BR112015000207B1

BR112015000207B1 - Instalação para distribuição de material em pó por transporte pneumático

Info

Publication number: BR112015000207B1
Application number: BR112015000207-2A
Authority: BR
Inventors: Pierre Mahowald; Ben Muller; Louis Schmit
Original assignee: Paul Wurth S.A.
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2013-07-03
Publication date: 2020-09-29
Also published as: KR20150028317A; CN104541119A; JP2015522716A; US20150204610A1; EP2870424A1; RU2612893C2; US10823506B2; JP6101349B2; BR112015000207A2; KR102045777B1; IN2014DN11154A; RU2015103815A; CN104541119B; LU92037B1; TWI579223B; WO2014006073A1; EP2870424B1; UA112125C2; TW201412627A

Abstract

instalação para distribuição de material em pó por transporte pneumático. a invenção se refere a uma instalação para distribuição de material granular ou em pó, por transporte pneumático, compreendendo ao menos um funil dispensador (3) para armazenagem temporária do material granular ou em pó, o funil dispensador é apropriado para ser pressurizado, alternativamente, e para ser esvaziado e despressurizado para que o funil seja preenchido, e aparelho para despressurizar o funil dispensador. o aparelho de despressurização compreende um tubo de despressurização (12) conectado no funil dispensador, um saco-filtro (11) com uma taxa de fluxo de operação máxima e conectado no tubo de despressurização, e um meio de controle de fluxo (15) para controlar a taxa de fluxo no tubo de despressurização pelo saco-filtro. o saco-filtro (11) é apropriado à operação sob pressão, e os meios de controle de fluxo (15) estão localizados no tubo de despressurização (12) a jusante do saco-filtro (11) e são dispostos para conferir uma taxa de fluxo que é no máximo igual à taxa de fluxo máxima do saco-filtro. a invenção se refere, em particular, a uma instalação para injetar carvão em um alto-forno.

Description

Campo da invenção

[001] A invenção se refere a uma instalação para distribuição de material granular ou em pó por transporte pneumático, como, por exemplo, uma instalação para injetar carvão em um alto-forno.

[002] Ela se refere, mais particularmente, a um aparelho para despressurizar o vaso de pressão utilizado para a armazenagem temporária do material, como o utilizado na instalação.

Fundamentos da invenção

[003] É conhecida, por exemplo, em EP 0 079 444 ou EP 0 212 296, a injeção de materiais granulares ou em pó, em particular carvão em pó, em um alto-forno. Estes materiais são geralmente transportados por meio pneumático. Normalmente, em um alto-forno, o carvão em pó pode ser injetado no nível de cada ventaneira ou ao menos em uma pluralidade de ventaneiras. A Figura 1 mostra uma instalação de transporte e injeção em que, para simplificar o esquema de instalação, é mostrada uma única linha dispensadora em direção às ventaneiras, observando-se que pode existir uma pluralidade de linhas conectadas a jusante de um único funil de armazenagem principal 1. O carvão é abastecido pelo funil de armazenagem principal I, que é mantido em pressão atmosférica, e distribuído para cada ponto de injeção por uma linha dispensadora pneumática 2, que, na proximidade do alto-fomo, divide-se em uma pluralidade de linhas de injeção, sendo cada uma conectada a um ponto de injeção. O carvão também pode ser transportado pela linha dispensadora em direção a outro vaso mantido sob pressão constante, conhecido como “funil de injeção”, localizado na proximidade do alto-fomo. As linhas de injeção são conectadas no filtro de injeção. As instalações de injeção e transporte compreendem normalmente vasos de armazenagem temporários, ou funis dispensadores, destinados a conter o material e pressurizados por um gás de transporte, como, por exemplo, nitrogênio. O gás fluidifica o material em pó e o transporta para o seu ponto de uso, normal mente localizado na ventaneira.

[004] Já é conhecido o controle da taxa de fluxo total do carvão enviado para o alto-forno pela medição da taxa de fluxo e a válvula de controle, muito embora as correntes individuais em direção às várias ventaneiras não sejam controladas, mesmo que sejam praticadas várias medidas para garantir a distribuição uniforme entre todas as ventaneiras. Existem também instalações em que a taxa de fluxo geral, além das taxas de fluxo individual, é controlada.

