BR112015013245B1

BR112015013245B1 - instalação para injetar oxigênio a partir de uma ventaneira de alto-forno e método de operação de alto-forno

Info

Publication number: BR112015013245B1
Application number: BR112015013245-6A
Authority: BR
Inventors: Mori Kimitoshi
Original assignee: Jfe Steel Corp
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2019-11-05
Also published as: TWI557230B; KR20150067764A; WO2014091737A1; TW201441375A; CN104854249B; BR112015013245A2; CN104854249A; JP5888435B2; JPWO2014091737A1; KR101671139B1

Abstract

resumo patente de invenção: "equipamento para injetar oxigênio a partir da ventaneira de alto-forno e método de operação de alto-forno". equipamento para injetar carvão pulverizado e oxigênio em um alto-forno a partir de uma ventaneira de alto-forno através de uma lança, em que a mistura de gás dentro do alto-forno na tubulação de oxigênio que se conecta à lança e a mistura de gás dentro do alto-forno ou oxigênio na tubulação de nitrogênio são impedidos. o equipamento de injeção de oxigênio (100) é dotado de lanças (4), tubulação de oxigênio (7) dotada de válvulas de interrupção de oxigênio (22), uma válvula de ajuste de taxa de fluxo (21), tubulação de nitrogênio (8) dotada de válvulas de interrupção de nitrogênio (28) e um dispositivo de controle (30) para abrir e fechar as válvulas de interrupção de oxigênio (22) e as válvulas de interrupção de nitrogênio (28). a tubulação de oxigênio (7) é conectada às lanças (4) e abastece oxigênio (40) às lanças (4). a tubulação de nitrogênio (8) é conectada à tubulação de oxigênio (7) a montante da válvula de ajuste de taxa de fluxo de oxigênio (21) no fluxo de oxigênio. as válvulas de interrupção de oxigênio (22) são fornecidas na tubulação de oxigênio (7) a montante da posição em que a tubulação de oxigênio (7) se conecta à tubulação de nitrogênio (8) no fluxo de oxigênio. o dispositivo de controle (30) fecha as válvulas de interrupção de nitrogênio (28) quando as válvulas de interrupção de oxigênio são abertas.

Description

INSTALAÇÃO PARA INJETAR OXIGÊNIO A PARTIR DE UMA VENTANEIRA DE ALTO-FORNO E MÉTODO DE OPERAÇÃO DE ALTO-FORNO.

CAMPO DA TÉCNICA [0001] A presente invenção refere-se a uma instalação para injetar oxigênio a partir de uma ventaneira de alto-forno e a um método de operação de alto-forno, sendo que a instalação inclui uma lança com capacidade de injetar carvão pulverizado em um alto-forno a partir da ventaneira de alto-forno e injetar oxigênio a partir de uma posição próxima à posição na qual o carvão pulverizado é injetado.

TÉCNICA ANTECEDENTE [0002] Nos últimos anos, o aquecimento global devido a um aumento de emissões de dióxido de carbono se tornou um problema. Também para a indústria de aço, a redução de emissões de CO2 é um problema importante. Para abordar o problema, na operação recente de alto-forno, a operação de razão de agente de baixa redução, na qual os agentes de redução são injetados também a partir de uma ventaneira de alto-forno, foi ativamente desenvolvida. (Essa operação também é chamada de operação de baixa RAR, sendo que RAR é uma abreviação para razão de agente de redução, o que significa uma operação que é realizada de modo que a soma da quantidade de agentes de redução injetada a partir de uma ventaneira de alto-forno e a quantidade de coque carregado de um topo de alto-forno por 1 tonelada de gusa seja reduzida). O carvão pulverizado é principalmente usado como os agentes de redução injetados a partir de uma ventaneira de alto-forno. De modo a aumentar a eficiência de combustão do carvão pulverizado injetado no alto-forno a partir da ventaneira de altoforno e para reduzir a razão de agente de redução, foi elaborado um método no qual o oxigênio é injetado a partir de uma lança, para injetar carvão pulverizado, a uma posição próxima à posição na qual o carvão

Petição 870190075188, de 05/08/2019, pág. 7/14

2/27 pulverizado é injetado.

