta. Muitas fábricas de coque con-vencionais tentam amenizar os danos à caixa quente por meio da quebra dos depó-sitos grandes e do transporte dos mesmos para uma torre de extinção para a refrige-ração em porções menores manejáveis. No entanto, tal abordagem iterativa leva a um tempo demorado para remover o resíduo, deste modo mantendo os fornos / a torre de extinção fora de funcionamento e a produção de coque paralisada. Além disso, a remoção do resíduo em pedaços aumenta o número de transportes necessário dos carros quentes, expondo os carros quentes e/ou seus componentes individuais a uma maior quantidade de tensão térmica e mecânica.
[005] A Figura 1 é uma vista em planta de uma porção de uma fábrica de coque de acordo com as modalidades da presente tecnologia.
[006] A Figura 2 é uma vista de extremidade em elevação de um vagão de coque empurrador plano de acordo com as modalidades da presente tecnologia.
[007] A Figura 3A é uma vista de extremidade em elevação de uma caixa quente de acordo com as modalidades da presente tecnologia.
[008] A Figura 3B é uma vista lateral de uma caixa quente de acordo com as modalidades da presente tecnologia.
[009] A Figura 4A é uma vista em perspectiva de um sistema de distribuição de fluido de acordo com as modalidades da presente tecnologia.
[010] A Figura 4B é a uma vista em planta simplificada do sistema de distri-buição de fluido da Figura 4A de acordo com as modalidades da presente tecnologia.
[011] A Figura 4C é uma vista em planta simplificada de uma vista do sistema de distribuição de fluido de acordo com as modalidades da presente tecnologia.
[012] A Figura 4D é uma vista em planta simplificada de uma vista do sistema de distribuição de fluido de acordo com as modalidades da presente tecnologia.
[013] A Figura 4E é uma vista em planta simplificada de uma vista do sistema de distribuição de fluido de acordo com as modalidades da presente tecnologia.
[014] A Figura 4F é uma vista em planta simplificada de uma vista do sistema de distribuição de fluido de acordo com as modalidades da presente tecnologia.
[015] A Figura 4G é uma vista em planta simplificada de uma vista do sistema de distribuição de fluido de acordo com as modalidades da presente tecnologia.
[016] A Figura 4H é uma vista em planta simplificada de uma vista do sis- tema de distribuição de fluido de acordo com as modalidades da presente tecnologia.
[017] A Figura 4I é uma vista em planta simplificada de uma vista do sistema de distribuição de fluido de acordo com as modalidades da presente tecnologia.
[018] A Figura 4J é uma vista em planta simplificada de uma vista do sistema de distribuição de fluido de acordo com as modalidades da presente tecnologia.
[019] A Figura 5A é uma vista lateral em elevação de uma caixa quente e de um sistema de distribuição de fluido de acordo com as modalidades da presente tecnologia.
[020] A Figura 5B é uma vista lateral em elevação de uma caixa quente e de um sistema de distribuição de fluido de acordo com as modalidades da presente tecnologia.
[021] A Figura 5C é uma vista lateral em elevação de uma caixa quente e de um sistema de distribuição de fluido de acordo com as modalidades da presente tecnologia.
[022] A Figura 5D é uma vista lateral em elevação de uma caixa quente e de um sistema de distribuição de fluido de acordo com as modalidades da presente tecnologia.
[023] A Figura 5E é uma ilustração esquemática de uma caixa quente e de um sistema de distribuição de fluido de acordo com as modalidades da presente tec-nologia.
[024] A Figura 5F é uma vista em seção esquemática da caixa quente da Figura 5E tomada ao longo das linhas 1, 2, e 3.
[025] A Figura 6A é uma vista lateral em elevação de uma caixa quente e de um sistema de distribuição de fluido tendo uma fonte de fluido de acordo com as modalidades da presente tecnologia.
[026] A Figura 6B é uma vista lateral em elevação de uma caixa quente e de uma fonte de fluido carregada por um vagão de coque empurrador plano de acordo com as modalidades da presente tecnologia.
[027] A Figura 6C é uma vista lateral em elevação da caixa quente e da fonte de fluido da Figura 6B de acordo com as modalidades da presente tecnologia.
[028] A presente tecnologia descreve várias modalidades de sistemas e métodos para a manutenção de um vagão de coque empurrador plano. Em algumas modalidades, o vagão de coque empurrador plano inclui uma caixa quente pelo me-nos parcialmente fechada possuindo uma porção interior, uma porção exterior, uma base, e uma pluralidade de paredes laterais que se estende no sentido ascendente a partir da base. A caixa quente pode ser acoplada ou integrada a um sistema de dis-tribuição de fluido. O sistema de distribuição de fluido pode incluir um coletor de pul-verização possuindo uma ou mais entradas configuradas de modo a liberar um fluido direcionado para as paredes laterais da porção interior e de modo a prover uma re-frigeração regional à caixa quente.