[005] As instalações de transporte e injeção se destinam, por um lado, a controlar a taxa de fluxo do material injetado e, por outro, a abastecer de forma contínua o material em pó. Para este fim, como mostra a Figura 1, uma série de ao menos dois funis dispensadores 3 localizados e paralelos à linha de transporte e guarnecidos nas válvulas de fechamento 4, 5 controla o preenchimento e esvaziamento de cada funil utilizado em cada linha de transporte. Os funis dispensadores 3 são utilizados de forma alternada, em que um é esvaziado para abastecer carvão na ventaneira do alto-forno, enquanto que o outro é preenchido pelo funil de armazenagem principal. Além disso, cada funil dispensador é guarnecido com um meio de pesagem 6 que determina a quantidade de carvão em pó introduzida em cada preenchimento, controlando a quantidade de carvão injetado.

|006] Ao preencher o funil dispensador pelo funil principal, para eliminar a pressão excessiva que não deixa o carvão fluir bem, o gás presente no funil dispensador é descarregado na parte superior do funil principal por um tubo equalizador de pressão equipado com uma 16 válvula de isolamento 16 aberta durante o preenchimento. O tubo é fechado pela válvula 16 após ser concluído o preenchimento do funil dispensador, permanecendo preenchido com gás úmido contendo carvão em pó. Para eliminar os riscos de condensação e obstrução do carvão, ou mesmo bloqueamento da linha, o que pode ocorrer, os tubos são isolados e aquecidos.

[007| Para esvaziar cada funil dispensador pelo transporte pneumático do carvão em pó, os funis são abastecidos com gás pressurizado por um tubo equipado com uma válvula 7, mantendo a pressão necessária ao transporte durante todo o período de esvaziamento. Os funis dispensadores, que são mantidos sob pressão ao serem utilizados, devem ser periodicamente despressurizados todas as vezes antes de serem repreenchidos pelo funil de armazenagem principal. O gás que sai do funil, durante a despressurização, arrasta o produto em pó restante no funil. Os sacos-filtros são utilizados para não haver uma descarga significativa das quantidades de carvão em pó na atmosfera com o gás pressurizado durante a despressurização. Geralmente, cada funil dispensador é conectado por um tubo de despressurização equipado com uma válvula 8 no saco-filtro 9 localizado no funil de armazenagem principal 1, recuperando o carvão em pó retido pelo saco-filtro diretamente no funil principal, o gás é descarregado, de acordo com a seta F, na atmosfera ou mesmo recuperado. Visto que o funil principal está na pressão atmosférica, o filtro também se encontra sob a mesma pressão, ocorrendo queda de pressão pela perda de carga entre o funil dispensador 3 e o saco-filtro 9, controlada pela válvula de despressurização 8 localizada no tubo que conecta o funil e o filtro.

|008| Durante a despressurização, a pressão no funil dispensador declina de forma gradual. Além disso, os sacos-filtros permitem uma taxa de fluxo de volume máximo que é determinada pela área da superfície de filtração do filtro. Para otimizar a despressurização, propõe-se manter uma taxa de fluxo máxima com volume constante no filtro durante a despressurização, minimizando a superfície de filtração necessária e também o tamanho geral dos filtros, além do seu custo. O controle da taxa de fluxo apresentada na válvula 8, localizada no tubo entre o funil dispensador 3 e o saco-filtro 9, garante a constância visada da taxa de fluxo.

[009] A desvantagem dos referidos sistemas ocorre pelo fato de que a válvula de controle 8 atua necessariamente nas correntes de gás carregadas com material em pó. Outra desvantagem ocorre em razão de que, na instalação normal do alto-forno, a pluralidade de cada uma das linhas de injeção compreende dois ou até três funis medidores conectados em um único saco-filtro de baixa pressão e, consequentemente, as variações de pressão no tubo que conecta o funil dispensador no filtro, durante a despressurização, pode causar um efeito indesejado no equipamento de pesagem dos outros funis dispensadores e, em particular, no funil dispensador que transporta efetivamente a injeção.

[010] Outra desvantagem se dá pelo fato de que, durante a despressurização, uma determinada quantidade de carvão em pó retoma com a corrente de gás despressurizada para o saco-filtro e segue pelo funil de armazenagem principal. Não se pode determinar a quantidade com precisão. Consequentemente, além da quantidade efetiva do carvão injetado nas ventaneiras ser inferior àquela detectada pelas operações de pesagem do funil dispensador, não se pode precisar sua quantidade.

[011] O sistema tem como uma última desvantagem o fato de os tubos entre as válvulas de despressurização e o saco-fíltro serem relativamente longos e dc diâmetro largo, elevando os custos do equipamento.

Objeto da invenção

[012] A invenção tem como objeto solucionar os problemas supracitados e eliminar ou ao menos limitar as desvantagens associadas às instalações do estado da técnica.

