BR112015003483B1

BR112015003483B1 - sistema e método para compartilhamento de materia volátil em fornos de coque stamp-charged

Info

Publication number: BR112015003483B1
Application number: BR112015003483A
Authority: BR
Inventors: John F. Quanci; Vince Reiling
Original assignee: Suncoke Technology And Development Llc
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2018-09-18
Also published as: CN110564428A; CN105567262A; EP2885378A4; CA2881842A1; CA2881842C; EP2885378A1; PL2885378T3; BR112015003483A2; WO2014028482A1; US20140048404A1; CN104781372A; EP2885378B1; US9249357B2; IN2015KN00017A

Abstract

resumo “método e aparelho para partilha de materia volatil em fornos de coque carregado por esmagamento” um sistema de partilha de matéria volátil inclui um primeiro forno de coque carregado por esmagamento, um segundo forno de coque carregado por esmaga-mento, um túnel que liga de forma fluida o primeiro forno de coque carregado por esmagamento ao segundo forno de coque carregado por esmagamento, e uma vál-vula de controle posicionada no túnel para controlar o fluxo de fluido entre o primeiro forno de coque carregado por esmagamento e o segundo forno de coque carregado por esmagamento.

Description

(54) Título: SISTEMA E MÉTODO PARA COMPARTILHAMENTO DE MATÉRIA VOLÁTIL EM FORNOS DE COQUE STAMP-CHARGED (51) Int.CI.: C10B 21/10; C10B 21/16 (30) Prioridade Unionista: 17/08/2012 US 13/589,004 (73) Titular(es): SUNCOKE TECHNOLOGY AND DEVELOPMENT LLC (72) Inventor(es): JOHN F. QUANCI; VINCE REILING (85) Data do Início da Fase Nacional: 18/02/2015

1/38 “SISTEMA e MÉTODO PARA COMPARTILHAMENTO DE MATERIA VOLÁTIL EM FORNOS DE COQUE STAMP-CHARGED”

REFERÊNCIA REMISSIVA AOS PEDIDOS DE DEPÓSITO CORRELATOS [001] O presente pedido reivindica o benefício ao Pedido de Patente NãoProvisório No. U.S. 13/589.004, depositado em 17 de agosto de 2012, cuja descrição se encontra aqui incorporada em sua totalidade a título de referência.

FUNDAMENTOS [002] A presente invenção refere-se, em geral, ao campo de usinas de coque para produzir coque a partir de carvão. O coque é um combustível de carbono sólido e uma fonte de carbono usada para fundir e reduzir minério de ferro na produção de aço. Em um processo, conhecido como o “Processo de Coqueificação de Thompson”, o coque é produzido por carvão pulverizado por alimentação em batelada em um forno que é vedado e aquecido a temperaturas muito altas durante 24 a 48 horas sob condições atmosféricas rigorosamente controladas. Fornos de coque foram usados durante muitos anos para converter carvão em coque metalúrgico. Durante o processo de coqueificação, carvão finamente moído é aquecido sob condições de temperatura controladas para desvolatilizar o carvão e formar uma massa fundida de coque com uma porosidade e resistência predeterminadas. Devido ao fato de a produção de coque ser um processo em batelada, múltiplos fornos de coque são operados simultaneamente.

[003] O processo de derretimento e fusão submetido pelas partículas de carvão durante o processo de aquecimento é uma parte importante do processo de coqueificação. O grau de fusão e o grau de assimilação das partículas de carvão dentro da massa fundida determinam as características do coque produzido. Para produzir o coque mais forte de um carvão particular ou mistura de carvão, há uma razão ideal de entidades reativas para inertes no carvão. A porosidade e resistência do coque são importantes para o processo de refino de minério e são determinadas

Petição 870170006447, de 30/01/2017, pág. 12/25

2/38 pela fonte do carvão e/ou método de coqueificação.

[004]As partículas de carvão ou uma mistura de partículas de carvão em fornos quentes, e o carvão é aquecido nos fornos para remover os voláteis do coque resultante. O processo de coqueificação é altamente dependente do desenho de forno, do tipo de carvão, e da temperatura de conversão usada. Os fornos são ajustados durante o processo de coqueificação de modo que cada carga de carvão seja removida por coqueificação aproximadamente dentro do mesmo período de tempo. Uma vez que o carvão é “removido por coqueificação” ou totalmente coqueificado, o coque é removido do forno e arrefecido com água para resfriar o mesmo abaixo de sua temperatura de ignição. Alternativamente, o coque é arrefecido a seco com um gás inerte. A operação de arrefecimento também deve ser cuidadosamente controlada de modo que o coque não absorva muita umidade. Uma vez que é arrefecido, o coque é avaliado e carregado em vagões ou caminhões para transporte.

[005]Devido ao fato de o carvão ser alimentado dentro de fornos quentes, grande parte do processo de alimentação de carvão é automatizada. Em fornos tipo compartimento ou verticais, o carvão é tipicamente carregado através de sulcos ou aberturas na parte superior dos fornos. Tais fornos tendem a ser altos e estreitos. Os fornos de coqueificação tipo não recuperação ou recuperação de calor horizontal também são usados para produzir coque. Nos fornos de coqueificação tipo não recuperação ou recuperação de calor, transportadores são usados para transportar as partículas de carvão horizontalmente para dentro dos fornos de modo a fornecer um leito alongado de carvão.

[006]À medida que a fonte de carvão adequada para formar carvão metalúrgico (“carvão de coqueificação”) diminuía, tentativas foram feitas para misturar carvões de qualidade fraca ou inferior (“carvão de não-coqueificação”) com carvões de coqueificação para fornecer uma carga de carvão adequada para os

3/38 fornos. Uma maneira para combinar os carvões de não-coqueificação e coqueificação é usar carvão compactado ou stamp-charged. O carvão pode ser compactado antes ou após esse entrar no forno. Em algumas modalidades, uma mistura de carvões de não-coqueificação e coqueificação é compactada para mais de cinquenta libras por pé cúbico para usar carvão de não-coqueificação no processo de produção de coque. À medida que a porcentagem de carvão de nãocoqueificação na mistura de carvão é aumentada, níveis maiores de compactação de carvão são exigidos (por exemplo, até cerca de sessenta e cinco a setenta e cinco libras por pé cúbico). Comercialmente, o carvão é tipicamente compactado para cerca de 1,15 a 1,2 gravidade específica (sg) ou cerca de 70-75 libras por pé cúbico.

[007]Os fornos de Recuperação de Calor Horizontal (HHR) possuem uma vantagem ambiental exclusiva sobre fornos de subprodutos químicos com base nas condições atmosféricas de pressão de operação relativas dentro do forno. Os fornos de HHR operam sob pressão negativa enquanto os fornos de subprodutos químicos operam em uma pressão atmosférica ligeiramente positiva. Ambos os tipos de forno são tipicamente construídos de tijolos refratários e outros materiais em que a criação de um ambiente substancialmente hermético pode ser um desafio, pois pequenas rachaduras podem se formar nessas estruturas durante a operação diária. Os fornos de subprodutos químicos são mantidos em uma pressão positiva para evitar a oxidação de produtos recuperáveis e o superaquecimento dos fornos. Em contrapartida, os fornos de HHR são mantidos em uma pressão negativa, induzindo o ar de fora do forno a oxidar os voláteis de carvão e a liberar o calor de combustão dentro do forno. Essas condições de pressão de operação opostas e sistemas de combustão são diferenças de desenho importantes entre os fornos de HHR e os fornos de subprodutos químicos. É importante minimizar a perda de gases voláteis para o ambiente, então a combinação de condições atmosféricas positivas e

4/38 pequenas aberturas ou rachaduras em fornos de subprodutos químicos permite que o gás de coqueria bruto (“COG”) e poluentes perigosos vazem para a atmosfera. Em contrapartida, as condições atmosféricas negativas e pequenas aberturas ou rachaduras nos fornos de HHR ou outros locais na usina de coque simplesmente permitem que o ar adicional seja atraído para dentro do forno ou outros locais na usina de coque de modo que as condições atmosféricas negativas resistam à perda de COG para a atmosfera.

SUMÁRIO [008]Uma modalidade da invenção refere-se a um sistema de compartilhamento de matéria volátil que inclui um primeiro forno de coque stampcharged, um segundo forno de coque stamp-charged, um túnel fluidamente que liga de forma fluídica o primeiro forno de coque stamp-charged ao segundo forno de coque stamp-charged, e uma válvula de controle posicionada no túnel para controlar o fluxo de fluido entre o primeiro forno de coque stamp-charged e o segundo forno de coque stamp-charged.

[009]Outra modalidade da invenção refere-se a um sistema de compartilhamento de matéria volátil que inclui um primeiro forno de coque stampcharged e um segundo forno de coque stamp-charged, sendo que cada forno de coque stamp-charged inclui uma câmara de forno, um duto de soleira, um canal de tubo de descida que liga de forma fluídica a câmara de forno e o duto de soleira, um duto de captação em comunicação fluídica com o duto de soleira, o duto de captação configurado para receber gases de escape da câmara de forno, um registro de captação automática no duto de captação e configurado para ser posicionado em qualquer uma entre uma pluralidade de posições, incluindo totalmente aberta e totalmente fechada de acordo com uma instrução de posição para controlar um oven draft na câmara de forno, e um sensor configurado para detectar uma condição de funcionamento do forno de coque stamp-charged, um

5/38 túnel que liga de forma fluídica o primeiro forno de coque stamp-charged para o segundo forno de coque stamp-charged, uma válvula de controle posicionada no túnel e configurada para ser posicionada em qualquer uma entre uma pluralidade de posições, incluindo totalmente aberta e totalmente fechada de acordo com uma instrução de posição para controlar o fluxo de fluido entre o primeiro forno de coque stamp-charged e o segundo forno de coque stamp-charged, e um controlador em comunicação com os registros de captação automática, a válvula de controle, e os sensores, o controlador configurado para fornecer a instrução de posição a cada um dos registros de captação automática e a válvula de controle em resposta às condições de funcionamento detectadas pelos sensores.