[029] Os detalhes específicos das diversas modalidades da presente tecno-logia são descritos a seguir com referência às Figuras 1 a 6C. Outros detalhes que descrevem as estruturas e os sistemas bem conhecidos, com frequência associados ao processamento de carvão e/ou aos sistemas de refrigeração, não foram apresen-tados na presente invenção a fim de evitar o obscurecimento desnecessário da des-crição das várias modalidades da presente tecnologia. Muitos desses detalhes, di-mensões, ângulos e outros aspectos mostrados nas Figuras são tão-somente ilustra-tivos das modalidades particulares da presente tecnologia. Por conseguinte, outras modalidades poderão apresentar outros detalhes, dimensões, ângulos, e aspectos sem se afastar do espírito ou âmbito de aplicação da presente tecnologia. Uma pes-soa com conhecimento simples na técnica, portanto, poderá, por conseguinte, en-tender que a presente tecnologia pode ter outras modalidades com elementos adici- onais, ou que a presente tecnologia pode ter outras modalidades sem os diversos aspectos mostrados e descritos a seguir com referência às Figuras 1 a 6C.
[030] A Figura 1 é uma vista em planta esquemática de uma bateria de forno de coque 10 e seus equipamentos associados, incluindo um vagão de coque 24, de acordo com as modalidades da presente tecnologia. Tal como usado no presente documento, o termo "vagão de coque" pode compreender um vagão de coque em- purrador plano, um trem, e/ou um vagão de coque empurrador plano / vagão de ex-tinção combinados. A bateria de forno de coque típica 10 contém uma pluralidade de fornos de coque 12 dispostos lado a lado. Cada um desses fornos de coque 12 tem uma extremidade de entrada de carvão 14 e uma extremidade de saída de coque 16 oposta à extremidade de entrada 14. Assim que o carvão é totalmente cozido (tipi-camente em 24 a 120 horas), um dispositivo de remoção de porta de saída 20 é po-sicionado adjacente à extremidade de saída 16 do forno 12 e remove uma porta de saída do forno 12. Após a remoção da porta de saída, o dispositivo de remoção de porta 20 se movimenta para fora da extremidade de saída 16 do forno 12 ao longo dos trilhos de remoção de porta 22. Um êmbolo de descarga 18 posicionado adja-cente à extremidade de entrada 14 do forno 12 empurra o coque quente e/ou os de-pósitos para fora do forno 12. O êmbolo de descarga 18 pode incluir um dispositivo para a remoção de uma extremidade de entrada 14 da porta do forno antes de em-purrar o coque para fora do forno 12. Um vagão de coque 24 (descrito em mais deta-lhes a seguir) é posicionado adjacente à extremidade de saída 16 do forno 12 para a coleta do coque quente e/ou depósitos 26 empurrados do forno pelo êmbolo de des-carga 18. Assim que o coque quente ou depósitos 26 são carregados para o vagão de coque 24, o carro 24 é transportado sobre os trilhos 28 para uma área de vagão de extinção 30. Na área de vagão de extinção 30, a escória de coque quente ou de-pósitos 26 sobre o vagão de coque 24 são empurrados por meio de um empurrador estacionário 32 para um vagão de extinção 34. Assim que o vagão de extinção 34 recebe o coque quente ou depósitos 26, o vagão de extinção 34 é posicionado em uma estação de extinção 36 na qual o coque quente ou os depósitos 26 são extin-guidos com uma água suficiente para resfriar o coque ou os depósitos 26 para abai-xo de uma temperatura de coqueificação. O coque extinguido é, em seguida, despe-jado para uma porta de recebimento 38 para uma outra refrigeração e transporte para uma área de armazenamento de coque.
[031] Em algumas modalidades descritas no presente documento, um vagão de coque único 24 pode ser usado para múltiplas baterias de coque 10, uma vez que o coque é extinguido em um vagão de extinção separado 34. Assim que o coque quente ou depósitos 26 são empurrados do vagão de coque 24 para o vagão de extinção 34, o vagão de coque 24 pode ser reposicionado adjacente à extremidade de saída 16 de um outro forno 12 para a coleta do coque ou depósitos 26 daquele forno 12. Em outras modalidades, o vagão de coque 24 pode ser um vagão de coque / vagão de extinção combinados.
[032] A seguir, com referência às Figuras 2 a 6C, vários aspectos do vagão de coque 24 serão ilustrados e descritos. Tal como mostrado na vista de extremidade em seção transversal elevada da Figura 2, o vagão de coque 24 pode incluir uma caixa quente 44 configurada de modo a receber o coque quente e/ou depósitos 26. O vagão de coque 24 pode incluir ainda um sistema de distribuição de fluido de caixa quente 100 acoplado à caixa quente 44. Tal como explicado mais abaixo, o sistema de distribuição de fluido 100 provê eficientes processos de refrigeração para a caixa quente 44 no sentido de aumentar a sua vida útil e/ou a vida útil dos componentes individuais da caixa quente 44. O vagão de coque 24 é montado sobre uma estrutura 70 possuindo rodas 72 para o movimento do vagão de coque 24 sobre os trilhos 28 para e a partir dos fornos 12 para a estação de extinção 36 (os fornos 12 e a estação de extinção 36 são mostrados na Figura 1).
