BR102016009055A2 - Modular refractory coating set for burner tip - Google Patents

Abstract

descreve-se um conjunto modular para o revestimento com material refratário (2) da ponta de um queimador, que introduz combustível sólido ou líquido em um forno rotativo para fabricação de cimento ou cal. o conjunto modular é composto por pelo menos um módulo (1.1, 1.2), o qual é formado por anéis metálicos (3) dotados de grampos de ancoragem (4), sendo estes recobertos por massa de material refratário (2), onde o pelo menos um módulo (1.1, 1.2) envolve o tubo externo da ponta de um queimador e é fixado a este de maneira liberável.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CONJUTO MODULAR DE REVESTIMENTO REFRATÁRIO PARA PONTA DE QUEIMADOR".

[001] A presente invenção refere-se a um conjunto modular para o revestimento com material refratário da ponta de um queimador, que introduz combustível sólido, líquido ou gasoso em um forno rotativo para fabricação de cimento ou cal.

Descrição do Estado da Técnica [002] Os queimadores na indústria de cimento e cal são responsáveis pela introdução de diferentes tipos de combustível em estado sólido, líquido ou gasoso, com diferentes proporções entre eles, na zona de queima de um forno.

[003] Atualmente, a maioria das pontas de queimador do estado da técnica não possui o desempenho satisfatório desejado pela indústria, levando a frequentes paralizações do forno, e consequentemente da produção, para a substituição por um queimador reserva. Os queimadores do estado da técnica são feitos de tubos de metal concêntricos por onde passam o combustível e o ar para a queima, sendo que o tubo mais externo é dotado de grampos de ancoragem soldados sobre ele. Uma massa de material refratário é moldada ao redor e aplicada diretamente sobre o tubo mais externo. Usualmente, os trechos moldados possuem o comprimento contínuo de 1 m, quando é feita uma junta com concreto refratário, denominada de junta fria.

[004] As trocas dos queimadores podem ser necessárias a cada 30 dias ou a cada 4 ou 5 meses, dependendo de quão agressivo é o ambiente dentro do forno com relação à abrasão, erosão, choque térmico e infiltração de álcalis. Outro problema substancial é a expansão térmica distinta entre os diferentes materiais empregados na ponta do queimador, tais como o revestimento refratário, os grampos de anco- ragem e os tubos metálicos concêntricos do queimador, o que conduz a trincas e a consequente danificação do revestimento refratário e dos tubos subjacentes.

[005] A solução usual é a de se retirar o material refratário na ponta do queimador, cortar e substituir a parte dos tubos metálicos danificados por meio de soldagem e refazer o revestimento refratário.

[006] Tal procedimento é muito demorado e caro, sendo que uma solução modular foi proposta no documento W02008/065555A1. Essa solução consiste no fato de que a tubulação externa do queimador, especialmente na região da ponta, é constituída de módulos que são unidos por meio de parafusos com o restante da tubulação do queimador. Em caso de desgaste, a parte mais extrema da ponta com o seu revestimento refratário pode ser rapidamente substituída.

[007] Outra solução do estado da técnica conhecida é mostrada no documento US5843368, onde a ponta de um queimador é unida por parafusos com a parte posterior, podendo, assim ser facilmente substituída.

[008] As soluções do estado da técnica têm o problema de se aplicar a uma forma particular de queimador, não podendo ser usada de modo universal. Tal fica evidente pelo fato da tubulação externa do queimador ter que ser modificada para a forma modular no caso do W02008/065555A1 e a necessidade de uma ponta especial mente configurada no caso do US5843368.

[009] A intenção da presente invenção é a de solucionar os problemas do estado da técnica, proporcionando uma fácil e rápida substituição do revestimento refratário da ponta de um queimador sem a necessidade de modificação na tubulação dos queimadores existentes.