[010]Outra modalidade da invenção refere-se a um método de compartilhamento de fornos de coque carregados por compactação, sendo que o método inclui carregar um primeiro forno de coque com carvão stamp-charged, carregar um segundo forno de coque com carvão stamp-charged, operar o segundo forno de coque para produzir matéria volátil e a uma segunda temperatura de forno de coque, pelo menos, igual a uma temperatura de coque alvo, operar o primeiro forno de coque para produzir a matéria volátil e a uma primeira temperatura de forno de coque abaixo da temperatura de coque alvo, transferir a matéria volátil a partir do segundo forno de coque para o primeiro forno de coque, queimar a matéria volátil transferida no primeiro forno de coque para aumentar a primeira temperatura de forno de coque para pelo menos a temperatura de coque alvo, e continuar a operar o segundo forno de coque de modo que a segunda temperatura de forno de coque seja pelo menos a temperatura de coque alvo.

[011]Outra modalidade da invenção refere-se a um método de compartilhamento de matéria volátil entre dois fornos de coque stamp-charged, sendo que o método inclui carregar um primeiro forno de coque com o carvão stampcharged, carregar um segundo forno de coque com carvão stamp-charged, operar o

6/38 primeiro forno de coque para produzir a matéria volátil, operar o primeiro forno de coque para produzir a matéria volátil, detectar uma primeira temperatura de forno de coque indicativa de uma condição de superaquecimento no primeiro forno de coque, e transferir a matéria volátil a partir do primeiro forno de coque para o segundo forno de coque para reduzir a primeira temperatura de forno de coque detectada abaixo da condição de superaquecimento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [012]A Figura 1 é um desenho esquemático de uma usina de coque de recuperação de calor horizontal (HHR), mostrado de acordo com uma modalidade exemplificadora.

[013]A Figura 2 é uma vista em perspectiva de porção da usina de coque de HHR da Figura 1, com várias seções cortadas.

[014]A Figura 3 é uma vista em corte de um forno de coque de HHR.

[015]A Figura 4 é uma vista esquemática de uma porção da usina de coque da Figura 1.

[016]A Figura 5 é uma vista em corte de múltiplos fornos de coque de HHR com um primeiro sistema de compartilhamento de matéria volátil.

[017]A Figura 6 é uma vista em corte de múltiplos fornos de coque de HHR com um segundo sistema de compartilhamento de matéria volátil.

[018]A Figura 7 é uma vista em corte de múltiplos fornos de coque de HHR com um terceiro sistema de compartilhamento de matéria volátil.

[019]A Figura 8 é um gráfico que compara a taxa de liberação de matéria volátil com o tempo de um forno de coque carregado com carvão livre e um forno de coque carregado com carvão stamp-charged.

[020]A Figura 9 é um gráfico que comprara a temperatura de coroa com o tempo de um forno de coque carregado com carvão livre e um forno de coque carregado com carvão stamp-charged.

7/38 [021]A Figura 10 é um gráfico de fluxo que ilustra um método de compartilhamento de matéria volátil entre fornos de coque.

[022]A Figura 11 é um gráfico que comparar a temperatura de coroa com os ciclos de coqueificação de um primeiro forno de coque e com os ciclos de coqueificação de um segundo forno de coque onde os dois fornos de coque compartilham a matéria volátil.

DESCRIÇÃO DETALHADA [023]Os conteúdos da Patente No. U.S. 6.596.128 e Patente No. U.S. 7.497.930 estão aqui incorporados a título de referência.

[024]Com referência à Figura 1, uma usina de coque de HHR 100 é ilustrada para produzir coque a partir de carvão em um ambiente redutor. Em geral, a usina de coque de HHR 100 compreende pelo menos um forno 105, juntamente com geradores de vapor de recuperação de calor (HRSGs) 120 e um sistema de controle de qualidade do ar 130 (por exemplo, um sistema de dessulfurização de gases de combustão ou escape (FGD)) que são posicionados fluidamente a jusante dos fornos e são fluidamente ligados aos fornos por dutos adequados. A usina de coque de HHR 100 inclui, de preferência, uma pluralidade de fornos 105 e um túnel comum 110 que liga de forma fluídica cada um dos fornos 105 a uma pluralidade de HRSGs 120. Um ou mais dutos de cruzamento 115 ligam de forma fluídica o túnel comum 110 aos HRSGs 120. Um duto de gás resfriado 125 transporta o gás resfriado a partir do HRSG para o sistema de dessulfurização de gases de combustão (FGD) 130. Uma câmara de ar 135 para coletar particulados, pelo menos um ventilador de draft 140 para controlar a pressão de ar dentro do sistema, e uma pilha de gases principal 145 para exaurir o escape resfriado, tratado para o ambiente são ligados de forma fluídica e estão adicionalmente a jusante. As linhas de fluxo 150 interconectam o HRSG e uma usina de cogeração 155 de modo que o calor recuperado possa ser utilizado. Como ilustrado na Figura 1, cada “forno” mostrado representa dez fornos

8/38 reais.

[025]Na Figura 2, apresentam-se em mais detalhes estruturais de cada forno 105 em que várias porções de quatro fornos de coque 105 são ilustradas com as seções cortadas para clareza e também na Figura 3. Cada forno 105 compreende uma cavidade aberta preferivelmente definida por um assoalho 160, uma porta dianteira 165 que forma substancialmente todo um lado do forno, uma porta traseira 170 preferivelmente oposta à porta dianteira 165 que forma substancialmente todo o lado do forno oposto à porta dianteira, duas paredes laterais 175 que se estendem para cima do piso 160 intermediárias às portas dianteira 165 e traseira 170, e uma coroa 180 que forma a superfície superior da cavidade aberta de uma câmara de forno 185. O controle do fluxo e pressão de ar dentro da câmara de forno 185 pode ser essencial para a operação eficiente do ciclo de coqueificação e, portanto, a porta dianteira 165 inclui uma ou mais entradas de ar primário 190 que permitem que o ar de combustão primário entre na câmara de forno 185. Cada entrada de ar primário 190 inclui um registro de ar primário 195 que pode ser ficar posicionado em qualquer uma dentre inúmeras posições entre totalmente aberta e totalmente fechada para variar a quantidade de fluxo de ar primário dentro da câmara de forno 185. Alternativamente, a uma ou mais entradas de ar primário 190 são formadas através da coroa 180. Em operação, os gases voláteis emitidos a partir do carvão posicionados dentro da câmara de forno 185 coletados na coroa são arrastados a jusante no sistema total para dentro dos canais de tubo de descida 200 formados em uma ou ambas as paredes laterais 175. Os canais de tubo de descida ligam de forma fluídica a câmara de forno 185 com um duto de soleira 205 posicionado abaixo do piso de forno 160. O duto de soleira 205 forma uma trajetória sinuosa abaixo do piso do forno 160. Os gases voláteis emitidos a partir do carvão podem ser queimados no duto de soleira 205, desse modo, gerando calor para suportar a redução de carvão que forma o coque. Os canais de tubo de descida 200 são

9/38 ligados de forma fluídica a chaminés ou canais de captação 210 formados em uma ou ambas as paredes laterais 175. Uma entrada de ar secundário 215 é fornecida entre o duto de soleira 205 e a atmosfera e a entrada de ar secundário 215 inclui um registro de ar secundário 220 que pode ser posicionado em qualquer uma dentre inúmeras posições entre totalmente aberta e totalmente fechada para variar a quantidade de fluxo de ar secundário no duto de soleira 205. Os canais de captação 210 são ligados de forma fluídica ao túnel comum 110 por um ou mais dutos de captação 225. Uma entrada de ar terciário 227 é fornecida entre o duto de captação 225 e a atmosfera. A entrada de ar terciário 227 inclui um registro de ar terciário 229 que pode ser posicionado em qualquer uma dentre inúmeras posições entre totalmente aberta e totalmente fechada para variar a quantidade de fluxo de ar terciário no duto de captação 225.

[026]Com o intuito de fornecer a capacidade de controlar o fluxo de gás através dos dutos de captação 225 e dentro dos fornos 105, cada duto de captação 225 também inclui um registro de captação 230. O registro de captação 230 pode ser posicionado em inúmeras posições entre totalmente aberta e totalmente fechada para variar a quantidade de oven draft no forno 105. Como usado aqui, “draff indica uma pressão negativa relativa à atmosfera. Por exemplo, um draft de 0,254 cm (0,1 polegada) de água indica uma pressão de 0,254 cm (0,1 polegada) de água abaixo da pressão atmosférica. Polegadas de água consiste em uma unidade fora do Sistema Internacional (SI) para pressão e é convencionalmente usada para descrever o draft em vários locais em uma usina de coque. Se um draft for aumentada ou, de outro modo, se tornar maior, a pressão é adicionalmente reduzida abaixo da pressão atmosférica. Se um draft for reduzida, diminuir, ou de outro modo se tornar menor ou inferior, a pressão se move em direção à pressão atmosférica. Ao controlar o oven draft com o registro de captação 230, o fluxo de ar no forno a partir das entradas de ar 190, 215, 227 bem como vazamentos de ar dentro do forno 105

10/38 podem ser controlados. Tipicamente, como mostrado na Figura 3, um forno 105 inclui dois dutos de captação 225 em dois registros de captação 230, porém o uso de dois dutos de captação e dois registros de captação não é uma necessidade, um sistema pode ser desenhado para usar apenas um ou mais dutos de captação e dois registros de captação.

[027]Como mostrado na Figura 1, uma usina de coque de HHR exemplificadora 100 inclui inúmeros fornos 105 que são agrupados em blocos de forno 235. A usina de coque de HHR ilustrada 100 inclui cinco blocos de forno 235 de vinte fornos cada, para um total de cem fornos. Todos os fornos 105 são ligados de forma fluídica por pelo menos um duto de captação 225 ao túnel comum 110 que por sua vez é ligado de forma fluídica a cada HRSG 120 por um duto de cruzamento 115. Cada bloco de forno 235 está associado a um duto de cruzamento particular 115. Os gases de escape de cada forno 105 em um bloco de forno 235 fluem através do túnel comum 110 até o duto de cruzamento 115 associado a cada respectivo bloco de forno 235. Metade dos fornos em um bloco de forno 235 fica localizada em um lado de uma interseção 245 do túnel comum 110 e um duto de cruzamento 115 e a outra metade dos fornos no bloco de forno 235 fica localizada no outro lado da interseção 245 [028]Uma válvula de HRSG ou registro 250 associado a cada HRSG 120 (mostrado na Figura 1) é ajustável para controlar o fluxo de gases de escape através do HRSG 120. A válvula de HRSG 250 pode ficar posicionada no lado a montante ou quente do HRSG 120, porém é preferivelmente posicionada no lado a jusante ou frio do HRSG 120. As válvulas de HRSG 250 são variáveis em inúmeras posições entre totalmente aberta e totalmente fechada e o fluxo de gases de escape através dos HRSGs 120 é controlado ao ajustar a posição relativa das válvulas de HRSG 250.