[033] As Figuras 3A e 3B mostram a caixa quente 44 configurada de acordo com as modalidades da presente tecnologia. A caixa quente 44 é um alojamento substancialmente retangular possuindo um piso 60, duas paredes laterais 61, 62 e um teto 64, que, em conjunto, definem uma porção interior 43 na mesma. A caixa quente 44 pode ter uma largura W definida entre a primeira parede lateral 61 e a segunda parede lateral 62 e um comprimento de caixa quente L definido entre uma primeira extremidade 44a e uma segunda extremidade 44b. Cada extremidade 44a, 44b da caixa quente pode se abrir de modo a facilitar a caixa quente 44 no recebimento ou remoção do coque quente e/ou depósitos 26. Cada qual dentre o piso 60, as paredes laterais 61, 62 e o teto 64 poderá ter uma superfície exterior (60a, 61a, 62a, e 64a, respectivamente) e uma superfície interior (60b, 61b, 62b, e 64b, respectivamente) tal como mostrado na Figura 3A. Em várias modalidades, as paredes laterais 61, 62 e/ou o piso 60 podem ser sólidos ou totalmente ou parcialmente permeáveis e/ou ter aberturas e/ou tubos de refrigeração nos mesmos.
[034] Tal como acima descrito, a caixa quente 44 pode incluir um sistema de distribuição de fluido 100 configurado de modo a conter, liberar, e/ou distribuir um fluido refrigerante 108 para uma ou mais superfícies interiores e/ou exteriores da caixa quente 44. O sistema de distribuição de fluido 100 pode incluir uma fonte de fluido 106, um tubo de suprimento 104 e um coletor de pulverização 102 em comuni-cação fluida um com o outro. O coletor de pulverização 102 pode incluir um ou mais tubos de entrada 114. Tal como usado no presente documento, o termo "tubo(s)" pode compreender um ou mais dutos, canais, condutos, túneis, e/ou qualquer outra estrutura e/ou material capaz de movimentar e/ou orientar um fluido, um gás ou um componente semi-sólido. Em sua extremidade a jusante, o tubo de entrada 114 pode ter uma entrada 110. A entrada 110 pode se projetar para a porção interior 43, ficar nivelada com o teto 64, ou ser posicionada acima do teto 64 sendo que o teto 64 tem aberturas de modo a permitir um fluxo de fluido através das mesmas. A entrada 110 pode liberar o fluido 108 para a porção interior 43 da caixa quente 44, e, tal como será descrito em mais detalhes a seguir, pode compreender uma única entrada 110 ou um conjunto de entradas. A entrada 110 pode incluir um bocal 116, incluindo um bocal de ventilação plano, um bocal de inundação, um bocal tipo gotas de chuva, um bocal de cone oco, um bocal de cone cheio, um bocal direcional ou bidirecional, ou coisa do gênero. Em ainda outras modalidades, a entrada 110 pode ter uma abertura no tubo de entrada 114 que roteia o fluido 108 a partir do coletor de pulverização 102 para uma porção interior 43 da caixa quente 44 (tal como explicado em mais detalhes a seguir, com referência à Figura 5C).
[035] Embora as modalidades mostradas nas Figuras 2 a 6C ilustrem uma caixa quente possuindo duas paredes laterais e um teto, em algumas modalidades, a caixa quente poderá ter mais ou menos que duas paredes laterais. Em ainda outras modalidades, a caixa quente poderá não ter um teto ou ter um teto que cobre apenas uma porção do piso da caixa quente. Em algumas modalidades, a caixa quente poderá não ter nenhuma parede lateral, mas sim simplesmente compreender um sistema de distribuição de fluido montado sobre um piso de caixa quente.
[036] Em funcionamento, a fonte de fluido 106 provê o fluido 108 para o tubo de suprimento 104, o qual, por sua vez, transfere o fluido 108 para o coletor de pulverização 102 para liberação e/ou distribuição através da(s) entrada(s) 110 para pelo menos uma porção das superfícies interiores e/ou exteriores da caixa quente 44. Por exemplo, as entradas 110 podem liberar e/ou distribuir o fluido 108 para pelo menos uma porção da superfície interior das paredes laterais 61b, 62b, do piso 60b e/ou para o teto 64b da caixa quente 44, provendo zonas regionais de refrigeração para a caixa quente 44. Tal refrigeração regional quase imediatamente reduz a tem-peratura média da caixa quente 44 e diminui as tensões térmicas. Em algumas mo-dalidades, as paredes laterais 61, 62 e/ou o piso 60 podem ser sólidos ou totalmente ou parcialmente permeáveis e/ou ter aberturas e/ou tubos de refrigeração nas mes-mas a fim de liberar o fluido refrigerante 108 depois de o mesmo fazer interface com as superfícies interiores da caixa quente 44 ou prover um fluxo de fluido para dentro da caixa quente 44. O termo "fluido" 108 pode se referir a qualquer gás, líquido e/ou componente semi-sólido capaz de baixar a temperatura média da caixa quente 44 ou de uma porção da caixa quente 44 quando aplicado a qualquer porção da caixa quente 44 e/ou seus conteúdos. Por exemplo, em diversas modalidades, o fluido 108 pode ser água. Em outras modalidades, o fluido pode incluir um ou mais produtos químicos capazes de extinguir ou pelo menos parcialmente controlar um fogo.
[037] As Figuras 4A e 4B ilustram uma vista em perspectiva e uma vista em planta, respectivamente, do coletor de pulverização 102. O coletor de pulverização 102 pode incluir um conjunto de entradas possuindo uma ou mais entradas 110 con-figurado sobre uma ou mais fileiras 112 e/ou peças transversais 113 (as peças transversais são mostradas e apresentadas a seguir com referência às Figuras 4F a 4I). As fileiras 112 e/ou peças transversais 113 podem ser acopladas ao tubo de su-primento 104 a fim de direcionar o fluido refrigerante a partir do tubo de suprimento 104 para as entradas 110 através dos tubos de entrada 114.