Descrição geral da invenção

[013] A luz das referidas finalidades, a invenção propõe um aparelho para despressurizar um vaso de pressão para a armazenagem temporária de um material granular ou em pó, como um funil dispensador, utilizado em particular em uma instalação para distribuição de material granular ou em pó por transporte pneumático, o aparelho de despressurização compreende ao menos um funil dispensador para armazenagem temporária de material granular ou em pó, o funil se destina, alternativamente, a ser pressurizado para ser esvaziado e despressurizado para ser preenchido, o aparelho que despressuriza o funil dispensador compreende o seguinte: tubo de despressurização conectado no vaso; saco-filtro conectado no tubo de despressurização, isto é, localizado em série nele ou diretamente no funil dispensador e a montante do tubo.

[014] De acordo com a invenção, o aparelho se caracteriza pelo saco-filtro ser um filtro destinado a operar sob pressão, e os meios de fluxo estão localizados no tubo de despressurização a jusante do saco-filtro.

[015] Uma vantagem da invenção se dá pelo fato de que os meios de controle, que estão localizados a jusante do filtro, têm uma corrente gás desempoeirada que passa por eles, não sendo submetidos aos riscos de abrasão, obstrução e redução de forma transversal e, consequentemente, na taxa de fluxo produzida em seguida.

[016] De acordo com uma modalidade preferida, cada funil dispensador compreende seu próprio aparelho de despressurização, com um saco-filtro desprcssurizado e montado diretamente no funil dispensador.

[017] Em comparação com os aparelhos do estado da técnica, que utilizam o saco-filtro em operação sob pressão atmosférica, montado no funil de armazenagem principal, o equipamento apresenta uma série de vantagens.

[018] Pelas razões acima, é desnecessária, entre o funil e o saco- filtro, a existência de tubos de despressurização de diâmetro maior, normalmente ND 400, ou tubos equalizadores de pressão, geralmente do diâmetro de ND 200, que, na instalação normal de um alto-forno, propicia uma economia de peso da ordem de 4 tones por funil dispensador.

[019] Além disso, nào existe mais o risco dos tubos equalizadores de pressão ficarem bloqueados, não sendo necessário providenciar isolamento térmico para eles ou monitorar sua temperatura.

[020] Visto que o carvão em pó retido pelo saco-filtro de cada funil dispensador retorna diretamente para o funil, e nào para o funil de armazenagem principal, torna-se precisa a medição efetiva da massa de carvão injetada.

[021] A despressurização do funil dispensador não causa mais efeito no sistema de pesagem de outro funil dispensador. Isto ocorre porque, nos sistemas do estado da técnica que utilizam o saco-filtro localizado no topo do funil de armazenagem principal, sendo comum em uma pluralidade de funis dispensadores, todos os funis dispensadores são conectados pelos seus respectivos tubos de despressurização que levam ao filtro. Consequentemente, a despressurização de um dos funis dispensadores exerce influência nos sistemas de pesagem dos outros funis, advinda da retropressão do saco-filtro influenciando nas válvulas de despressurização dos outros funis dispensadores. O problema é eliminado com o uso de um saco-filtro por funil dispensador.

[022] De acordo com a primeira modalidade, os meios de controle de fluxo compreendem uma placa com um orifício de seção transversal predeterminada, apropriada para liberar a passagem da taxa de fluxo de volume máximo que é inferior ou igual à taxa de fluxo máxima admissível do saco-filtro.

|023| De acordo com outra modalidade preferida, os meios de controle de fluxo compreendem um bico de Lavai, de forma e seção transversal predeterminadas, apropriado para liberar a passagem da taxa de fluxo de volume máximo que é inferior ou igual à taxa de fluxo máxima admissível do saco-filtro.

|024| Considerando permanecer crítica a expansão da mistura de gás com o produto em pó no orifício ou bico de Lavai, este último produz uma taxa de fluxo de volume efetivo e constante no saco-filtro localizado a montante, observando-se que a despressurização continua em uma temperatura substancialmente constante.

[025] Quando a pressão na entrada do bico de Lavai, ou a montante do orifício, declina de forma contínua, oriunda da despressurização do funil, a taxa de fluxo da massa da mistura do gás com o produto em pó também declina de modo proporcional. Por outro lado, a taxa de fluxo volumétrica permanece constante, independentemente da pressão a montante do bico de Lavai ou orifício da placa, observando-se que a temperatura do gás a montante permanece constante.