[0003] Em aciarias, em geral, gases combustíveis gerados nas aciarias, tais como gás de alto-forno e gás de forno de coque; gás de intensificação de combustão, ou seja, oxigênio; e gases inertes, tais como nitrogênio, são transportados através de sistemas de tubulação. Nesse caso, os sistemas de tubulação são projetados de modo que um gás flua através de um sistema de tubulação e de modo que a mistura de gases diferentes ocorra somente em número limitado de dispositivos, tais como um queimador de combustível e um misturador de gás. Isso se deve ao fato de que, se sistemas de tubulação para gases diferentes forem sempre conectados uns aos outros, um gás em um sistema de tubulação pode fluir em outro sistema de tubulação; e, como resultado, problemas, tais como combustão anormal no outro sistema de tubulação ou redução na pureza de gás, podem ocorrer dependendo do tipo do gás. Consequentemente, o fluxo de dois ou mais gases em um sistema de tubulação deve ser evitado. Por exemplo, ao parar o abastecimento de oxigênio na tubulação para abastecer oxigênio a uma lança, combustão anormal pode ocorrer se gás de alto-forno fluir na tubulação de oxigênio depois que o abastecimento de oxigênio foi parado. Consequentemente, depois de parar o abastecimento de oxigênio à tubulação de oxigênio, é necessário purgar a tubulação de oxigênio com um gás inerte, tal como nitrogênio (para substituir oxigênio pelo gás inerte).

[0004] Por exemplo, um método para substituir um gás na tubulação inclui: conectar a tubulação para um gás inerte, tal como nitrogênio, para tubulação a ser purgada e abastecer o gás inerte; verificar que a concentração de gás na tubulação se tornou uma faixa com a qual a combustão anormal ou similares não ocorre; e subsequentemente, abastecer um gás diferente, tal como ar, à tubulação. No método, preferencialmente, o gás na tubulação é substituído de forma se

3/27 gura e em um curto período em consideração da eficiência de operação. Por exemplo, a Literatura de Patente 1 descreve tal método de substituição de gás que inclui formar uma região na qual a concentração de um gás inerte é alta em uma parte de tubulação e realizar a substituição abastecendo-se ar de modo que o ar não entre em contato com o gás que permanece na tubulação. A Literatura de Patente 2 descreve outro método no qual, para evitar que a concentração de gás na tubulação se torne uma faixa com a qual a combustão anormal ocorre e similares, um retentor de gás é disposto em uma parte intermediária da tubulação, que se estende a um usuário de gás e o gás é temporariamente armazenado no retentor de gás de modo que o gás possa não fluir a jusante até que o fluxo do gás ao usuário de gás seja bloqueado em uma emergência.

[0005] Em qualquer um dos métodos descritos acima, a substituição de gás é realizada. Em tais casos, sabe-se que uma válvula de interrupção é disposta na maior parte da porção a jusante (porção final de conexão) da tubulação a ser conectada. Controle de ligadodesligado da válvula de interrupção é realizado com base em informações nos estados, tais como a pressão e a taxa de fluxo, de um gás que flui através da tubulação a qual um gás deve fluir. Por exemplo, a Literatura de Patente 3 e a Literatura de Patente 4 propõem métodos para realizar tal controle de abertura/fechamento de uma válvula de interrupção. Nesses métodos, a tubulação de nitrogênio para purga é conectada à tubulação através da qual um gás combustível flui. Uma válvula de interrupção e uma válvula de controle de taxa de fluxo são dispostas na tubulação de nitrogênio para controlar a válvula de interrupção e a válvula de controle de taxa de fluxo.