[038] Tal como usado no presente documento, o termo "um conjunto de en-tradas" se refere às varias configurações e/ou ao posicionamento das entradas 110 com relação ao resto da estrutura da caixa quente. Por exemplo, a Figura 4B mostra as entradas 110 que podem ser espaçadas ao longo de uma ou mais fileiras parale-las 112. Em outras modalidades, tal como mostrado nas vistas em planta esquemá-ticas das Figuras 4C a 4J, o coletor de pulverização 102 pode compreender um ou mais dentre uma variedade de conjuntos de entrada com base no padrão de distri-buição de fluido desejado e/ou nas regiões de refrigeração desejadas. Por exemplo, na modalidade mostrada na Figura 4F, as entradas 110 e/ou os tubos de entrada 114 podem ser dispostos sobre o coletor de pulverização 102 ao longo de um perímetro da caixa quente 44 de modo a direcionar um fluido refrigerante para as superfícies interiores das paredes laterais 61b, 62b e/ou para as extremidades 44a, 44b da caixa quente 44. Durante a descarbonização, é importante se resfriar adequada-mente as paredes laterais da caixa quente de modo a preservar a integridade da estrutura da caixa quente 44 e/ou seus materiais.
[039] Os tubos de entrada 114 e/ou as entradas 110 podem ter aproxima-damente a mesma disposição ou uma colocação diferente ao longo de uma ou mais fileiras 112 e/ou peças transversais 113. Por exemplo, em algumas modalidades os tubos de entrada 114 e/ou as entradas 110 podem ser uniformemente espaçadas ao longo da fileira 112 e/ou peça transversal 113 (vide Figura 4B), enquanto que, em outras modalidades, os tubos de entrada 114 e/ou as entradas 110 podem ser espa-çados de maneira não uniforme. Em algumas modalidades, os tubos de entrada 114 e/ou as entradas 110 podem ter aproximadamente a mesma disposição ao longo das fileiras adjacentes 112 e/ou das peças transversais 113 com relação a um com-primento L da caixa quente 44 (Figura 4B), e/ou, em outras modalidades, os tubos de entrada 114 e/ou as entradas podem ser desviados (Figura 4E).
[040] As fileiras 112 e as peças transversais 113 (e o conjunto de entradas) podem ter uma variedade de tamanhos e/ou configurações. Em algumas modalida-des, o conjunto de entradas pode se estender ao longo do comprimento L da caixa quente 44 ou pode ser mais curto (vide Figura 4J) ou mais longo que a caixa quente (vide Figura 4C). Em algumas modalidades, alguns ou todos os tubos de entrada e/ou as entradas podem ser posicionados fora da largura e/ou comprimento da caixa quente de modo a direcionar um fluido refrigerante para uma superfície exterior das paredes laterais da caixa quente 61, 62, para o teto 64, e/ou para o piso 60 (vide Figura 4F). Em algumas modalidades, as fileiras adjacentes 112 podem ter aproxi-madamente o mesmo comprimento (vide Figura 4E) ou diferentes comprimentos (vide Figura 4J) de modo a prover uma refrigeração simétrica ou assimétrica no interior da caixa quente 44. As peças transversais 113 podem correr transversais às fileiras 112 (vide Figuras 4G e 4H) ou podem se estender em qualquer ângulo a partir das fileiras 112 (vide Figura 4I). As peças transversais 113 podem se estender ao longo da largura W da caixa quente 44 ou podem ser mais curtas (vide Figura 4G) ou mais longas que (por exemplo, ver Figura 4H) a caixa quente 44.
[041] As Figuras 5A a 5F ilustram diversas modalidades de sistemas de dis-tribuição de fluido que provêem regiões de refrigeração de acordo com as modalida-des da presente tecnologia. Na Figura 5A, mais de um tubo de entrada 214 pode se ramificar a partir aproximadamente da mesma porção de um coletor de pulverização 202 de modo a formar um conjunto de bocais 115. De maneira similar, os tubos de entrada 214 e/ou os bocais 216 associados a um conjunto de bocais 115 podem ter direcionamentos variados. Por exemplo, na Figura 5A, o tubo de entrada 214a é an-gulado na direção da parede lateral 61, o tubo de entrada 214b se estende substan-cialmente reto para baixo, e o tubo de entrada 214c é angulado na direção da parede lateral 62.
[042] Em algumas modalidades, tal como mostrado na Figura 5A, o coletor de pulverização 202 pode ser posicionado ao longo do teto da caixa quente 64, ou pode ser espaçado do teto da caixa quente 64. Em outras modalidades, tal como mostrado na Figura 5B, o coletor de pulverização 302 pode ser posicionado ao longo de uma ou mais paredes laterais da caixa quente 61, 62. O coletor de pulverização 302 pode compreender fileiras 312 posicionadas próximas às laterais 61, 62 da caixa quente 344 com os tubos de entrada 314 atravessando ou posicionados ao longo das paredes laterais 61, 62. Em outras modalidades, as fileiras podem ficar próximas ao fundo 49 da caixa quente (não mostrado). Em ainda outras modalidades, os tubos de entrada pode ser posicionados total ou parcialmente externos à caixa quente (por exemplo, de modo a distribuir o fluido para uma superfície exterior da caixa quente).