Breve Descrição da Invenção [0010] A presente invenção soluciona o problema do estado da técnica por meio de um conjunto modular de revestimento refratário para a ponta de queimador. O módulo ou os módulos são posicionados de modo removível envolvendo o tubo metálico mais externo do queimador, sendo que permitem uma liberdade de movimento em sentido axial e radial em relação ao tubo mais externo do queimador. Essa liberdade de movimento radial e axial permite a dilatação dos tubos do queimador sem que haja danos ao revestimento refratário. Em caso de desgaste ou abrasão, no revestimento refratário da ponta do queimador, o módulo ou módulos de revestimento afetados podem ser substituídos de maneira rápida e simples sem a necessidade de corte ou solda do tubo do queimador.

[0011] O conjunto modular da invenção é composto por pelo menos um módulo, o qual é formado por anéis metálicos dotados de grampos de ancoragem, sendo estes recobertos por massa de material refratário, onde o pelo menos um módulo envolve o tubo externo da ponta de um queimador e é fixado a este de maneira liberável. A fixação do pelo menos um módulo no tubo externo do queimador ocorre por pressão radial aplicada pelos anéis metálicos. Os anéis metálicos são apertados ao redor do tubo externo do queimador por meio de elementos de fecho.

Breve Descrição dos Desenhos [0012] A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As Figuras mostram: [0013] Figura 1 - é uma vista em corte lateral de um módulo de ponta de acordo com a presente invenção;

[0014] Figura 2 - é uma vista em detalhe de rebaixo na face anular do módulo de acordo com a presente invenção;

[0015] Figura 3 - é uma vista em corte lateral de um módulo intermediário de acordo com a presente invenção;

[0016] Figura 4 - é uma vista em perspectiva da estrutura metálica de um módulo de acordo com apresente invenção;

[0017] Figura 5 - é uma vista em perspectiva mostrando os componentes do módulo da presente invenção;

[0018] Figura 6 - é uma vista em corte frontal mostrando um módulo de acordo com a presente invenção;

[0019] Figura 7 - é uma vista em detalhe do dispositivo de fixação da estrutura metálica do módulo de acordo com a presente invenção. Descrição Detalhada das Figuras [0020] Como pode ser visto a partir da Figura 1 o módulo de revestimento refratário 1.1 é composto por anéis metálicos 3 espaçados unidos nas extremidades, que formam parte da parede interna do módulo 1.1. Sobre os anéis metálicos 3, que em um exemplo de concretização são feitos de chapa plana de metal, estão soldados grampos de ancoragem 4. Os grampos de ancoragem 4 estão dispostos de modo espaçado sobre a superfície radial externa dos anéis metálicos 3. Para permitir um ancoragem firme da massa de material refratário 2, que compõe o módulo 1.1, os grampos 4, por exemplo, em forma de "V", são posicionados alternadamente com as pontas em direção radial e longitudinal.

[0021] Da Figura 1 fica claro ainda, que a massa de material refratário 2 é preenchida entre os anéis metálicos 3 preenchendo os espaços vazios entre eles. A massa de material refratário 2 compõe, assim, em parte a parede interna do módulo 1.1, além de cobrir completamente os grampos de ancoragem 4 formando uma superfície tubular externa.

[0022] O módulo 1.1 apresenta ainda um chanfro 6 na face anelar voltada para dentro do forno. Esse chanfro 6 visa minimizar cantos vivos no ponto de maior abrasão da ponta do queimador, evitando, assim, a quebra prematura de material refratário 2 e o surgimento de fissuras.

[0023] Na Figura 2 é mostrado em detalhe o rebaixo anular 5 que é formado na parede anular 9 posterior do módulo 1.1, parede esta que é por sua vez formada pela massa de material refratário 2. Esse rebaixo anular 5 possui correspondência em todos os módulos anteriores, isto é, posicionados a montante do módulo 1.1, de modo que possa ser inserido nele um cordão de material cerâmico para prover a vedação entre os módulos. O formato semicircular do rebaixo 5 é um exemplo de concretização, sendo que outros formatos, tais como quadrado ou elíptico, atendem a mesma função.