LISTA DE CITAÇÕES

LITERATURA DE PATENTE [0006] PTL 1: Patente Japonesa n^o 4781032

4/27 [0007] PTL 2: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Não Examinado n^o 2011-6576 [0008] PTL 3: Publicação de Pedido de Patente Japonesa Examinado n^o 50-40085 [0009] PTL 4: Patente Japonesa n^o 4744349

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA DA TÉCNICA [0010] No entanto, com o método de substituição de gás descrito na Literatura de Patente 1 ou na Literatura de Patente 2, um gás é substituído por um estado no qual o abastecimento do gás é parado com o uso de uma válvula de interrupção. Portanto, se uma fonte de potência da válvula de interrupção falhar devido a uma falta de energia, um grande terremoto, ou similares, o gás pode não ser substituído de forma suave. Por exemplo, se o abastecimento de oxigênio à tubulação de oxigênio for parado em um caso em que carvão pulverizado e oxigênio são abastecidos a uma ventaneira de alto-forno a partir de uma lança, primeiro, é necessário purgar a tubulação de oxigênio com um gás inerte, tal como nitrogênio. No entanto, se a válvula de interrupção para o gás inerte não puder ser aberta e o gás inerte não puder ser abastecido à tubulação de oxigênio devido a uma falha da fonte de potência de válvula, o gás de alto-forno pode fluir à tubulação de oxigênio e combustão anormal pode ocorrer. Em particular, em uma operação de alto-forno de injeção de carvão pulverizado e oxigênio a partir de uma ventaneira de alto-forno em um alto-forno com o uso de uma lança, mesmo se abastecimento de oxigênio for parado, é necessário remover oxigênio substituindo-se o oxigênio que permanece na tubulação de oxigênio com um gás inerte, tal como nitrogênio. Isso se deve ao fato de que gás de alto-forno, incluindo CO, pode fluir para trás à tubulação de oxigênio e pode causar combustão anormal reagindo-se com o oxigênio remanescente.

5/27 [0011] Em qualquer um dos métodos descritos na Literatura de Patente 3 e na Literatura de Patente 4, a tubulação de nitrogênio para purga é sempre conectada à tubulação para um gás combustível. Válvulas são fornecidas na tubulação de nitrogênio. As válvulas incluem uma válvula de controle de taxa de fluxo e uma válvula de interrupção na maior parte da porção a jusante (porção final de conexão). Se fechamento imperfeito ou ruptura da válvula de interrupção ocorrer ou se a pressão na tubulação de gás combustível for sempre maior do que a pressão na tubulação para nitrogênio para purga, o fluxo do gás combustível à tubulação de nitrogênio pode ocorrer. Nesse estado, se a substituição com ar for realizada na tubulação de nitrogênio para manutenção ou similares, combustão anormal pode ocorrer. Em outras palavras, em uma instalação para injetar carvão pulverizado em uma ventaneira de alto-forno com o uso de uma lança e injetar oxigênio a partir da lança a uma posição próxima à posição na qual o carvão pulverizado é injetado, se a tubulação de nitrogênio para purga for sempre conectada à tubulação de oxigênio e o fluxo de nitrogênio for controlado com o uso de uma válvula de interrupção, problemas, tais como fluxo de gás de alto-forno à tubulação de oxigênio e fluxo de gás de alto-forno e oxigênio à tubulação de nitrogênio podem ocorrer.

[0012] A presente invenção foi produzida considerando-se os problemas descritos acima. É um objetivo da presente invenção fornecer uma instalação para injetar oxigênio a partir de uma ventaneira de altoforno em um alto-forno e um método de operação de alto-forno que têm capacidade de evitar de forma confiável que o gás de alto-forno flua na tubulação de oxigênio e evitar que o gás de alto-forno e oxigênio flua na tubulação de nitrogênio ao parar o abastecimento de oxigênio em uma operação de injetar carvão pulverizado a partir de uma lança à ventaneira de alto-forno e injetar oxigênio a partir da mesma lança a uma posição próxima à posição na qual o carvão pulverizado é

6/27 injetado. É outro objetivo da instalação injetar oxigênio a partir de uma ventaneira de alto-forno em um alto-forno e o método de operação de alto-forno de acordo com a presente invenção é evitar que o gás de alto-forno flua na tubulação de oxigênio mesmo quando a fonte de potência de válvula falhar na operação de injetar carvão pulverizado e oxigênio com o uso de uma lança.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA [0013] Os fundamentos da presente invenção para resolver o problema supracitado se dão da seguinte forma.