[043] Tal como mostrado na Figura 5C, as entradas 410 podem compreender uma abertura no tubo de entrada 414 e/ou um coletor de pulverização 402 de tal modo que a gravidade puxe o fluido sobre a caixa quente 444. Nessas modalidades, pelo menos uma porção da fonte de fluido (não mostrada) pode ser posicionada ver-ticalmente acima das entradas 410 de modo a criar uma pressão de descarga sufici-ente (tal como apresentado mais adiante com referência às Figuras 6A e 6B). Em algumas modalidades, tal como mostrado na Figura 5D, os tubos de entrada 514 podem ser angulados à medida que os mesmos se estendem no sentido descenden-te a partir da interseção 515. Em ainda outras modalidades, os tubos de entrada 514 podem se estender substancialmente perpendiculares ao piso da caixa quente 60 (por exemplo, ver Figura 3A, descrita acima).
[044] As Figuras 5E e 5F mostram uma modalidade de acordo com a presente tecnologia na qual uma caixa quente 744 tem um sistema de distribuição de fluido 700 compreendendo os tubos 702 dentro de suas paredes laterais 761, 762, do teto 764, e/ou do piso 760 (coletivamente representados na Figura 5F pelo elemento 763). Os tubos 702 carregam um fluido refrigerante 704 e podem compreender uma configuração de serpentina (tal como mostrado na vista em seção transversal da Figura 5F) ou podem compreender qualquer configuração apropriada de modo a obter uma ou mais regiões desejadas de refrigeração.
[045] O sistema de distribuição de fluido pode ter uma ou mais válvulas lo-calizadas em qualquer ponto dentro do sistema. Por exemplo, uma válvula pode ser localizada na junção entre o suprimento de fluido e os tubos de suprimento. Em ou-tras modalidades, as válvulas podem ser localizadas em cada entrada. O controle das válvulas e/ou a liberação do fluido podem ser acionados manualmente, em uma programação preestabelecida, automaticamente por um controlador, ou manualmen-te com um comando automático. Da mesma forma, o fluido pode ser liberado de todas as entradas simultaneamente e/ou programado de preferência de modo a formar um grupo localizado de regiões de refrigeração desejadas.
[046] O controlador pode ser um controlador discreto associado a uma úni- ca entrada ou a múltiplas entradas automáticas, um controlador centralizado (por exemplo, um sistema de controle distribuído ou um sistema de controle lógico programável), ou uma combinação dos dois. Por conseguinte, as entradas individuais e/ou as válvulas podem ser operadas individualmente ou em conjunto com outras entradas ou válvulas.
[047] Em algumas modalidades, a fábrica de coque, o vagão de coque, a caixa quente, e/ou o sistema de distribuição de fluido podem incluir um sistema de coleta de fluido a fim de redirecionar e/ou reter um transbordamento de fluido a partir da caixa quente. Em algumas modalidades, o sistema de coleta de fluido pode filtrar e, em seguida, reciclar o transbordamento. Em outras modalidades, o sistema de coleta de fluido pode incluir uma bomba de modo a facilitar o reuso do transborda- mento. Em ainda outras modalidades, pelo menos uma porção do sistema de coleta de fluido pode ser posicionada abaixo da base da caixa quente de tal modo que um vazamento de fluido seja forçado através do sistema de coleta de fluido, o qual filtra o transbordamento antes de o mesmo atingir o chão. Em outras modalidades, um transbordamento de fluido pode ser deixado fluir de uma forma substancialmente não filtrada para o chão.
[048] Tal como mostrado na Figura 6A, a fonte de fluido 106 pode compre-ender um reservatório de fluido local 106 possuindo uma mangueira 120 em cone-xão fluida com o tubo de suprimento 104, o qual transfere o fluido 108 a partir da fonte de fluido 106 para o coletor de pulverização 102. O comprimento da mangueira 120 pode ser suficiente para que a mesma permaneça acoplada ao sistema de dis-tribuição de fluido 100 do vagão de coque 24 à medida que o vagão de coque 24 se movimenta ao longo dos trilhos 28, ou pode a mesma se torne separável do vagão de coque 24.
[049] As Figuras 6B e 6C ilustram modalidades nas quais a fonte de fluido compreende uma bomba ou um tanque pressurizado e/ou um reservatório 606 aco- plado ao vagão de coque 24. Em algumas modalidades, pelo menos uma porção da fonte de fluido pode ser posicionada verticalmente acima das entradas 610 de modo a criar uma pressão de descarga suficiente. A caixa quente 644 inclui uma conexão de caixa quente 124 em conexão fluida com o coletor de pulverização 602. A cone-xão 124 é configurada de modo a se casar com uma conexão de vagão de coque 126. Em funcionamento, quando um sistema de elevação e translação 46 movimenta a caixa quente 44 de volta para o vagão de coque empurrador plano 24 depois de ser posicionado adjacente ao forno 12, a conexão de caixa quente 124 se casa com a conexão de vagão de coque empurrador plano 126 de modo a efetivamente selar o sistema. Além disso, em algumas modalidades, o reservatório 606 pode ser carregado pela caixa quente 44. Por exemplo, o reservatório 606 pode ser localizado sobre o topo de um teto da caixa quente ou ser acoplado a uma parede lateral.