[0024] A Figura 3 mostra em um exemplo de concretização da presente invenção de um módulo intermediário 1.2. Este módulo 1.2 apresenta constituição semelhante ao módulo 1.1, sendo as únicas diferenças a ausência do chanfro 6 e a presença do rebaixo anular 5 em ambas as faces anulares 9 do módulo 1.2.

[0025] De acordo com a presente invenção, caso seja requerido pelo projeto, o conjunto modular de revestimento refratário pode ser composto por mais de um módulo 1.1, 1.2, sendo que o módulo final ou de ponta terá sempre o formato do módulo 1.1. Módulos intermediários 1.2 podem ser dispostos em qualquer número a montante do módulo final 1.1, sendo que a vedação entre eles ocorrerá sempre por meio de um cordão de material cerâmico inserido nos respectivos rebaixos anulares 6 entre os módulos. Em função do projeto pode haver também apenas um único módulo, com o formato do módulo 1.1.

[0026] A construção dos anéis metálicos 3 é mostrada na Figura 4. Uma tira metálica apresenta rasgos longitudinais oblongos deixando elementos de metal entre os ditos rasgos. Ao se dobrar a tira de metal, tal qual uma abraçadeira, ao redor de um molde macho cilíndrico, esses elementos de metal formam os anéis metálicos 3. A tira metálica, que forma os anéis metálicos 3, é unida em suas extremidades por pelo menos um elemento de fecho 7. Para permitir uma boa união da tira metálica por pelo menos um elemento de fecho 7, os rasgos longitudinais oblongos cessam a uma distância determinada das extremidades da tira metálica. O número de anéis metálicos 3 formados em cada tira metálica é uma opção de projeto, sendo que na presente concretização são três. Em outras configurações podem ser usados dois ou mais anéis.

[0027] Conforme deixa clara a Figura 5, após a formação dos anéis metálicos 3 pela dobradura em forma cilíndrica da chapa metálica plana, os dois elementos de fecho 7 da concretização mostrada são fixados em uma posição inicial. Dispostos radialmente para fora dos anéis metálicos 3 se encontram os grampos de ancoragem 4. Sobre o conjunto de anéis metálicos 3 e grampos de ancoragem 4 é aplicada a massa de material refratário 2, formando, assim, o módulo 1.1, 1.2. Para que a disposição da massa de material refratário 2 sobre os anéis metálicos 3 seja uniforme, são dispostas nervuras 8 de papel de fibra cerâmica. As nervuras 8 são dispostas no sentido longitudinal do módulo 1.1, 1.2 e de modo perpendicular à face externa dos anéis metálicos 3 e espaçadas de modo equidis-tante ao redor da circunferência do módulo 1.1, 1.2. As nervuras 8 possuem uma altura igual à espessura de massa de material refratário 2 aplicada sobre os anéis metálicos 3. No exemplo de concretização da Figura 5, são posicionadas duas nervuras 8 em um ângulo de 120° entre si e de modo equidistante dos elementos de fecho 7. As nervuras 8, na concretização apresentada, são feitas de fibra cerâmica com uma espessura de até 3 mm.

[0028] Duas anteparas 10 são dispostas de cada lado do pelo menos um elemento de fecho 7 no sentido longitudinal do módulo 1.1, 1.2 para impedir a entrada de massa de material refratário 2 quando da sua aplicação, formando, assim, um espaço livre ao redor do pelo menos um elemento de fecho 7. Esse espaço livre é im- portante para o seu acionamento quando do posicionamento sobre a ponta do queimador. As anteparas 10 podem permanecer no módulo 1.1, 1.2 ou serem retiradas após a moldagem da massa de material refratário 2. As anteparas 10 apresentam um rebaixo 12 em seu sentido longitudinal, estando o rebaixo voltado para dentro da massa de material refratário 2.