[0014] (1) Uma instalação para injetar oxigênio a partir de uma ventaneira de alto-forno que inclui:

uma lança com capacidade de injetar carvão pulverizado e oxigênio em um alto-forno a partir da ventaneira de alto-forno;

tubulação de oxigênio para abastecer oxigênio à lança, sendo que a tubulação de oxigênio é conectada à lança;

uma válvula de controle de taxa de fluxo fornecida na tubulação de oxigênio;

tubulação de nitrogênio conectada à tubulação de oxigênio em uma posição a montante da válvula de controle de taxa de fluxo e dotada de uma válvula de interrupção de nitrogênio;

uma válvula de interrupção de oxigênio fornecida na tubulação de oxigênio em uma posição a montante da posição na qual a tubulação de nitrogênio é conectada à tubulação de oxigênio; e um dispositivo de controle para realizar o controle de abertura/fechamento da válvula de interrupção de oxigênio e da válvula de interrupção de nitrogênio;

sendo que o dispositivo de controle fecha a válvula de interrupção de nitrogênio quando a válvula de interrupção de oxigênio é aberta e abertura da válvula de interrupção de nitrogênio quando a válvula de interrupção de oxigênio é fechada.

7/27 [0015] (2) Uma instalação para injetar oxigênio a partir de uma ventaneira de alto-forno que inclui:

tubulação de oxigênio para abastecer oxigênio à lança, a tubulação de oxigênio que é conectada à lança;

tubulação de nitrogênio conectada à tubulação de oxigênio em uma posição a montante da válvula de controle de taxa de fluxo;

duas válvulas de interrupção de oxigênio fornecidas na tubulação de oxigênio em posições a montante da posição na qual a tubulação de nitrogênio é conectada à tubulação de oxigênio; e uma válvula de difusão de oxigênio fornecida na tubulação de oxigênio em uma posição entre as duas válvulas de interrupção de oxigênio.

[0016] (3) A instalação para injetar oxigênio a partir de uma ventaneira de alto-forno descrita em (2), sendo que a tubulação de nitrogênio inclui uma válvula de retenção, duas válvulas de interrupção de nitrogênio dispostas a montante da válvula de retenção e uma válvula de difusão de nitrogênio disposta entre as duas válvulas de interrupção de nitrogênio.

[0017] (4) A instalação para injetar oxigênio a partir de uma ventaneira de alto-forno descrita em (3), sendo que a instalação inclui adicionalmente:

um dispositivo de controle para realizar o controle de abertura/fechamento das duas válvulas de interrupção de oxigênio e as duas válvulas de interrupção de nitrogênio;

sendo que o dispositivo de controle fecha as duas válvulas de interrupção de nitrogênio quando as duas válvulas de interrupção

8/27 de oxigênio são abertas e abertura das duas válvulas de interrupção de nitrogênio quando as duas válvulas de interrupção de oxigênio são fechadas.

[0018] (5) Uma instalação para injetar oxigênio a partir de uma ventaneira de alto-forno que inclui:

tubulação de nitrogênio conectada à tubulação de oxigênio em uma posição a montante da válvula de controle de taxa de fluxo; e um mecanismo de interrupção de fluxo de oxigênio fornecido na tubulação de oxigênio em uma posição a montante da posição na qual a tubulação de nitrogênio é conectada à tubulação de oxigênio, sendo que o mecanismo de interrupção de fluxo de oxigênio bloqueia o fluxo de oxigênio através da tubulação de oxigênio quando uma fonte de potência falha.

[0019] (6) A instalação para injetar oxigênio a partir de uma ventaneira de alto-forno descrita em (5), sendo que a tubulação de nitrogênio inclui:

uma válvula de retenção e um mecanismo de abertura/fechamento de fluxo de nitrogênio disposto a montante da válvula de retenção, sendo que o mecanismo de abertura/fechamento de fluxo de nitrogênio permite que o nitrogênio flua através da tubulação de nitrogênio quando a fonte de potência falha.