[029]Em operação, o coque é produzido nos fornos 105 primeiramente ao carregar o carvão dentro da câmara de forno 185, aquecer o carvão em um

11/38 ambiente depletado de oxigênio, extrair a fração volátil de carvão em então oxidar os voláteis dentro do forno 105 para capturar e utilizar o calor emitido. Os voláteis de carvão são oxidados dentro dos fornos durante um ciclo de coqueificação de aproximadamente 48 horas, e liberar o calor para conduzir de forma regenerativa a carbonização do carvão para o coque. O ciclo de coqueificação começa quando a porta dianteira 165 é aberta e o carvão é carregado sobre o piso do forno 160. O carvão sobre o piso do forno 160 é conhecido como o leito de carvão. O calor do forno (devido ao ciclo de coqueificação anterior) inicia o ciclo de carbonização. De preferência, nenhum combustível adicional exceto aquele produzido pelo processo de coqueificação é usado. Aproximadamente metade do calor total transferido para o leito de carvão é radiada para baixo sobre a superfície superior do leito de carvão a partir da chama luminosa do leito de carvão e da coroa de forno radiante 180. A metade restante do calor é transferida para o leito de carvão mediante a condução a partir do piso de forno 160 que é aquecido de forma convectiva a partir da volatilização de gases no duto de soleira 205. Desse modo, uma “onda” de processo de carbonização de fluxo de plástico das partículas de carvão e a formação de coque coesivo de alta resistência procedem a partir dos limites superiores e inferiores do leito de carvão na mesma taxa, de preferência, se encontrando no centro do leito de carvão após cerca de 45 a 48 horas.

[030]O controle preciso da pressão de sistema, pressão de forno, fluxo de ar nos fornos, o fluxo de ar dentro do sistema, e o fluxo de gases dentro do sistema é importante por vários motivos inclusive para garantir que o carvão seja totalmente coqueificado, extrair efetivamente todo o calor de combustão dos gases voláteis, controlar efetivamente o nível de oxigênio dentro da câmara de forno 185 e ainda na usina de coque 100, controlar os particulados e outros poluentes potenciais, e converter o calor latente nos gases de escape em vapor que pode ser aproveitado para a geração de vapor e/ou eletricidade. De preferência, cada forno 105 é operado

12/38 em pressão negativa para que o ar seja arrastado para dentro do forno durante o processo de redução devido ao diferencial de pressão entre o forno 105 e a atmosfera. O ar primário para a combustão é adicionado à câmara de forno 185 para oxidar parcialmente os voláteis de carvão, porém a quantidade desse ar primário é, de preferência, controlada de modo que apenas uma porção dos voláteis liberados a partir do carvão seja combustada na câmara de forno 185 liberando assim apenas uma fração de sua entalpia de combustão dentro da câmara de forno 185. O ar primário é introduzido na câmara de forno 185 acima do leito de carvão através das entradas de ar primário 190 com a quantidade de ar primário controlada pelos registros de ar primário 195. Os registros de ar primário 195 podem ser usados para manter a temperatura de operação desejada dentro da câmara de forno 185. Os gases parcialmente combustados passam a partir da câmara de forno 185 através dos canais de tubo de descida 200 para dentro do duto de soleira 205 onde o ar secundário é adicionado aos gases parcialmente combustados. O ar secundário é introduzido através da entrada de ar secundário 215 com a quantidade de ar secundário controlada pelo registro de ar secundário 220. À medida que o ar secundário é introduzido, os gases parcialmente combustados são mais totalmente combustados no duto de soleira 205 extraindo a entalpia restante de combustão que é conduzida através do piso de forno 160 para adicionar calor à câmara de forno 185. Os gases de escape totalmente ou quase totalmente combustados saem do duto de soleira 205 através dos canais de captação 210 e então fluem para dentro do duto de captação 225. O ar terciário é adicionado aos gases de escape através da entrada de ar terciária 227 com a quantidade de ar terciário controlada pelo registro de ar terciário 229 de modo que a fração restante de gases não combustados nos gases de escape seja oxidada a jusante da entrada de ar terciário 2217.

[031]No final do ciclo de coqueificação, o carvão foi removido por

13/38 coqueificação e carbonizado para produzir o coque. O coque verde é o carvão que não é totalmente coqueificado. O coque é, de preferência, removido do forno 105 através da porta traseira 170 utilizando um sistema de extração mecânica. Por fim, o coque é arrefecido (por exemplo, arrefecido a úmido ou a seco) e dimensionado antes da entrega a um usuário.

[032]A Figura 4 ilustra uma porção da usina de coque 100 que inclui um sistema de controle de draft automático 300. O sistema de controle de draft automático 300 inclui um registro de captação automática 305 que pode ser posicionado em qualquer uma dentre inúmeras posições entre totalmente aberta e totalmente fechada para variar a quantidade de oven draft no forno 105. O registro de captação automática 305 é controlado em resposta às condições de operação (por exemplo, pressão ou temperatura de draft, concentração de oxigênio, taxa de fluxo de gás) detectada por pelo menos um sensor. O sistema de controle automático 300 pode incluir um ou mais sensores discutidos abaixo ou outros sensores configurados para detectar as condições de operação relativas à operação da usina de coque 100.

[033]Um sensor de oven draft ou sensor de pressão de forno 310 detecta uma pressão que é indicativa da oven draft e o sensor de oven draft 310 pode ficar localizado na coroa de forno 180 ou ainda na câmara de forno 185. Alternativamente, o sensor de oven draft 310 pode ficar localizado nos registros de captação automática 305, no duto de soleira 205, em cada porta de forno 165 ou 170, ou no túnel comum 110 imediatamente acima do forno de coque 105. Em uma modalidade, o sensor de oven draft 310 fica localizado na parte superior da coroa de forno 180. O sensor de oven draft 310 pode ficar localizado nivelado com um revestimento de tijolo refratário da coroa de forno 180 ou poderia se estender para dentro da câmara de forno 185 a partir da coroa de forno 180. Um sensor de draft de pilha de escape de desvio 315 detecta uma pressão que é indicativa do draft na pilha

14/38 de escape de desvio 240 (por exemplo, na base da pilha de escape de desvio 240). Em algumas modalidades, o sensor de draft de pilha de escape de desvio 315 fica localizado na interseção 245. Os sensores de draft adicionais podem ficar posicionados em outros locais na usina de coque 100. Por exemplo, um sensor de draft no túnel comum poderia ser usado para detectar um draft de túnel comum indicativa do oven draft em múltiplos fornos próximos ao sensor de draft. Um sensor de draft de interseção 317 detecta uma pressão que é indicativa do draft em uma das interseções 245.

[034]Um sensor de temperatura de forno 320 detecta a temperatura de forno e pode ficar localizado na coroa de forno 180 ou ainda na câmara de forno 185. Um sensor de temperatura de duto de soleira 325 detecta a temperatura de duto de soleira e fica localizado no duto de soleira 205. Em algumas modalidades, o duto de soleira 205 é dividido em dois labirintos 205A e 205B com cada labirinto em comunicação fluídica com um dos dois dutos de captação do forno 225. Um sensor de temperatura de combustão 325 fica localizado em cada um dos labirintos de duto de soleira de modo que a temperatura de duto de soleira possa ser detectada em cada labirinto. Um sensor de temperatura de duto de captação 330 detecta a temperatura de duto de captação e fica localizado no duto de captação 225. Um sensor de temperatura de túnel comum 335 detecta a temperatura de túnel comum e fica localizado no túnel comum 110. Um sensor de temperatura de entrada de HRSG 340 detecta a temperatura de entrada de HRSG e fica localizado na ou próximo à entrada do HRSG 120. Sensores de temperatura adicionais podem ficar posicionados em outros locais na usina de coque 100.

[035]Um sensor de oxigênio de duto de captação 345 fica posicionado para detectar a concentração de oxigênio dos gases de escape no duto de captação 225. Um sensor de oxigênio de entrada de HRSG 350 fica posicionado para detectar a concentração de oxigênio dos gases de escape na entrada do HRSG 120. Um

15/38 sensor de oxigênio de pilha principal 360 fica posicionado para detectar a concentração de oxigênio dos gases de escape na pilha principal 145 e sensores de oxigênio adicionais podem ficar posicionados em outros locais na usina de coque 100 para fornecer informações sobre a concentração de oxigênio relativa em vários locais no sistema.

[036]Um sensor de fluxo detecta a taxa de fluxo de gás dos gases de escape. Por exemplo, um sensor de fluxo pode ficar localizado a jusante de cada um dos HRSGs 120 para detectar a taxa de fluxo dos gases de escape que saem de cada HRSG 120. Essas informações podem ser usadas para equilibrar o fluxo de gases de escape através de cada HRSG 120 ao ajustar os registros de HRSG 250. Os sensores de fluxo adicionais podem ficar posicionados em outros locais na usina de coque 100 para fornecer informações sobre a taxa de fluxo de gás em vários locais no sistema.

[037]Adicionalmente, um ou mais sensores de draft ou pressão, os sensores de temperatura, sensores de oxigênio, sensores de fluxo, e/ou outros sensores podem ser usados no sistema de controle de qualidade do ar 130 ou outros locais a jusante dos HRSGs 120.

[038]Pode ser importante manter os sensores limpos. Um método para manter um sensor limpo é remover periodicamente o sensor e limpar o mesmo manualmente. Alternativamente, o sensor pode ser periodicamente submetido a um estouro, explosão, ou fluxo de um gás de alta pressão para remover o acúmulo no sensor. Como uma alternativa adicional, um pequeno fluxo de gás contínuo pode ser fornecido para limpar continuamente o sensor.

[039]O registro de captação automática 305 inclui o registro de captação 230 e um atuador 365 configurado para abrir e fechar o registro de captação 230. Por exemplo, o atuador 365 pode estar em um atuador linear ou um atuador rotacional. O atuador 365 permite que o registro de captação 230 seja infinitamente

16/38 controlado entre as posições totalmente aberta e totalmente fechada. O atuador 365 move o registro de captação 230 entre essas posições em resposta à condição de operação ou condições de operação detectadas pelo sensor ou sensores incluídos no sistema de controle de draft automático 300. Isso fornece muito mais controle do que um registro de captação convencional. Um registro de captação convencional possui um número limitado de posições fixas entre totalmente aberta e totalmente fechada e deve ser manualmente ajustado entre essas posições por um operador.