[026] Pelas razões acima, em função do uso dos meios de controle estático sem mover os elementos, são desnecessárias as válvulas de despressurização controlada, como no estado da técnica, levando a uma economia da ordem de EUR 30.000,00.

Breve descrição dos desenhos

[027] Outros detalhes e características da invenção são apresentados na descrição da modalidade a seguir, para fins ilustrativos, com referência aos seguintes desenhos em anexo: Fig. 1 é uma vista de esquema simplificado da instalação do estado da técnica, referente à injeção do carvão no alto-forno, já descrita e comentada na introdução da invenção; Fig. 2a e Fig. 2b são vistas de esquema simplificado de duas variantes do funil dispensador de uma instalação correspondente.

Descrição de uma modalidade preferida

|028] No aparelho mostrado nas Figuras 2a e 2b, o vaso intermediário vem equipado com um saco-filtro 11 destinado a operar sob pressão.

[029] O saco filtro 11 é preso diretamente no topo do funil 3, para que a poeira ou o material em pó retido pelo filtro retome diretamente para o funil. O tubo de despressurização 12 é conectado na saída de gás esfregado 13 do filtro. A válvula de isolamento 14 é montada no tubo, a jusante do filtro, para fechar o funil durante a sua despressurização e uso convencional, durante o transporte pneumático do carvão em pó nas ventaneiras ou no ponto de injeção do alto-forno. O bico de Lavai 15 é guarnecido no tubo de despressurização 12, a jusante do alojamento, na Figura 2a, ou a montante dele, na Figura 2b, na válvula de isolamento 14. As características dimensionais do bico de Laval 15 são determinadas com base na taxa de fluxo nominal do saco-filtro, para garantir uma taxa de fluxo de volume constante no bocal c substancialmente igual ou ligeiramente inferior à taxa de fluxo nominal do filtro.

[030| A saída do bico de Laval pode ser aberta diretamente na atmosfera, caso necessário, por um silenciador, ou conectada na instalação para reciclar os gases filtrados.

[031] Além disso, observa-se que, no preenchimento do funil dispensador, a válvula 14 é aberta para descarregar os gases presentes no funil dispensador. Esta é a razão pela qual nào são mais necessários os tubos equalizadores de pressão.

[032] Graças à invenção, é possível substituir um filtro atmosférico com uma área de superfície efetiva de 75m2 e com filtros equivalentes de apenas lOm2, durante o ligeiro aumento da carga na superfície do filtro.

[033] Concluindo, a invenção não se limita à modalidade e à aplicação específica relacionada à injeção de carvão em um alto-forno. Ela também pode ser aplicada em outras instalações compreendendo funis pressurizados com materiais em pó e necessitados da despressurização periódica dos funis pelos sacos-íiltros.

Claims

1. Instalação para distribuição de material granular ou em pó por transporte pneumático, compreendendo ao menos um funil dispensador (3) para armazenagem temporária de material granular ou em pó, o funil dispensador é apropriado para ser pressurizado, altemativamente, e para ser esvaziado e despressurizado para que o funil seja preenchido, e aparelho para despressurizar o funil dispensador compreendendo o seguinte: tubo de despressurização (12) conectado no funil dispensador, saco-filtro (11) com taxa de fluxo de operação máxima e conectado no tubo de despressurização, e meio de controle de fluxo (15) para controlar a taxa de fluxo no tubo de despressurização pelo saco-filtro, caracterizado por o saco-filtro (11) ser um filtro apropriado à operação sob pressão, e os meios de controle de fluxo (15) serem meios de controle estáticos sem elementos móveis, localizados no duto despressurizador (12) a jusante do saco-filtro (11) e compreender uma placa com um orifício de seção transversal predeterminada ou um bico de Lavai (15), de forma e seção transversal predeterminadas apropriado para liberar a passagem da taxa de fluxo de volume máximo que é inferior ou igual à taxa de fluxo máxima admissível do saco-filtro.

2. Instalação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por os meios de controle de fluxo (15) estarem localizados no tubo de despressurização a jusante da válvula de isolamento (14).

3. Instalação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os meios de controle de fluxo (15) estarem localizados no tubo de despressurização a montante da válvula de isolamento (14).

4. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada por ser utilizada para injetar carvão em pó no alto-forno.

5. Instalação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por compreender um funil de armazenagem principal e uma pluralidade de funis dispensadores (3) conectada no funil de armazenagem principal, para ser preenchida periodicamente com material granular ou em pó, por transporte pneumático, pelo funil principal, e cada funil dispensador compreende seu próprio aparelho de despressurização, com um saco-filtro pressurizado e montado diretamente em cada funil dispensador.