[0020] (7) A instalação para injetar oxigênio a partir de uma ventaneira de alto-forno descrita em (6), o mecanismo de abertura/fechamento de fluxo de nitrogênio inclui duas válvulas de interrup

9/27 ção de nitrogênio para abrir quando a fonte de potência falha e uma válvula de difusão de nitrogênio para fechar quando a fonte de potência falha, sendo que a válvula de difusão de nitrogênio é disposta entre as duas válvulas de interrupção de nitrogênio.

[0021] (8) A instalação para injetar oxigênio a partir de uma ventaneira de alto-forno descrita em qualquer uma dentre (5) a (7), o mecanismo de interrupção de fluxo de oxigênio inclui duas válvulas de interrupção de oxigênio para fechar quando a fonte de potência falha e uma válvula de difusão de oxigênio para abrir quando a fonte de potência falha, sendo que a válvula de difusão de oxigênio é disposta entre as duas válvulas de interrupção de oxigênio.

[0022] (9) A instalação para injetar oxigênio a partir de uma ventaneira de alto-forno descrita em qualquer uma dentre (1), (3), (4) e (6) a (8), a instalação inclui adicionalmente um receptor conectado à tubulação de nitrogênio em uma posição a montante da válvula de interrupção de nitrogênio ou do mecanismo de abertura/fechamento de fluxo de nitrogênio, sendo que o tanque receptor tem um volume que é 3 a 5 vezes maior do que um volume de tubulação do tanque receptor à ventaneira de alto-forno; e uma válvula de interrupção de cano principal de nitrogênio que é disposta a montante do tanque receptor e que fecha quando uma fonte de potência falha.

[0023] (10) Um método de operação de alto-forno para injetar carvão pulverizado e oxigênio em um alto-forno com o uso da instalação para injetar oxigênio a partir de uma ventaneira de alto-forno de acordo com qualquer um dentre (1) a (9).

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO [0024] Com a instalação para injetar oxigênio a partir da ventaneira de alto-forno e o método de operação de alto-forno de acordo com a presente invenção, a tubulação de oxigênio pode ser purgada com nitrogênio abastecendo somente nitrogênio à tubulação a jusante da po

10/27 sição na qual a tubulação de nitrogênio é conectada à tubulação de oxigênio. Portanto, mesmo ao parar o abastecimento de oxigênio ou quando uma fonte de potência de válvula falha, o gás de alto-forno pode ser impedido de forma segura de fluir na tubulação de oxigênio. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0025] A Figura 1 é uma vista em corte longitudinal de uma modalidade de um alto-forno no qual um método de operação de alto-forno de acordo com a presente invenção é usado.

[0026] A Figura 2 é uma vista esquemática de uma instalação para injetar oxigênio ao alto-forno a partir de uma ventaneira de alto-forno mostrada na Figura 1.

[0027] A Figura 3 ilustra a sequência de operações realizadas por um dispositivo de controle mostrado na Figura 2.

[0028] A Figura 4 ilustra os estados de operação de válvula da instalação de injeção de oxigênio mostrada na Figura 2 quando uma fonte de potência falha.

[0029] A Figura 5 ilustra a sequência de operações realizadas pela instalação de injeção de oxigênio mostrada na Figura 2 quando a fonte de potência falha.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES [0030] Em seguida, um método de operação de alto-forno de acordo com uma modalidade da presente invenção será descrito em referência aos desenhos. A Figura 1 é uma vista geral de um alto-forno no qual o método de operação de alto-forno de acordo com a presente modalidade é usado. Uma pluralidade de ventaneiras de alto-forno 3 são fornecidas em uma vista lateral de um alto-forno 1 a fim de serem situadas na direção circunferencial. Um cano de sopro 2 para soprar jato de ar quente é conectado a cada uma das ventaneiras de altoforno 3 e uma lança 4 é disposta a fim de se estender através do cano de sopro 2. Em uma posição em direção a qual cada uma das venta