[040]Os registros de captação 230 são periodicamente ajustados para manter o oven draft apropriada (por exemplo, pelo menos 0,254 cm (0,1 polegada) de água) que muda em resposta a muitos fatores diferentes dentro dos fornos ou do sistema de escape quente. Quando o túnel comum 110 possuir um o draft de túnel comum relativamente baixa (isto é, mais próximo à pressão atmosférica do que um draft relativamente alta), o registro de captação 230 pode ser aberto para aumentar o oven draft para garantir que o oven draft permaneça em ou acima de 0,254 cm (0,1 polegada) de água. Quando o túnel comum 110 possuir um draft de túnel comum relativamente alta, o registro de captação 230 pode ser fechado para reduzir o oven draft, reduzindo assim a quantidade de ar arrastado para dentro da câmara de forno 185.

[041]Com os registros de captação convencionais, os registros de captação são manualmente ajustados e, portanto, a otimização do oven draft é parte arte e parte ciência, um produto da experiência e percepção do operador. O sistema de controle de draft automático 300 descrito aqui automatiza o controle dos registros de captação 230 e permite a otimização contínua da posição dos registros de captação 230 substituindo assim pelo menos alguma experiência e percepção necessárias do operador. O sistema de controle de draft automático 300 pode ser usado para manter um oven draft em um oven draft almejada (por exemplo, pelo menos 0,254 cm (0,1 polegada) de água), controlar a quantidade de excesso de ar no forno 105,

17/38 ou obter outros efeitos desejados ao ajustar automaticamente a posição do registro de captação 230. Sem o controle automático, poderia ser difícil se não impossível ajustar manualmente os registros de captação 230 conforme frequentemente poderia ser exigido para manter o oven draft de pelo menos 0,254 cm (0,1 polegada) de água sem permitir a pressão no forno para o draft positivo. Tipicamente, com o controle manual, o oven draft alvo é maior que 0,254 cm (0,1 polegada) de água, isso resulta em mais vazamento de ar para dentro do forno de coque 105. Para um registro de captação convencional, um operador monitora várias temperaturas de forno e observa visualmente o processo de coqueificação no forno de coque para determinar quando e quanto se deve ajustar o registro de captação. O operador não possui informações específicas sobre a draft (pressão) dentro do forno de coque.

[042]O atuador 365 posiciona o registro de captação 230 com base em instruções de posição recebidas de um controlador 370. As instruções de posição podem ser geradas em resposta ao draft, temperatura, concentração de oxigênio, ou taxa de fluxo de gás por um ou mais sensores discutidos acima, algoritmos de controle que incluem uma ou mais entradas de sensor, ou outros algoritmos de controle. O controlador 370 pode ser um controlador distinto associado a um único registro de captação automática 305 ou múltiplos registros de captação automática 305, um controlador centralizado (por exemplo, um sistema de controle distribuído ou um sistema de controle lógico programável), ou uma combinação dos dois. Em algumas modalidades, o controlador 370 utiliza o controle proporcional-integralderivativo (“PID”).

[043]O sistema de controle de draft automático 300 pode, por exemplo, controlar o registro de captação automática 305 de um forno 105 em resposta ao oven draft detectado pelo sensor de oven draft 310. O sensor de oven draft 310 detecta o oven draft e emite um sinal indicativo do oven draft ao controlador 370. O controlador 370 gera uma instrução de posição em resposta a essa entrada de

18/38 sensor e o atuador 365 move o registro de captação 230 à posição requerida pela instrução de posição. Dessa forma, o sistema de controle automático 300 pode ser usado para manter um oven draft almejada (por exemplo, pelo menos 0,254 cm (0,1 polegada) de água). De modo similar, o sistema de controle de draft automático 300 pode controlar os registros de captação automática 305, os registros de HRSG 250, e o ventilador de draft 140, conforme a necessidade, para manter tiragens almejadas em outros locais na usina de coque 100 (por exemplo, um draft de interseção almejada ou um draft de túnel comum almejada). O sistema de controle de draft automático 300 pode ser colocado em um modo manual para permitir um ajuste manual dos registros de captação automática 305, dos registros de HRSG, e/ou do ventilador de draft 140, conforme a necessidade. De preferência, o sistema de controle de draft automático 300 inclui um temporizador de modo manual e, quando da expiração do temporizador de modo manual, o sistema de controle de draft automático 300 retorna ao modo automático.

[044]Em algumas modalidades, o sinal gerado pelo sensor de oven draft 310 que é indicativo da pressão ou draft detectada tem seu tempo médio calculado para alcançar um controle de pressão estável no forno de coque 105. O cálculo do tempo médio do sinal pode ser realizado pelo controlador 370. O cálculo do tempo médio do sinal de pressão ajuda a filtrar flutuações normais no sinal de pressão e a filtrar ruídos. Tipicamente, o sinal pode ter seu tempo médio calculado durante 30 segundos, 1 minuto, 5 minutos, ou por ao menos 10 minutos. Em uma modalidade, uma média de tempo de rolamento do sinal de pressão é gerada tomando-se 200 varreduras da pressão detectada em 50 milissegundos por varredura. Quanto maior for a diferença no sinal de pressão de tempo médio calculado e no oven draft almejada, maior será a alteração executada pelo sistema de controle de draft automático 300 na posição do registro para alcançar o draft almejado desejado. Em algumas modalidades, as instruções de posição proporcionadas pelo controlador

19/38

370 ao registro de captação automática 305 são linearmente proporcionais à diferença no sinal de pressão de tempo médio calculado e no oven draft almejado. Em outras modalidades, as instruções de posição proporcionadas pelo controlador 370 ao registro de captação automática 305 são não-linearmente proporcionais à diferença no sinal de pressão de tempo médio calculado e no oven draft almejado. De modo similar, os outros sensores previamente discutidos podem ter sinais de tempo médio calculado.

[045]O sistema de controle de draft automático 300 pode ser operado para manter um oven draft de tempo médio calculado constante dentro de uma tolerância específica do oven draft almejada ao longo do ciclo de coqueificação. Essa tolerância pode ser, por exemplo, +/- 0,127 cm (0,05 polegada) de água, +/- 0,0508 cm (0,02 polegada) de água, ou +/- 0,0254 cm (0,01 polegada) de água.

[046]O sistema de controle de draft automático 300 também pode ser operado para criar um draft variável no forno de coque ajustando-se o oven draft almejada ao longo do curso do ciclo de coqueificação. O oven draft almejada pode ser reduzida em etapas como uma função do tempo decorrido do ciclo de coqueificação. Dessa maneira, usando um ciclo de coqueificação de 48 horas como um exemplo, o draft almejado começa relativamente alto (por exemplo, 0,508 cm (0,2 polegada) de água) e é reduzida a cada 12 horas em 0,127 cm (0,05 polegada) de água de modo que o oven draft almejada seja de 0,508 cm (0,2 polegada) de água pelas horas 1 a 12 do ciclo de coqueificação, 0,381 cm (0,15 polegada) de água pelas horas 12 a 24 do ciclo de coqueificação, 0,0254 cm (0,01 polegada) de água pelas horas 24 a 36 do ciclo de coqueificação, e 0,127 cm (0,05 polegada) pelas horas 36 a 48 do ciclo de coqueificação. Alternativamente, o draft almejado pode ser linearmente reduzida ao longo do ciclo de coqueificação a um novo valor menor proporcional ao tempo decorrido do ciclo de coqueificação.

[047]Como um exemplo, caso o oven draft de um forno 105 caia abaixo do

20/38 oven draft almejada (por exemplo, 0,254 cm (0,1 polegada) de água) e o registro de captação 230 esteja totalmente aberto, o sistema de controle de draft automático 300 aumentaria o draft abrindo-se pelo menos um registro de HRSG 250 para aumentar o oven draft. Devido ao fato de esse aumento no draft a jusante do forno 105 afetar mais de um forno 105, alguns fornos 105 podem precisar ter seus registros de captação 230 ajustados (por exemplo, movidos em direção à posição totalmente fechada) para manter o oven draft almejado (isto é, regular o oven draft de modo a evitar que fique muito alto). Caso o registro de HRSG 250 já esteja totalmente aberto, o sistema de controle de registro automático 300 precisaria que o ventilador de draft 140 proporcionasse um draft maior. Esse draft aumentado a jusante de todos os HRSGs 120 afetaria todo o HRSG 120 e poderia requerer um ajuste dos registros de HRSG 250 e dos registros de captação 230 para manter as tiragens almejadas ao longo da usina de coque 100.

[048]Como outro exemplo, o draft de túnel comum pode ser minimizada requerendo-se que pelo menos um registro de captação 230 esteja totalmente aberto e que todos os fornos 105 estejam pelo menos no oven draft almejado (por exemplo, 0,254 cm (0,1 polegada)) com os registros de HRSG 250 e/ou o ventilador de draft 140 ajustados conforme a necessidade para manter esses requerimentos operacionais.

[049]Como outro exemplo, a usina de coque 100 pode funcionar em draft variável para o draft de interseção e/ou o draft de túnel comum para estabilizar a taxa de vazamento de ar, o fluxo de massa, e a temperatura e a composição dos gases de escape (por exemplo, níveis de oxigênio), dentre outros benefícios desejáveis. Isso é realizado variando-se o draft de interseção e/ou o draft de túnel comum a partir de um draft relativamente alta (por exemplo, 2,032 cm (0,8 polegada) de água) quando os fornos de coque 105 forem pressionados e reduzindo-se gradualmente a um draft relativamente baixa (por exemplo, 1,016 cm (0,4 polegada)

21/38 de água), ou seja, funcionando em um draft relativamente alta na parte inicial do ciclo de coqueificação e em um draft relativamente baixa na parte final do ciclo de coqueificação. O draft pode ser variado continuamente ou em etapas.

[050]Como outro exemplo, caso o draft de túnel comum diminua muito, o registro de HRSG 250 se abriria para elevar o draft de túnel comum de modo a satisfazer o draft de túnel comum almejado em um ou mais locais ao longo do túnel comum 110 (por exemplo, 1,778 cm (0,7 polegada) de água). Após aumentar o draft de túnel comum ajustando-se o registro de HRSG 250, os registros de captação 230 nos fornos afetados 105 podem ser ajustados (por exemplo, movidos em direção à posição totalmente fechada) para manter o oven draft almejado nos fornos afetados 105 (isto é, regular o oven draft para evitar que fique muito alto).