[050] Em algumas modalidades, o vagão de coque pode incluir vários outros acessórios para fazer interface com o forno de coque, com o vagão de extinção, e/ou com outros equipamentos de uma fábrica de coque. Por exemplo, o vagão de coque pode incluir um mecanismo de elevação e translação 46 (mostrado na Figura 6B) configurado de modo a elevar e transladar a caixa quente 44 no sentido de posi-cionar a caixa quente 44 adjacente à extremidade de saída 16 do forno 12. O meca-nismo de elevação e translação provê uma transição relativamente suave para que o coque quente e/ou depósitos 26 se movimente a partir do piso do forno para a caixa quente 44. O vagão de coque empurrador plano 24 pode incluir ainda um sistema de coleta de poeira em comunicação de fluxo com a caixa quente 44 através de um du- to de coleta no sentido de coletar qualquer poeira ou vapores que possam se desen-volver a partir do coque durante as operações de empurra do coque. Em algumas modalidades, o vagão de coque empurrador plano 24 pode incluir ainda um disposi-tivo de vedação de dintel que provê vedação entre a caixa quente 44 e o forno 12 a fim de reduzir uma quantidade de poeira que possa vazar pela extremidade aberta 16 do forno 12. Em ainda outras modalidades, um mecanismo de varredura de saia de forno pode ser provido sobre a seção de transição a fim de impedir o acúmulo de poeira de coque sobre uma soleira de forno fixada a cada forno 12 após a remoção da porta de saída de forno 40 ou depois de empurrar o coque quente e/ou depósitos 26 para o vagão de coque 24.
[051] Em funcionamento, o sistema de distribuição de fluido 100 pode ser utilizado durante uma situação de emergência na qual o vagão de coque 24 se que-bra e se torna incapaz de completar o transporte do coque quente e/ou depósitos para uma área de extinção. Isto não apenas paralisa a produção de coque, mas também significativamente atrasa a refrigeração do vagão de coque, da mesma forma resultando em danos irreparáveis para o vagão de coque 24 e/ou para a caixa quente 44. Quando tal falha vem a ocorrer, o sistema de distribuição de fluido pode ser manual ou automaticamente acionado e imediatamente iniciar a refrigeração da caixa quente e/ou de seus conteúdos.
[052] O sistema de distribuição de fluido 100 pode também ser usado durante o processo de descarbonização. Tal como acima explicado, a descarbonização vem a ser um aspecto de rotina obrigatória na manutenção de um forno de coque a fim de manter eficiência e a produção de uma fábrica de coque. Uma vez que o sistema de distribuição de fluido provê a refrigeração regional da caixa quente (deste modo baixando a temperatura média da caixa quente), a caixa quente é capaz de trabalhar com e, por conseguinte, transportar pilhas maiores de depósitos do que seria capaz sem um sistema de refrigeração. Ao transportar pilhas maiores de depósitos, o vagão de coque empurrador plano pode fazer o descarte dos depósitos em menos transportes do que os sistemas de forno de coque convencionais. Menos transportes livram os carros quentes empurradores planos e os fornos mais cedo de modo que a produção de coque possa continuar, possibilitando a uma fábrica de coque uma maior produção de coque. Além disso, menos transportes também signi- ficam uma menor tensão térmica e mecânica sobre os carros quentes empurradores planos, desta forma aumentando a sua vida útil. Exemplos 1. Um vagão de coque para uso em uma fábrica de coque, o vagão de coque compreendendo: - uma caixa quente pelo menos parcialmente fechada possuindo uma porção interior, uma porção exterior, uma base, e uma parede lateral que se estende no sentido ascendente a partir da base; e - um sistema de distribuição de fluido acoplado à caixa quente, o sistema de distribuição de fluido compreendendo uma pluralidade de entradas de fluido configu-radas de modo a liberar um fluido direcionado para a parede lateral da porção interior. 2. O vagão de coque, de acordo com o exemplo 1, compreendendo ainda um reservatório em comunicação fluida com o sistema de distribuição de fluido e configurado de modo a conter um fluido. 3. O vagão de coque, de acordo com o exemplo 1, no qual pelo menos uma porção do sistema de distribuição de fluido é posicionada dentro de pelo menos uma das paredes laterais. 4. O vagão de coque, de acordo com o exemplo 1, no qual pelo menos uma porção do sistema de distribuição de fluido é posicionada dentro da base. 5. O vagão de coque, de acordo com o exemplo 1, no qual a porção interior compreende uma porção periférica próxima às paredes laterais e uma porção central espaçada das paredes laterais, e no qual as entradas de fluido são posicionadas na porção periférica. 6. O vagão de coque, de acordo com o exemplo 1, no qual as entradas de fluido individuais compreendem um bocal configurado de modo a direcionar um flui-do para as paredes laterais. 7. O vagão de coque, de acordo com o exemplo 1, no qual a caixa quente compreende uma porção de topo que pelo menos parcialmente cobre a porção inte-rior da caixa quente, e no qual a pluralidade de entradas de fluido é espaçada da porção de topo. 8. O vagão de coque, de acordo com o exemplo 1, no qual pelo menos uma entrada de fluido é acoplada a uma parede lateral. 9. O vagão de coque, de acordo com o exemplo 1, compreendendo ainda um mecanismo de elevação e translação. 10. O vagão de coque, de acordo com o exemplo 1, no qual o fluido compre-ende água. 11. O vagão de coque, de acordo com o exemplo 1, no qual as entradas de fluido são uniformemente espaçadas ao longo de duas fileiras substancialmente pa-ralelas ao longo de um eixo geométrico longitudinal da caixa quente. 