11/27 neiras de alto-forno 3 sopra jato de ar quente, um espaço chamado de canal adutor 5 é formado por jato de ar quente abastecido do cano de sopro 2. Material carbonáceo é queimado principalmente nesse espaço. Carvão pulverizado é abastecido da lança 4, atravessa a ventaneira de alto-forno 3 e é injetado no canal adutor 5. Componentes voláteis e carbono fixo incluído no carvão pulverizado são queimados juntos com coque. Um agregado de carbono e cinzas que permanece sem ser queimado, que é geralmente chamado resíduo carbonado, é descarregado do canal adutor como resíduo carbonado não queimado.

[0031] Partículas do carvão pulverizado, que foram injetadas a partir da ventaneira de alto-forno 3 ao canal adutor 5, são aquecidas por transferência térmica por radiação da chama no canal adutor 5. Além disso, a temperatura das partículas é nitidamente aumentada por transferência térmica por radiação e transferência térmica por condução. Decomposição térmica começa quando a temperatura é aumentada em 300 °C ou mais, componentes voláteis são qu eimados e a chama é formada e a temperatura de combustão alcança 1.400 a 1.700 °C. Quando carvão pulverizado e oxigênio são injetados paralelos um ao outro da lança 4, o carvão pulverizado entra em contato com O2 e é queimado e a temperatura do carvão pulverizado, que é aquecida pelo calor da combustão, é aumentada. Portanto, carvão pulverizado começa a queimar em uma posição próxima à lança e a taxa de combustão aumenta.

[0032] Na presente modalidade, de modo a aumentar a eficiência de combustão de carvão pulverizado desse modo, uma lança é usada para injetar oxigênio a uma posição próxima à posição na qual o carvão pulverizado é injetado. A lança 4 tem capacidade de injetar carvão pulverizado e oxigênio à ventaneira de alto-forno 3. Por exemplo, em um caso em que a lança 4 é uma denominada lança de tubo único, carvão pulverizado e oxigênio são injetados à ventaneira de alto-forno

12/27 com o uso de um conjunto de duas lanças, incluindo uma lança para injetar carvão pulverizado e uma lança para injetar oxigênio. Em um caso em que a lança 4 é uma denominada lança de tubo duplo, na qual um tubo de injeção de pequeno diâmetro é inserido em um tubo de injeção de grande diâmetro, por exemplo, carvão pulverizado é injetado a partir do tubo de injeção interno e oxigênio é injetado a partir de um espaço entre o tubo de injeção interno e o tubo de injeção externo. A injeção de carvão pulverizado e oxigênio com o uso de uma lança de tubo duplo pode ser realizada de modo oposto. No entanto, preferencialmente, oxigênio e carvão pulverizado são aproximados um do outro de modo que os mesmos possam ser queimados de forma mais eficiente.

[0033] Uma lança com capacidade de injetar carvão pulverizado e oxigênio significa uma lança na qual carvão pulverizado e oxigênio fluem preferencialmente ao longo de diferentes caminhos, com o qual carvão pulverizado e oxigênio são abastecidos a uma ventaneira de alto-forno a partir de uma saída da lança e que permite que carvão pulverizado e oxigênio devam ser injetados em um alto-forno. Na presente modalidade, duas lanças de tubo duplo são usadas e oxigênio é injetado a partir de cada uma das lanças a uma posição próxima a uma posição na qual o carvão pulverizado é injetado. Na presente modalidade, de modo a tornar o carvão pulverizado e o oxigênio próximos um ao outro, oxigênio é injetado somente a partir das lanças e o jato de ar não é enriquecido com oxigênio. No entanto, o jato de ar pode ser enriquecido com oxigênio conforme necessário.