[051]Como outro exemplo, o sistema de controle de draft automático 300 pode controlar o registro de captação automática 305 de um forno 105 em resposta à temperatura do forno detectada pelo sensor de temperatura do forno 320 e/ou a temperatura do duto de soleira detectada pelo sensor ou sensores de temperatura do duto de soleira 325. Ajustar o registro de captação automática 305 em resposta à temperatura do forno ou à temperatura do duto de soleira pode otimizar a produção de coque ou outros resultados desejáveis com base em temperaturas de forno específicas. Quando o duto de soleira 205 incluir dois labirintos 205A e 205B, o equilíbrio de temperatura entre os dois labirintos 205A e 205B pode ser controlado pelo sistema de controle de draft automático 300. O registro de captação automática 305 para cada um dos dois dutos de captação 225 do forno é controlado em resposta à temperatura do duto de soleira detectada pelo sensor de temperatura do duto de soleira 325 situado no labirinto 205A ou 205B associado àquele duto de captação 225. O controlador 370 compara a temperatura do duto de soleira detectada em cada um dos labirintos 205A e 205B e gera instruções posicionais para cada um dos dois registros de captação automática 305 de modo que o duto de

22/38 soleira temperatura em cada um dos labirintos 205A e 205B permaneça em uma faixa de temperatura específica.

[052]Em algumas modalidades, os dois registros de captação automática 305 são movidos juntos às mesmas posições ou sincronizados. O registro de captação automática 305 mais próximo à porta dianteira 165 é conhecido como registro de “lado de abertura” e o registro de captação automática mais próximo à porta traseira 170 é conhecido como registro de “lado de coque”. Dessa maneira, um único sensor de pressão de oven draft 310 proporciona sinais e é usado para ajustar os registros de captação automática de lado de abertura e coque 305 de modo idêntico. Por exemplo, se a instrução de posição a partir do controlador aos registros de captação automática 305 estiver em 60% aberta, ambos os registros de captação automática de lado de abertura e coque 305 são posicionados em 60% abertos. Se a instrução de posição a partir do controlador aos registros de captação automática 305 estiver 20,32 cm (8 polegadas) aberta, ambos os registros de captação automática de lado de abertura e coque 305 estão 20,32 cm (8 polegadas) abertos. Alternativamente, os dois registros de captação automática 305 são movidos em posições diferentes para criar um desvio. Por exemplo, para um desvio de 2,54 cm (1 polegada), se a instrução de posição para registros de captação automática 305 sincronizados estiver 20,32 cm (8 polegadas) aberta, para registros de captação automática 305 desviados, um dos registros de captação automática 305 estaria 22,86 cm (9 polegadas) aberto e outro registro de captação automática 305 estaria 17,78 cm (7 polegadas) aberto. A área aberta total e a queda de pressão ao longo dos registros de captação automática 305 desviadas permanecem constantes quando comparadas aos registros de captação automática 305 sincronizados. Os registros de captação automática 305 podem ser operados de maneiras sincronizadas ou desviadas, conforme a necessidade. O desvio pode ser usado para tentar manter temperaturas iguais no lado de abertura e no lado de

23/38 coque do forno de coque 105. Por exemplo, as temperaturas do duto de soleira medidas em cada um dos labirintos de duto de soleira 205A e 205B (um no lado de coque e outro no lado de abertura) podem ser medidas e, em seguida, o registro de captação automática 305 correspondente pode ser ajustado para alcançar o oven draft almejada, enquanto usa simultaneamente a diferença na temperatura do duto de soleira de lado de coque e lado de abertura para introduzir um desvio proporcional à diferença nas temperaturas do duto de soleira entre as temperaturas do duto de soleira de lado de coque e lado de abertura. Dessa forma, as temperaturas do duto de soleira de lado de abertura e lado de coque podem se tornar iguais dentro de uma determinada tolerância. A tolerância (diferença entre as temperaturas do duto de soleira de lado de coque e abertura) pode ser de 121,1 °C (250° Fahrenheit), 37,8°C (100° Fahrenheit), 10°C (50° Fahrenheit), ou, de preferência, -3,9°C (25° Fahrenheit) ou menor. Usar metodologias e técnicas de controle do estado da técnica, as temperaturas do duto de soleira de lado de coque e do duto de soleira de lado de abertura podem ser colocadas em um valor de tolerância entre si ao longo do curso de uma ou mais horas (por exemplo, 1 a 3 horas), enquanto controla simultaneamente o oven draft ao oven draft almejada dentro de uma tolerância específica (por exemplo, +/- 0,0254 cm (0,01 polegada) de água). Desviar os registros de captação automática 305 com base nas temperaturas do duto de soleira medidas em cada um dos labirintos de duto de soleira 205A e 205B permite que o calor seja transferido entre o lado de abertura e o lado de coque do forno de coque 105. Tipicamente, devido ao fato de o lado de abertura e o lado de coque do leito de coque estarem em taxas diferentes, há uma necessidade de mover calor a partir do lado de abertura ao lado de coque. Da mesma forma, desviar os registros de captação automática 305 com base nas temperaturas do duto de soleira medidas em cada um dos labirintos de duto de soleira 205A e 205B ajuda a manter o assoalho do forno em uma temperatura relativamente uniforme ao longo de

24/38 todo o assoalho.

[053]O sensor de temperatura do forno 320, o sensor de temperatura do duto de soleira 325, o sensor de temperatura do duto de captação 330, o sensor de temperatura do túnel comum 335, e o sensor de temperatura de entrada de HRSG 340 podem ser usados para detectar condições de superaquecimento em cada um de seus respectivos locais. Essas temperaturas detectadas podem gerar instruções de posição para permitir ar em excesso em um ou mais fornos 105 abrindo-se um ou mais registros de captação automática 305. Ar em excesso (isto é, onde o oxigênio presente está acima da razão estequiométrica para combustão) resulta em oxigênio não-queimado e em nitrogênio não-queimado no forno 105 e nos gases de escape. Esse ar em excesso tem uma temperatura menor que os outros gases de escape e proporciona um efeito de resfriamento que elimina as condições de superaquecimento em qualquer outra parte da usina de coque 100.

[054]Como outro exemplo, o sistema de controle de draft automático 300 pode controlar o registro de captação automática 305 de um forno 105 em resposta à concentração de oxigênio do duto de captação detectada pelo sensor de oxigênio do duto de captação 345. O ajuste do registro de captação automática 305 em resposta à concentração de oxigênio do duto de captação pode ser realizado para garantir que os gases de escape que saem do forno 105 sejam totalmente queimados e/ou que os gases de escape que saem do forno 105 não contenham muito ar em excesso ou oxigênio. De modo similar, o registro de captação automática 305 pode ser ajustado em resposta à concentração de oxigênio de entrada de HRSG detectada pelo sensor de oxigênio de entrada de HRSG 350 para manter a concentração de oxigênio de entrada de HRSG acima de uma concentração limiar que protege o HRSG 120 contra combustão indesejada dos gases de escape que ocorre no HRSG 120. O sensor de oxigênio de entrada de HRSG 350 detecta uma concentração de oxigênio mínima para garantir que todos os

25/38 combustíveis tenham queimado antes de entrar no HRSG 120. Da mesma forma, o registro de captação automática 305 pode ser ajustado em resposta à concentração de oxigênio da pilha principal detectada pelo sensor de oxigênio da pilha principal 360 para reduzir o efeito de vazamentos de ar na usina de coque 100. Esses vazamentos de ar podem ser detectados com base na concentração de oxigênio na pilha principal 145.

[055]O sistema de controle de draft automático 300 também pode controlar os registros de captação automática 305 com base no tempo decorrido dentro do ciclo de coqueificação. Isso permite um controle automático sem precisar instalar um sensor de oven draft 310 ou outro sensor em cada forno 105. Por exemplo, as instruções de posição para os registros de captação automática 305 poderiam se basear em dados de posição de atuador ou em dados de posição de registro históricos a partir de ciclos de coqueificação anteriores para um ou mais fornos de coque 105 de modo que o registro de captação automática 305 seja controlado com base em dados de posicionamento históricos em relação ao tempo decorrido no ciclo de coqueificação atual.

[056]O sistema de controle de draft automático 300 também pode controlar os registros de captação automática 305 em resposta às entradas de sensor a partir de um ou mais dos sensores discutidos acima. O controle inferencial permite que cada forno de coque 105 seja controlado com base em alterações antecipadas nas condições operacionais do forno ou da usina de coque (por exemplo, draft/pressão, temperatura, concentração de oxigênio em vários locais no forno 105 ou na usina de coque 100) ao invés de reagir à condição ou condições operacionais detectadas reais. Por exemplo, o uso de um controle inferencial, uma alteração no oven draft detectada que mostra que o oven draft está decaindo em direção ao oven draft almejado (por exemplo, pelo menos 0,254 cm (0,1 polegada) de água) com base em múltiplas leituras do sensor de oven draft 310 ao longo de um período de tempo,

26/38 pode ser usado para antecipar um oven draft previsto abaixo do oven draft almejado de modo a antecipar o oven draft real decaindo abaixo do oven draft almejado e gerar uma instrução de posição com base no oven draft previsto para alterar a posição do registro de captação automática 305 em resposta ao oven draft antecipado, ao invés de esperar que o oven draft real decaia abaixo do oven draft almejada antes de gerar a instrução de posição. O controle inferencial pode ser usado para considerar o efeito recíproco entre as várias condições operacionais em vários locais na usina de coque 100. Por exemplo, o controle inferencial considerando um requerimento para sempre manter o forno sob pressão negativa, controlando a temperatura ótima requerida do forno, a temperatura do duto de soleira, e a temperatura máxima do túnel comum enquanto minimiza o oven draft é usado para posicionar o registro de captação automática 305. O controle inferencial permite que o controlador 370 faça previsões com base em características conhecidas de ciclo de coqueificação e em entradas de condição operacional proporcionadas pelos vários sensores descritos acima. Outro exemplo de controle inferencial permite que os registros de captação automática 305 de cada forno 105 sejam ajustados para maximizar um algoritmo de controle que resulte em um equilíbrio ótimo dentre o rendimento de coque, qualidade de coque, e geração de energia. Alternativamente, os registros de captação 305 podem ser ajustados para maximizar um entre o rendimento de coque, a qualidade e coque, e a geração de energia.