12. O vagão de coque, de acordo com o exemplo 1, no qual as entradas de fluido são posicionadas ao longo de uma peça transversal que se estende ao longo de uma largura da caixa quente. 13. O vagão de coque, de acordo com o exemplo 1, compreendendo ainda uma fonte de fluido operacionalmente conectada ao sistema de distribuição de flui-do. 14. Um método de refrigeração de um vagão de coque em um sistema de produção de coque, o método compreendendo: - a introdução de um fluido em um sistema de distribuição de fluido acoplado ao vagão de coque, sendo que o vagão de coque compreende uma base de carro e uma pluralidade de paredes laterais de carro que se estende no sentido ascendente a partir da base de carro; - o direcionamento de um fluido a partir do sistema de distribuição de fluido para as paredes laterais; e - a refrigeração das paredes laterais. 15. O método, de acordo com o exemplo 14, compreendendo ainda a libera-ção do fluido através de uma ou mais aberturas no vagão de coque depois de o flui-do fazer interface com as paredes laterais. 16. O método, de acordo com o exemplo 14, no qual o direcionamento de um fluido a partir do sistema de distribuição de fluido para as paredes laterais com-preende o direcionamento do fluido através de um conjunto de bocais. 17. O método, de acordo com o exemplo 14, no qual o direcionamento de um fluido a partir do sistema de distribuição de fluido para as paredes laterais com-preende o direcionamento do fluido através de uma pluralidade de tubos de entrada próximos às paredes laterais. 18. O método, de acordo com o exemplo 14, no qual a introdução de um flu-ido no sistema de distribuição de fluido compreende a introdução do fluido a partir de um reservatório de fluido carregado pelo vagão de coque. 19. O método, de acordo com o exemplo 14, no qual o direcionamento de um fluido a partir do sistema de distribuição de fluido para as paredes laterais com-preende o direcionamento do fluido utilizando um sistema de alimentação de gravi-dade. 20. O método, de acordo com o exemplo 14, no qual o direcionamento de um fluido a partir do sistema de distribuição de fluido para as paredes laterais com-preende o direcionamento de um fluido pressurizado para as paredes laterais. 21. Um sistema para a refrigeração de uma caixa quente, no qual a caixa quente possui uma superfície interior compreendendo um piso e pelo menos duas paredes laterais, o sistema compreendendo: - uma fonte de fluido; - um conduto de suprimento acoplado à fonte de fluido; - um coletor de pulverização carregado pela caixa quente e em comunicação fluida com o conduto de suprimento; e - um dispensador acoplado ao coletor de pulverização, sendo que o dispen- sador é configurado de modo a direcionar um fluido para uma superfície interior de uma caixa quente. 22. O sistema, de acordo com o exemplo 21, no qual o dispensador compre-ende um ou mais dentre um bocal de ventilação plano, um bocal de inundação, um bocal tipo gotas de chuva, um bocal de cone oco, um bocal de cone cheio, ou um bocal direcional ou bidirecional. 23. O sistema, de acordo com o exemplo 21, compreendendo ainda um sis-tema de coleta de fluido configurado de modo a coletar o fluido para pelo menos um dentre um reuso ou descarte. 24. O sistema, de acordo com o exemplo 21, no qual a caixa quente é aco-plada a pelo menos um dentre um vagão de coque ou a um trem quente. 25. O sistema, de acordo com o exemplo 21, no qual a caixa quente possui uma superfície exterior, e no qual o dispensador é configurado de modo a direcionar um fluido para pelo menos uma dentre uma superfície exterior e a superfície interior.
[053] A presente tecnologia oferece diversas vantagens adicionais sobre os sistemas tradicionais. Por exemplo, as chapas de aço dentro do vagão de coque po-dem iniciar o processo de refrigeração mais cedo, deste modo estendendo a vida útil das chapas de aço e reduzindo a frequência das trocas das chapas de aço. Além disso, o uso de um sistema de distribuição de fluido requer menos gente envolvida a fim de iniciar o processo de refrigeração. Em diversas modalidades, o presente sis-tema é capaz de resfriar a caixa quente e, ao mesmo tempo, descarbonizar os fornos.
[054] Exemplos de carros quentes empurradores planos adequados são descritos na Patente dos Estados Unidos N. 8 152 970, depositada em 3 de março de 2006, incorporada ao presente documento a título de referência em sua totalida- de. Outras tecnologias adequadas são descritas na Patente dos Estados Unidos N. 7 998 316, depositada em 17 de março de 2009 e no Pedido de Patente dos Estados Unidos N. 13/205 960, depositado em 9 de agosto de 2011, cada um desses documentos sendo incorporado ao presente documento a título de referência em sua totalidade.
[055] A partir do que foi apresentado acima, será apreciado que, embora modalidades específicas da presente tecnologia tenham sido descritas no presente documento para fins de ilustração, varias modificações podem ser feitas sem se desviar do espírito e âmbito de aplicação da presente tecnologia. Além disso, certos aspectos desta nova tecnologia que foram descritos no contexto de modalidades particulares podem ser combinados ou eliminados em outras modalidades. Além disso, embora vantagens associadas a certas modalidades da presente tecnologia tenham sido descritas no contexto dessas modalidades, outras modalidades poderão também exibir tais vantagens, e nem todas as modalidades precisam necessari-amente exibir tais vantagens para recair dentro do âmbito de aplicação da presente tecnologia. Por conseguinte, a presente invenção e sua tecnologia associada podem abranger outras modalidades não expressamente mostradas ou descritas no presen-te documento. Sendo assim, a presente invenção não é limitada, exceto pelas rei-vindicações em apenso.