[0034] Em uma operação normal de um alto-forno, carvão pulverizado e oxigênio são injetados a partir da lança 4. A injeção de carvão pulverizado pode ser parada ao interromper a operação do alto-forno ou quando abastecimento de potência a uma instalação de injeção de carvão pulverizado é parado devido a um acidente ou similares. Nesse

13/27 caso, abastecimento de oxigênio também é parado e é necessário remover o oxigênio remanescente da tubulação de oxigênio para abastecer oxigênio à lança 4 e para substituir (purgar) o oxigênio com um gás inerte, tal como nitrogênio. Isso se deve ao fato de que, somente interrompendo-se o abastecimento de oxigênio, o gás de alto-forno que inclui CO pode fluir para trás na tubulação de oxigênio e o gás de alto-forno pode causar combustão anormal reagindo-se com o oxigênio remanescente na tubulação de oxigênio. Se oxigênio continuasse a ser abastecido à lança 4 de modo a evitar o refluxo de gás de altoforno, um metal pode se tornar oxidado sob alta temperatura. Isso não é desejável para a manutenção da instalação. Tal situação pode ocorrer não somente quando injeção de carvão pulverizado é parada normalmente, mas também quando a injeção de carvão pulverizado ou injeção de oxigênio é parada devido a problema de instalação. Em particular, em um caso em que carvão pulverizado e oxigênio são simultaneamente abastecidos à lança 4, é necessário substituir o interior da tubulação de oxigênio com um gás inerte, tal como nitrogênio, rapidamente, de forma segura e confiável. A presente modalidade permite tal substituição com o uso, por exemplo, da estrutura a seguir.

[0035] A Figura 2 é uma vista esquemática de uma instalação de injeção de oxigênio para injetar oxigênio ao alto-forno a partir da ventaneira de alto-forno mostrada na Figura 1. Uma instalação de injeção de oxigênio (uma instalação para injetar oxigênio a partir de uma ventaneira de alto-forno) 100 compreende lanças 4, tubulação de oxigênio 7 através da qual o oxigênio abastecido às lanças 4 flui, a tubulação de nitrogênio 8 conectada à tubulação de oxigênio 7, um mecanismo de interrupção de fluxo de oxigênio 70 (um conjunto de válvulas) fornecido à tubulação de oxigênio 7, um mecanismo de abertura/fechamento de fluxo de nitrogênio 80 (um conjunto de válvulas) fornecido à tubulação de nitrogênio 8 e um dispositivo de controle 30 pa

14/27 ra controlar os conjuntos de válvulas. Na presente modalidade, a tubulação de oxigênio 7 significa um cano através do qual o oxigênio flui. A tubulação de oxigênio 7 inclui um cano principal de oxigênio 11, um conduto principal coletivo de oxigênio 12, canos de ramificação de oxigênio 13, subcanos de oxigênio 14, mangueiras flexíveis 15 e canos de conexão de oxigênio 16. A tubulação de nitrogênio 8 significa um cano através do qual o nitrogênio flui. A tubulação de nitrogênio 8 inclui um cano principal de nitrogênio 24, um conduto principal coletivo de nitrogênio 25 e canos de ramificação de nitrogênio 26.

[0036] Em uma operação normal, oxigênio 40 é abastecido ao cano principal de oxigênio 11 e o oxigênio flui através da tubulação de oxigênio 7 em direção à ventaneira de alto-forno 3. Na presente modalidade, em relação à tubulação de oxigênio 7, a direção do fluxo de oxigênio em direção à ventaneira de alto-forno 3 será denominada como direção a jusante e a direção oposta será denominada como direção a montante. Ao parar o abastecimento de oxigênio, nitrogênio 50 é abastecido ao cano principal de nitrogênio 24 e flui através da tubulação de nitrogênio 8 em direção à tubulação de oxigênio 7. Na presente modalidade, em relação à tubulação de nitrogênio 8, a direção do fluxo de nitrogênio em direção à tubulação de oxigênio 7 será denominada como direção a jusante e a direção oposta será denominada como direção a montante.