[057]Alternativamente, sistemas de controle de draft automáticos similares podem ser usados para automatizar os registros de ar primário 195, os registros de ar secundário 220, e/ou os registros de ar terciário 229 a fim de controlar a taxa e o local de combustão em vários locais dentro de um forno 105. Por exemplo, pode-se adicionar ar através de um registro de ar secundário automático em resposta a um ou mais entre o draft, a temperatura, e a concentração de oxigênio detectadas por

27/38 um sensor apropriado posicionado no duto de soleira 205 ou por sensores apropriados posicionados em cada um dos labirintos de duto de soleira 205A e 205B.

[058]Referindo-se à Figura 5, em um primeiro sistema de compartilhamento de matéria volátil 400, os fornos de coque 105A e 105B são fluidicamente conectados por um primeiro túnel de conexão 405A, os fornos de coque 105B e 105C são fluidicamente conectados por um segundo túnel de conexão 405B, e os fornos de coque 105C e 105D são fluidicamente conectados por um terceiro túnel de conexão 405C. Conforme ilustrado, todos os quatro fornos de coque 105A, B, C, e D se encontram em comunicação fluídica entre si através dos túneis de conexão 405, No entanto, de preferência, os túneis de conexão 405 conectam fluidicamente os fornos de coque em qualquer ponto acima da superfície superior do leito de coque durante condições de operação normal do forno de coque. Alternativamente, mais ou menos fornos de coque 105 são fluidicamente conectados. Por exemplo, os fornos de coque 105A, B, C, e D podem ser conectados em pares de modo que os fornos de coque 105A e 105B sejam fluidicamente conectados pelo primeiro túnel de conexão 405A e os fornos de coque 105C e 105D sejam fluidicamente conectados pelo terceiro túnel de conexão 405C, omitindo-se o segundo túnel de conexão 405B. Cada túnel de conexão 405 se estende através de uma parede lateral compartilhada 175 entre dois fornos de coque 105 (fornos de coque 105B e 105C serão referidos por propósitos descritivos). O túnel de conexão 405B proporciona uma comunicação fluídica entre a câmara de forno 185 do forno de coque 105B e a câmara de forno 185 do forno de coque 105C e também proporciona uma comunicação fluídica entre as duas câmaras de forno 185 e um canal de tubo de descida 200 do forno de coque 105C.

[059]O fluxo de matéria volátil e gases quentes entre os fornos de coque fluidicamente conectados (por exemplo, fornos de coque 105B e 105C) é controlado

28/38 desviando-se a pressão de forno ou oven draft nos fornos de coque adjacentes de modo que os gases quentes e a matéria volátil no forno de coque de pressão maior (draft menor) 105B fluam através do túnel de conexão 400B ao forno de coque de pressão menor (draft maior) 105C. Alternativamente, o forno de coque 105C é o forno de coque de pressão maior (draft menor) e o forno de coque 105B é o forno de coque de pressão menor (draft maior) e a matéria volátil é transferida a partir do forno de coque 105C ao forno de coque 105B. A matéria volátil a ser transferida a partir do forno de coque de pressão maior (draft menor) pode ser proveniente da câmara de forno 185, do canal de tubo de descida 200, ou tanto da câmara de forno 185 como do canal de tubo de descida 200 do forno de coque de pressão maior (draft menor). A matéria volátil primariamente flui no canal de tubo de descida 200, mas pode fluir intermitentemente de maneira imprevisível na câmara de forno 185 como uma quantidade reduzida de matéria volátil dependendo da diferença de draft ou pressão entre a câmara de forno 185 do forno de coque de pressão maior (draft menor) 105B e a câmara de forno 185 do forno de coque de pressão menor (draft maior) 105C. A distribuição de matéria volátil ao canal de tubo de descida 200 proporciona matéria volátil ao duto de soleira 205. O desvio de draft pode ser realizado ajustando-se o registro ou registros de captação 230 associados a cada forno de coque 105B e 105C. Em algumas modalidades, o desvio de draft entre os fornos de coque 105 e dentro do forno de coque 105 é controlada pelo sistema de controle de draft automático 300.

[060]Adicionalmente, uma válvula de controle de túnel de conexão 410 pode ser posicionada no túnel de conexão 405 para controlar, ainda, a vazão de fluidos entre os dois fornos de coque adjacentes (fornos de coque 105C e 105D serão referidos por propósitos descritivos). A válvula de controle 410 inclui um registro 415 que pode ser posicionado em qualquer entre uma série de posições entre totalmente aberta e totalmente fechada para variar a quantidade de vazão de fluidos através do

29/38 túnel de conexão 405. A válvula de controle 410 pode ser controlada manualmente ou pode ser uma válvula de controle automatizada. Uma válvula de controle automatizada 410 recebe instruções de posição para mover o registro 415 a uma posição específica a partir de um controlador (por exemplo, o controlador 370 do sistema de controle de draft automático 300).

[061]Referindo-se à Figura 6, em um segundo sistema de compartilhamento de matéria volátil 420, quatro fornos de coque 105E, F, G, e H são fluidicamente conectados por um túnel compartilhado 425. Alternativamente, mais ou menos fornos de coque 105 são totalmente conectados por um ou mais túneis compartilhados 425. Por exemplo, os fornos de coque 105E, F, G, e H podem ser conectados em pares de modo que os fornos de coque 105E e 105F sejam fluidicamente conectados por um primeiro túnel compartilhado e os fornos de coque 105G e 105H sejam fluidicamente conectados por um segundo túnel compartilhado, sem conexões entre os fornos de coque 105F e 105G. Um túnel intermediário 430 se estende através da coroa 180 de cada forno de coque 105E, F, G, e H para conectar fluidicamente a câmara de forno 185 desse forno de coque ao túnel compartilhado 425.

[062]De modo similar ao primeiro sistema de compartilhamento de matéria volátil 400, o fluxo de matéria volátil e gases quentes entre fornos de coque fluidicamente conectados (por exemplo, fornos de coque 105G e 105H) é controlado desviando-se o forno pressão ou oven draft nos fornos de coque adjacentes de modo que os gases quentes e a matéria volátil no forno de coque de pressão maior (draft menor) 105G flua através do túnel compartilhado 425 ao forno de coque de pressão menor (draft maior) 105H. O fluxo da matéria volátil dentro do forno de coque de pressão menor (draft maior) 105H pode ser adicionalmente controlado para proporcionar matéria volátil à câmara de forno 185, ao duto de soleira 205 através do canal de tubo de descida 200, ou tanto à câmara de forno 185 como ao

30/38 duto de soleira 205.

[063]Adicionalmente, uma válvula de controle de túnel compartilhado 435 pode ser posicionada no túnel compartilhado 425 para controlar a vazão de fluidos ao longo do túnel compartilhado (por exemplo, entre os fornos de coque 105F e 105G. A válvula de controle 435 inclui um registro 440 que pode ser posicionado em qualquer entre uma série de posições entre totalmente aberta e totalmente fechada para variar a quantidade de vazão de fluidos através do túnel compartilhado 425. A válvula de controle 435 pode ser controlada manualmente ou pode ser uma válvula de controle automatizada. Uma válvula de controle automatizada 435 recebe instruções de posição para mover o registro 440 a uma posição específica a partir de um controlador (por exemplo, o controlador 370 do sistema de controle de draft automático 300). Em algumas modalidades, múltiplas válvulas de controle 435 são posicionadas no túnel compartilhado 425. Por exemplo, uma válvula de controle 435 pode ser posicionada entre fornos de coque 105 adjacentes ou entre grupos de dois ou mais fornos de coque 105.

[064]Referindo-se à Figura 7, um terceiro sistema de compartilhamento de matéria volátil 445 combina o primeiro sistema de compartilhamento de matéria volátil 400 e o segundo sistema de compartilhamento de matéria volátil 420. Conforme ilustrado, quatro fornos de coque 105H, I, J, e K são fluidicamente conectados entre si através de túneis de conexão 405D, E, e F e através do túnel compartilhado 425. Em outras modalidades, utilizam-se diferentes combinações de dois ou mais fornos de coque 105 conectados através de túneis de conexão 405 e/ou do túnel compartilhado 425. O fluxo de matéria volátil e gases quentes entre fornos de coque 105 fluidicamente conectados é controlado desviando-se o forno pressão ou oven draft entre os fornos de coque 105 fluidicamente conectados. Adicionalmente, o terceiro sistema de compartilhamento de matéria volátil 445 pode incluir pelo menos uma válvula de controle de túnel de conexão 410 e/ou pelo

31/38 menos uma válvula de controle de túnel compartilhado 435 para controlar a vazão de fluidos entre os fornos de coque 105 conectados.

[065]O sistema de compartilhamento de matéria volátil 445 proporciona duas opções para compartilhamento de matéria volátil: compartilhamento de coroa-acanal de tubo de descida através de um túnel de conexão 405 e compartilhamento de coroa-à-coroa através do túnel compartilhado 425. Isso proporciona um controle maior da distribuição de matéria volátil ao forno de coque 105 que recebe a matéria volátil. Por exemplo, a matéria volátil pode ser necessitada no duto de soleira 205, mas não na câmara de forno 185, ou vice-versa. Ter túneis separados 405 e 425 para compartilhamento de coroa-a-canal de tubo de descida e coroa-à-coroa, respectivamente, garante que a matéria volátil possa ser confiavelmente transferida ao local correto (isto é, à câmara de forno 185 ou ao duto de soleira 205 através do canal de tubo de descida 200). O draft em cada forno de coque 105 é desviada conforme a necessidade para que a matéria volátil transfira coroa-a-canal de tubo de descida e/ou coroa-à-coroa, conforme a necessidade.