[0029] Após a montagem do módulo ou módulos 1.1, 1.2 sobre o tubo mais externo da ponta do queimador, o pelo menos um elemento de fecho 7 é submetido a um aperto para que o módulo ou módulos 1.1, 1.2 se assentem sobre o tubo do queimador. O aperto deve ser suficiente para fixar os módulos 1.1, 1.2 sem, contudo, impedir o movimento relativo de dilatação do tubo externo do queimador em relação ao módulo ou módulos 1.1, 1.2.

[0030] O pelo menos um elemento de fecho 7 pode ser constituído por parafusos que se posicionam em abas soldadas na chapa metálica dos anéis 3, ou ainda constituído por grampos de pressão que atuam sobre abas soldadas na chapa metálica. A sua constituição deve permitir um posicionamento fácil e rápido do módulo ou módulos 1.1, 1.2 sobre a ponta do queimador.

[0031] Após a fixação do módulo 1.1, 1.2, o espaço ao redor do pelo menos um elemento de fecho 7 é preenchido com material plástico. O material plástico que é aplicado no campo após o posicionamento do módulo 1.1,1.2 preenche os espaços livres ao redor do elemento de fecho 7 inclusive os rebaixos 12. Dessa forma, o material plástico tem a sua ancoragem assegurada ao redor do pelo menos um elemento de fecho 7.

[0032] Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Lista de referências 1.1 - módulo de ponta 1.2- módulo intermediário 2 - massa de material refratário 3 - anéis metálicos 4 - grampos de ancoragem 5 - rebaixo anular 6 - chanfro 7 - elemento de fecho 8 - nervura 9 - face anular 10 - antepara 11 - material plástico 12 - rebaixo REIVINDICAÇÕES

Claims (11)

1. Conjunto modular para o revestimento com material refra-tário (2) da ponta de um queimador, que introduz combustível sólido, líquido ou gasoso em um forno rotativo para fabricação de cimento ou cal, caracterizado pelo fato de que o dito conjunto modular é composto por pelo menos um módulo (1.1,1.2), o qual é formado por anéis metálicos (3) dotados de grampos de ancoragem (4), sendo estes recobertos por massa de material refratário (2), onde o pelo menos um módulo (1.1, 1.2) envolve o tubo externo da ponta de um queimador e é fixado a este de maneira liberável.

2. Conjunto modular, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os anéis metálicos (3) são compostos por uma chapa metálica plana dotada de rasgos longitudinais oblongos dobrada de modo cilíndrico.

3. Conjunto modular, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que grampos de ancoragem (4) são soldados em sentido radial na superfície externa dos anéis metálicos (3).

4. Conjunto modular, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a massa de material refratário (2) é disposta ao redor dos anéis metálicos (3), recobrindo completamente os grampos de ancoragem (4), formando a superfície cilíndrica externa do pelo menos um módulo (1.1, 1.2), formando ainda parte da superfície cilíndrica interna do pelo menos um módulo (1.1,1.2) e as faces anulares (9).

5. Conjunto modular, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que na face anular (9) é disposto um rebaixo anular (5).

6. Conjunto modular, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que um do pelo menos um módulo (1.1) apresenta em uma face anular (9) ao invés de um rebaixo anular (5) um chanfro (6).

7. Conjunto modular, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que um do pelo menos um módulo (1.2) apresenta rebaixos anulares (5) em ambas as faces anulares (9).

8. Conjunto modular, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que apresenta pelo menos um elemento de fecho (7) unindo as extremidades da chapa metálica plana dobrada dos anéis metálicos (3).

9. Conjunto modular, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o módulo (1.1, 1.2) é fixado ao tubo externo da ponta de um queimador por pressão radial aplicada pelos anéis metálicos (3).

10. Conjunto modular, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que nervuras (8) são dispostas de modo radial sobre os anéis metálicos (3) e ao longo do comprimento longitudinal do módulo (1.1,1.2).

11. Conjunto modular, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que material plástico fundível (11) é aplicado ao redor do pelo menos um elemento de fecho (7) entre anteparas (10) e rebaixos (12).