Claims (14)
1. Vagão de coque (24) para uso em uma fábrica de coque, o vagão de co-que (24) sendo CARACTERIZADO pelo fato de compreender: uma caixa quente (44) pelo menos parcialmente fechada possuindo uma porção interior (43), uma porção exterior, uma base, um par de paredes laterais (61, 62) opostas se estendendo no sentido ascendente a partir da base, e um teto (64) se estendendo entre as paredes laterais (61, 62) opostas; e um sistema de distribuição de fluido (100) acoplado à caixa quente (44), o sistema de distribuição de fluido (100) compreendendo uma pluralidade de entradas de fluido (110) configuradas para liberar um fluido (108) direcionado para e pelo me-nos parcialmente em pelo menos uma das paredes laterais (61, 62) da porção interior (43) e pelo menos uma entrada de fluido (110) posicionada fora da porção interior (43) da caixa quente (44) e configurada para liberar fluido (108) diretamente em um exterior (61a, 62a) de pelo menos uma das paredes laterais (61, 62); pelo menos uma porção do sistema de distribuição de fluido (100) sendo posicionada ao longo do teto (64) de modo que uma pluralidade das entradas de fluido (110) dependa do teto (64) acima da base e sejam posicionadas em uma relação espaçada com o teto (64) e a pelo menos uma das paredes laterais (61, 62) na qual o fluido (108) será liberado; pelo menos algumas das entradas (110) sendo miradas para direcionar o fluido (108) para pelo menos uma dentre as paredes laterais (61, 62) e a base.
2. Vagão de coque (24), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda um reservatório (106) em co-municação fluida com o sistema de distribuição de fluido (100) e configurado de mo-do a conter fluido (108).
3. Vagão de coque (24), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma porção do sistema de distri-buição de fluido (100) é posicionada dentro de pelo menos uma das paredes laterais (61, 62).
4. Vagão de coque (24), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma porção do sistema de distri buição de fluido (100) é posicionada dentro da base.
5. Vagão de coque (24), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a porção interior (43) compreende uma porção periférica adjacente às paredes laterais (61, 62) e uma porção central espaçada para dentro a partir da porção periférica, e em que as entradas de fluido (110) são posici-onadas na porção periférica, em uma relação espaçada com pelo menos uma das paredes laterais (61, 62).
6. Vagão de coque (24), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que entradas de fluido (110) individuais compreen-dem um bocal (116) configurado para direcionar fluido (108) para as paredes laterais (61, 62).
7. Vagão de coque (24), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a caixa quente (44) compreende uma porção de topo cobrindo pelo menos parcialmente a porção interior (43) da caixa quente (44), em que a pluralidade de entradas de fluido (110) é espaçada da porção de topo.
8. Vagão de coque (24), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma entrada de fluido (110) é aco plada a uma parede lateral (61, 62).
9. Vagão de coque (24), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda um mecanismo de elevação e translação (46) tendo uma pluralidade de braços de suporte acoplados de modo pi- votante com o vagão de coque (24) e a caixa quente (44); os braços de suporte con-figurados para alterar a elevação e posição da caixa quente (44) em relação a estru-turas adjacentes ao vagão de coque (24).
10. Vagão de coque (24), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o fluido (108) compreende água.
11. Vagão de coque (24), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as entradas de fluido (110) são uniformemente espaçadas ao longo de duas fileiras (112) paralelas ao longo de um eixo geométrico longitudinal da caixa quente (44).
12. Vagão de coque (24), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as entradas de fluido (110) são posicionadas ao longo de uma peça transversal (113) que se estende ao longo de uma largura da caixa quente (44).
13. Vagão de coque (24), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda uma fonte de fluido (106) ope-racionalmente conectada ao sistema de distribuição de fluido (100).
14. Sistema para refrigeração de uma caixa quente (44) de um vagão de co-que (24), conforme definido na reivindicação 1, em que a caixa quente (44) possui uma superfície interior (60b, 61b, 62b) compreendendo um piso (60) e pelo menos duas paredes laterais (61, 62), o sistema sendo CARACTERIZADO pelo fato de compreender: uma fonte de fluido (106); um conduto de suprimento (104) acoplado à fonte de fluido (106); um coletor de pulverização (102) transportado pela caixa quente (44) e em comunicação fluida com o conduto de suprimento (104); e uma pluralidade de dispensadores acoplado ao coletor de pulverização (102), adjacente a e dependendo do teto (64) da caixa quente (44) acima da base da caixa quente (44), em que pelo menos um dos dispensadores é posicionado em uma relação espaçada com, e configurado para direcionar um fluido (108) em, uma su-perfície interior (61b, 62b) de pelo menos uma das paredes laterais (61, 62) da caixa quente (44) e pelo menos um dos dispensadores é posicionado fora da porção inte-rior (43) da caixa quente (44) em uma relação espaçada com, e configurada para direcionar um fluido (108) em, uma superfície exterior (61a, 62a) de pelo menos uma das paredes laterais (61, 62).
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