[066]Para todos os três sistemas de compartilhamento de matéria volátil 400, 420, e 445, é fundamental controlar a concentração de oxigênio nos fornos de coque 105 ao transferir matéria volátil. Ao compartilhar matéria volátil, é importante ter a concentração de oxigênio apropriada na área que recebe a matéria volátil (por exemplo, a câmara de forno 185 ou o duto de soleira 205). Uma quantidade muito grande de oxigênio queimará uma quantidade maior que a necessária de matéria volátil. Por exemplo, se matéria volátil for adicionada à câmara de forno 185 e uma quantidade muito grande de oxigênio estiver presente, a matéria volátil queimará totalmente na câmara de forno 185, elevando a temperatura da câmara de forno acima de uma temperatura almejada da câmara de forno e resultará em nenhuma matéria volátil transferida passando a partir da câmara de forno 185 ao duto de soleira 205, o que poderia resultar em uma temperatura de duto de soleira abaixo de

32/38 uma temperatura almejada do duto de soleira. Como outro exemplo, no compartilhamento de coroa-a-canal de tubo de descida, é fundamental garantir que exista uma concentração de oxigênio apropriada no duto de soleira 205 para queimar a matéria volátil transferida, ou os ganhos potenciais na temperatura do duto de soleira devido à matéria volátil transferida não serão obtidos. O controle da concentração de oxigênio no forno de coque 105 pode ser realizado ajustando-se o registro de ar primário 195, o registro de ar secundário 220, e o registro de ar terciário 229, cada um por si só ou em várias combinações.

[067]Os sistemas de compartilhamento de matéria volátil 400, 420, e 445 podem ser incorporados a fornos de coque 105 recentemente construídos ou podem ser adicionados a fornos de coque 105 existentes como um aperfeiçoamento. Os sistemas de compartilhamento de matéria volátil 420 e 445 aparentam ser mais bem adequados para aperfeiçoar fornos de coque 105 existentes.

[068]Uma usina de coque pode ser operada usando carvão de coqueificação livre com uma densidade relativamente baixa (por exemplo, com uma gravidade específica (“sg”) entre 0,75 e 0,85) como a entrada de carvão ou usando uma mistura compactada de alta densidade (“carregada por compactação”) de carvões de coqueificação e não-coqueificação como a entrada de carvão. O carvão stampcharged é formado em uma torta de carvão tendo uma densidade relativamente alta (por exemplo, entre 0,9 sg e 1,2 sg ou maior). A matéria volátil fornecida pelo carvão, que é usada para abastecer o processo de coqueificação, é fornecida em taxas diferentes por carvão de coqueificação livre e carvão stamp-charged. O carvão de coqueificação livre fornece matéria volátil em uma taxa muito maior que o carvão stamp-charged. Conforme mostrado na Figura 8, a taxa na qual o carvão (carvão de coqueificação livre mostrado como uma linha tracejada 450 ou o carvão stampcharged mostrado como uma linha contínua 455) libera matéria volátil decai após alcançar uma parte de pico através do ciclo de coqueificação (por exemplo, cerca de

33/38 uma hora e uma hora e meia no ciclo de coqueificação). Conforme mostrado na Figura 9, um forno de coque carregado com carvão de coqueificação livre (mostrado como uma linha contínua 460) aquecerá em uma taxa mais rápida (isto é, alcançará a temperatura almejada de coqueificação mais rapidamente) e alcançará temperaturas maiores que um forno de coque carregado com carvão stamp-charged (mostrado como uma linha tracejada 465) devido à taxa maior de liberação de matéria volátil. De preferência, a temperatura almejada de coqueificação é medida próxima à coroa do forno e mostrada como uma rompida 470. A taxa menor de liberação de matéria volátil leva a temperaturas menores do forno na coroa, um tempo mais longo à temperatura almejada do forno de coque, e a um tempo mais longo de ciclo de coqueificação do que em um forno carregado com carvão de coqueificação livre. Se o tempo de ciclo de coqueificação for muito estendido, o carvão stamp-charged pode ser incapaz de ser removido totalmente por coqueificação, resultando em coque verde. A taxa menor de liberação de matéria volátil, tempo mais longo de aquecimento à temperatura almejada, e temperaturas menores na coroa do forno para um forno de coque stamp-charged comparado a um forno de coque carregado com carvão de coqueificação livre contribuem para um tempo mais longo de ciclo de coqueificação para um forno stamp-charged e pode resultar em coque verde. Essas desvantagens de fornos de coque carregados por compactação podem ser superadas com sistemas de compartilhamento de matéria volátil 400, 420, e 445 que permitem que a matéria volátil seja compartilhada entre fornos de coque fluidicamente conectados.

[069]Em uso, os sistemas de compartilhamento de matéria volátil 400, 420, e 445 permitem que a matéria volátil e gases quentes provenientes de um forno de coque 105 que consiste em um ciclo de coqueificação intermediária e alcançou a temperatura de coqueificação almejada sejam transferidos a um forno de coque 105 diferente recém carregado com carvão stamp-charged. Isso ajuda o forno de coque

34/38

105 recém carregado relativamente frio a aquecer mais rapidamente enquanto não impacta adversamente o processo de coqueificação no forno de coque 105 de ciclo de coqueificação intermediária. Conforme mostrado na Figura 10, de acordo com uma modalidade exemplificadora de um método 500 de compartilhar a matéria volátil entre fornos de coque, um primeiro forno de coque é carregado com carvão stampcharged (etapa 505). Um segundo forno de coque está operando em ou acima da temperatura de coqueificação almejada (etapa 510) e a matéria volátil proveniente do segundo forno de coque é transferida ao primeiro forno de coque (etapa 515). A matéria volátil é transferida entre os fornos de coque usando um dos sistemas de compartilhamento de matéria volátil 400, 420, e 425. A taxa e o volume de fluxo de matéria volátil são controlados desviando-se o oven draft dos dois fornos de coque, pela posição de pelo menos uma válvula de controle 410 e/ou 435 entre os dois fornos de coque, ou por uma combinação dos dois. Opcionalmente, adiciona-se ar adicional ao primeiro forno de coque para queimar totalmente a matéria volátil transferida a partir do segundo forno (etapa 520). Pode-se adicionar ar adicional pela entrada de ar primário, pela entrada de ar secundário, ou pela entrada de ar terciário, conforme a necessidade. Adicionar ar através da entrada de ar primário aumentará a combustão próxima à coroa de forno e aumentará a temperatura de coroa de forno. Adicionar ar através da entrada de ar secundário aumentará a combustão no duto de soleira e aumentará a temperatura do duto de soleira. A combustão da matéria volátil transferida no primeiro forno de coque aumenta a temperatura do forno e a taxa de aumento de temperatura do forno no primeiro forno de coque (etapa 525), induzindo, assim, que o primeiro forno de coque alcance mais rapidamente a temperatura de coqueificação almejada e reduzindo o tempo de ciclo de coqueificação. A temperatura do forno no segundo forno de coque decai, mas permanece acima da temperatura de coqueificação almejada (etapa 530). A Figura 11 ilustra a temperatura de coroa contra o tempo decorrido em cada ciclo de

35/38 coqueificação do forno de coque para mostrar o perfil de temperatura de coroa de dois fornos de coque em que a matéria volátil é compartilhada entre os fornos de coque de acordo com o método 500. A temperatura do primeiro forno de coque em relação ao tempo decorrido no primeiro ciclo de coqueificação do forno de coque é mostrada como uma linha tracejada 475. A temperatura do segundo forno de coque em relação ao tempo decorrido no segundo ciclo de coqueificação do forno de coque é mostrado como uma linha contínua 480. O tempo no qual a transferência de matéria volátil ao forno recém stamp-charged começa é notado ao longo dos eixos geométricos de tempo.

[070]Alternativamente, a matéria volátil pode ser compartilhada entre dois fornos de coque para resfriar um forno de coque que esteja funcionando muito quente. Um sensor de temperatura (por exemplo, sensor de temperatura do forno 320, sensor de temperatura do duto de soleira 325, sensor de temperatura do duto de captação 330) detecta uma condição de superaquecimento (por exemplo, aproximando-se, em, ou acima de uma temperatura máxima do forno) em um primeiro forno de coque e em resposta à matéria volátil é transferido a partir do forno de coque quente a um segundo forno de coque frio. O forno de coque frio é identificado por uma temperatura captada por um sensor de temperatura (por exemplo, sensor de temperatura do forno 320, sensor de temperatura do duto de soleira 325, sensor de temperatura do duto de captação 330). O forno de coque deve estar suficientemente abaixo de uma condição de superaquecimento para acomodar a temperatura aumentada que resultará a partir da matéria volátil do forno de coque quente sendo transferida ao forno de coque frio. Removendo-se a matéria volátil do forno de coque quente, a temperatura do forno de coque quente é reduzida abaixo da condição de superaquecimento.

[071]Conforme o uso em questão, os termos “aproximadamente,” “cerca de,” “substancialmente,” e termos similares são destinados a ter um amplo significado em

36/38 harmonia ao uso comum e aceito por parte dos indivíduos versados na técnica à qual a matéria desta revelação pertence. Deve-se compreender por parte dos indivíduos versados na técnica que analisaram esta revelação que esses termos são destinados a permitir uma descrição de determinados recursos descritos e reivindicados sem restringir o escopo desses recursos às faixas numéricas precisas proporcionadas. De modo correspondente, esses termos devem ser interpretados como indicando modificações insubstanciais ou irrelevantes da matéria descrita e são considerados como estando no escopo da revelação.

[072]Deve-se notar que o termo “exemplificador” conforme o uso em questão para descrever várias modalidades é destinado a indicar que essas modalidades são exemplos, representações e/ou ilustrações possíveis de modalidades possíveis (e esse termo não é destinado a conotar que essas modalidades são necessariamente exemplos extraordinários ou superlativos).

[073]Deve-se notar que a orientação de vários elementos podem diferir de acordo com outras modalidades exemplificadoras, e que essas variações são destinadas a serem abrangidas pela presente revelação.

[074]Da mesma forma, é importante notar que as construções e disposições dos sistemas conforme mostrado nas várias modalidades exemplificadoras são somente ilustrativas. Embora algumas poucas modalidades tenham sido descritas em detalhes nesta revelação, os indivíduos versados na técnica que examinaram esta revelação avaliarão prontamente que muitas modificações são possíveis (por exemplo, variações em tamanhos, dimensões, estruturas, formatos e proporções dos vários elementos, valores de parâmetros, disposições de montagem, uso de materiais, orientações, etc.) sem divergir materialmente dos ensinamentos inovadores e vantagens da matéria citada nas reivindicações. Por exemplo, os elementos mostrados como integralmente formados podem ser construídos por múltiplas partes ou elementos, a posição dos elementos pode ser invertida ou, de

37/38 outro modo, variada, e a natureza ou número de elementos discretos ou posições pode ser alterada ou variada. A ordem ou sequência de quaisquer etapas de processo ou método pode ser variada ou sequenciada novamente de acordo com modalidades alternativas. Outras substituições, modificações, alterações e omissões também podem ser feitas ao projeto, condições operacionais e disposição das várias modalidades exemplificadoras sem divergir do escopo da presente revelação.

[075]A presente revelação contempla métodos, sistemas e produtos de programa em qualquer mídia legível por máquina para realizar várias operações. As modalidades da presente revelação podem ser implementadas usando processadores computacionais existentes, ou por um processador computacional para propósitos especiais para um sistema apropriado, incorporado para esses ou outros propósitos, ou por um sistema conectado fisicamente. As modalidades contidas no escopo da presente revelação incluem produtos de programa que compreendem mídias legíveis por máquina para realizar ou ter instruções executáveis por máquina ou estruturas de dados armazenadas na mesma. Essas mídias legíveis por máquina podem ser quaisquer mídias disponíveis que podem ser acessadas por um computador para propósitos gerais ou especiais ou outra máquina com um processador. A título de exemplo, essas mídias legíveis por máquina podem compreender RAM, ROM, EPROM, EEPROM, CD-ROM ou outro armazenamento de disco óptico, armazenamento de disco magnético ou outros dispositivos de armazenamento magnético, ou qualquer outro meio que possa ser usado para realizar ou armazenar um código de programa desejado sob a forma de instruções executáveis por máquina ou estruturas de dados e que possam ser acessadas por um computador para propósitos gerais ou especiais ou outra máquina com um processador. Quando as informações forem transferidas ou proporcionadas por uma rede ou outra conexão de comunicações (seja fisicamente conectada, sem fio, ou uma combinação de fisicamente conectada ou sem fio) a uma máquina, a máquina

38/38 visualiza apropriadamente a conexão com um meio legível por máquina. Logo, qualquer conexão é apropriadamente denominada como um meio legível por máquina. Combinações desses também estão incluídas no escopo de mídias legíveis por máquina. As instruções legíveis por máquina incluem, por exemplo, instruções e dados que induzam um computador para propósitos gerais, um computador para propósitos especiais, ou máquinas de processamento para propósitos especiais a realizarem uma determinada função ou grupo de funções.

1/6

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de compartilhamento de matéria volátil, que compreende: um primeiro forno de coque stamp-charged (105);

um segundo forno de coque stamp-charged (105);

um túnel (405) em conexão fluida ligando o primeiro forno de coque stampcharged (105) ao segundo forno de coque stamp-charged (105);

CARACTERIZADO por um sensor (320) configurado para detectar uma condição de baixa temperatura no segundo forno de coque stamp-charged (105); e uma válvula de controle (410) posicionada no túnel (405) e adaptada para direcionar gás aquecido do primeiro forno de coque stamp-charged (105) para o segundo forno de coque stamp-charged (105) em resposta a uma condição de baixa temperatura no segundo forno de coque stamp-charged (105).
2. Sistema de compartilhamento de matéria volátil de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por cada um do primeiro forno de coque stampcharged (105) e o segundo forno de coque stamp-charged (105) incluirem uma câmara de forno (185); e o túnel (405) estender-se através de uma parede lateral compartilhada que separa uma câmara de forno (185) do primeiro forno de coque stamp-charged (105) de uma câmara de forno do segundo forno stamp-charged (105).
3. Sistema de compartilhamento de matéria volátil de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO por ainda compreender:

um segundo túnel (405) que liga de forma fluida o primeiro forno de coque stamp-charged (105) ao segundo forno de coque stamp-charged (105);

em que cada um do primeiro forno de coque stamp-charged (105) e o segundo forno de coque stamp-charged (105) inclui uma coroa (180); e pelo menos uma porção do segundo túnel (405) está localizada acima de

Petição 870170006447, de 30/01/2017, pág. 13/25

2/6 pelo menos uma porção da coroa (180) do primeiro forno de coque stamp-charged (105) e acima de pelo menos uma porção da coroa (180) do segundo forno de coque stamp-charged (105).
4. Sistema de compartilhamento de matéria volátil, que compreende: um primeiro forno de coque stamp-charged (105) e um segundo forno de coque stamp-charged (105), cada um dos fornos de coque stamp-charged (105), incluindo, uma câmara de forno (185), um duto de soleira (205), um canal de tubo de descida ligando de forma fluida a câmara de forno (185) e o duto de soleira (205), um duto de captação (225) em comunicação fluida com duto de soleira (205), o duto de captação (225) configurado para receber os gases de escape da câmara de forno (185), um registro de captação automática (230) no duto de soleira (225) e configurado para ser posicionado em qualquer uma da pluralidade de posições, incluindo totalmente aberta e totalmente fechada de acordo com uma instrução de posição para controlar um oven draft na câmara de forno (185), e um sensor (320) configurado para detectar uma condição de funcionamento do forno de coque stamp-charged (105);

CARACTERIZADO por um túnel (405) que liga de forma fluida o primeiro forno de coque stampcharged (105) para o segundo forno de coque stamp-charged (105);

uma válvula de controle (410) posicionada no túnel (405) e configurado para ser posicionado em qualquer uma da pluralidade de posições, incluindo totalmente aberta e totalmente fechada de acordo com a posição de uma instrução para controlar o fluxo de fluido entre o primeiro forno de coque stamp-charged (105) e o

Petição 870170006447, de 30/01/2017, pág. 14/25

3/6 segundo forno de coque stamp-charged (105) em resposta a uma condição de baixa temperatura em um dentre o primeiro forno de coque stamp-charged (105) e o segundo forno de coque stamp-charged (105); e um controlador (370) em comunicação com os registros de captação automática (230), a válvula de controle (410), e os sensores, o controlador (370) configurado para fornecer instruções a posição de cada um dos registros de captação automática (230) e a válvula de controle (410) em resposta às condições de funcionamento detectadas pelos sensores.
5. Sistema de compartilhamento de matéria volátil de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que ambos os sensores são sensores de temperatura (320) e cada condição de operação é a temperatura da coroa de forno do respectivo forno de coque stamp-charged (105).
6. Sistema de compartilhamento de matéria volátil de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o túnel (405) estende-se através de uma parede lateral comum separando a câmara de forno (185) do primeiro forno de coque stamp-charged (105) da câmara de forno (185) do segundo forno stamp-charged (105).
7. Sistema de compartilhamento de matéria volátil de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um do primeiro forno de coque stamp-charged (105) e o segundo forno de coque stamp-charged (105) inclui uma coroa (180); e pelo menos uma porção do túnel (405) está localizada acima de pelo menos uma porção da coroa (180) do primeiro forno de coque stamp-charged (105) e acima de pelo menos uma porção da coroa (180) do segundo forno de coque stampcharged (105).
8. Sistema de compartilhamento de matéria volátil de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO por ainda compreender:

Petição 870170006447, de 30/01/2017, pág. 15/25

4/6 um segundo túnel (405) que liga de forma fluida o primeiro forno de coque stamp-charged (105) para o segundo forno de coque stamp-charged (105);

uma segunda válvula de controle (410) posicionada no segundo túnel (405) e configurada para ser posicionada em qualquer uma da pluralidade de posições, incluindo totalmente aberta e totalmente fechada de acordo com uma instrução de posição para controlar o fluxo de fluido entre o primeiro forno de coque stampcharged (105) e o segundo forno de coque stamp-charged (105); e o controlador (370) está em comunicação com a segunda válvula de controle (410) e é configurado para fornecer as instruções de posição para a segunda válvula de controle (410) em resposta às condições de funcionamento detectadas pelos sensores.
9. Sistema de compartilhamento de matéria volátil de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que cada um do primeiro forno de coque stamp-charged (105) e o segundo forno de coque stamp-charged (105) inclui um túnel intermediário (430) que se estende através da coroa (180) para ligar de forma fluida a câmara do forno (185) ao segundo túnel (405).
10. Método de compartilhamento de matérias voláteis entre dois fornos de coque stamp-charged (105), que compreende:

carregar um primeiro forno de coque com carvão stamp-charged (105); carregar um segundo forno de coque com carvão stamp-charged (105); operar o segundo forno de coque (105) para produzir a matéria volátil e a uma segunda temperatura de forno de coque (105), pelo menos, igual a uma temperatura de coque alvo;

operar o primeiro forno de coque (105) para produzir a matéria volátil e pelo menos uma primeira temperatura de forno de coque (105) abaixo da temperatura de coque alvo;

CARACTERIZADO por

Petição 870170006447, de 30/01/2017, pág. 16/25

5/6 transferir matéria volátil a partir do segundo forno de coque (105) para o primeiro forno de coque (105);

combustar a matéria volátil transferida no primeiro forno de coque (105) para aumentar a primeira temperatura do forno (105) para, pelo menos, a temperatura alvo de coque; e continuar a operar o segundo forno de coque (105) de modo a que a segunda temperatura de forno de coque (105) é, pelo menos, à temperatura de coque alvo.
11. Método de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO por ainda compreender:

fornecer ar adicional para o primeiro forno de coque (105) para queimar a matéria volátil transferida.
12. Método de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO por ainda compreender:

polarizar um oven draft no primeiro forno de coque (105) e um oven draft no segundo coque (105) para transferir a matéria volátil a partir do segundo forno de coque (105) para o primeiro forno de coque (105).
13. Método de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a transferência de matéria volátil a partir do segundo forno de coque (105) para o primeiro forno de coque (105) incluir a transferência de matérias voláteis a partir de uma câmara de forno do segundo forno de coque (105) a um canal de tubo de descida do primeiro forno de coque (105).
14. Método de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a transferência de matéria volátil a partir do segundo forno de coque (105) para o primeiro forno de coque (105) inclui a transferência de matérias voláteis a partir de uma câmara de forno do segundo forno de coque (105) a uma câmara de forno do primeiro forno de coque (105).

Petição 870170006447, de 30/01/2017, pág. 17/25

6/6
15. Método de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a transferência de matéria volátil a partir do segundo forno de coque (105) para o primeiro forno de coque (105) inclui a transferência de matérias voláteis a partir de uma câmara de forno (185) do segundo forno de coque (105) a um canal de tubo de descida do primeiro forno de coque (105) e a transferência de matérias voláteis a partir de uma câmara de forno (185) do segundo forno de coque (105) a uma câmara de forno (185) do primeiro forno de coque (105).

Petição 870170006447, de 30/01/2017, pág. 18/25

1/9

2/9