[0037] O carvão pulverizado PC é abastecido de uma tremonha de carvão pulverizado (não mostrado) à lança 4 junto com um gás de alta pressão (N2 de alta pressão) e a quantidade de injeção é ajustada por uma válvula de controle de taxa de fluxo de carvão pulverizado 6. Ar é alimentado de um soprador (não mostrado) a um forno aquecido e o jato de ar quente é abastecido do forno aquecido ao cano de sopro 2 (vide a Figura 1). Conforme necessário, oxigênio pode ser adicionado ao jato de ar quente. Nesse caso, a adição de oxigênio é realizada em

15/27 uma posição a montante do forno aquecido ao longo do fluxo de ar. [0038] Um cano de abastecimento de oxigênio de alta pressão (cano principal de oxigênio 11), que é disposto na porção mais a montante da tubulação de oxigênio 7, se ramifica no conduto principal coletivo de oxigênio 12 no mesmo número de canos que as ventaneiras de alto-forno 3 e cada um dos canos é conectado a um dos canos de ramificação de oxigênio 13 correspondentes. O oxigênio 40 é abastecido do cano principal de oxigênio 11 e distribuído a cada uma das lanças 4 (cada uma das ventaneiras de alto-forno 3). Por exemplo, quando o número das ventaneiras de alto-forno 3 é quarenta, há quarenta canos de ramificação de oxigênio 13. Na presente modalidade, cada um dos canos de ramificação de oxigênio 13 se ramifica em dois subcanos de oxigênio 14 devido ao fato de que duas lanças 4 são usadas, os subcanos de oxigênio 14 são conectados aos canos de conexão de oxigênio 16 por meio das mangueiras flexíveis 15 e oxigênio é abastecido de cada um dos canos de conexão de oxigênio 16 às lanças de tubo duplo 4. Portanto, a instalação de injeção de oxigênio 100 inclui as lanças 4, que correspondem às ventaneiras de alto-forno 3; os canos de ramificação de oxigênio 13, que são formados à medida que o cano de abastecimento de oxigênio (cano principal de oxigênio 11) se ramifica no conduto principal coletivo 12 em direção às ventaneiras de altoforno 3 de modo que oxigênio possa ser abastecido às lanças 4; uma válvula de controle de taxa de fluxo de oxigênio 21 fornecida em cada um dos canos de ramificação de oxigênio 13; e a tubulação de nitrogênio 8, que é conectada a cada um dos canos de ramificação de oxigênio 13 em uma posição a montante da válvula de controle de taxa de fluxo de oxigênio 21.

[0039] Cada um dos canos de conexão de oxigênio 16 inclui duas válvulas de interrupção de cano de conexão 17, que são fornecidas no lado de lança 4, ou seja, em uma porção de extremidade a jusante do

16/27 cano de conexão de oxigênio 16. Uma válvula de retenção de cano de conexão 18 é disposta em uma posição a montante das válvulas de interrupção de cano de conexão 17. Uma válvula de difusão de cano de conexão 19 é conectada a uma posição entre as duas válvulas de interrupção de cano de conexão 17. Uma válvula de interrupção de cano de ramificação 20 é disposta no lado de mangueira flexível 15 de cada um dos subcanos de oxigênio 14, ou seja, em uma porção de extremidade a montante do subcano de oxigênio 14. Cada um dos canos de ramificação de oxigênio 13 é dotado do mecanismo de interrupção de fluxo de oxigênio 70. O mecanismo de interrupção de fluxo de oxigênio 70 funciona para bloquear o fluxo de oxigênio na tubulação de oxigênio quando uma fonte de potência falha. Conforme ilustrado na Figura 2, cada um dos canos de ramificação de oxigênio 13 inclui a válvula de controle de taxa de fluxo de oxigênio 21 no lado de subcano de oxigênio 14, ou seja, em uma porção de extremidade a jusante do cano de ramificação de oxigênio 13. Duas válvulas de interrupção de oxigênio 22 são dispostas em posições a montante da válvula de controle de taxa de fluxo de oxigênio 21. Uma válvula de difusão de oxigênio 23 é conectada a uma posição entre as duas válvulas de interrupção de oxigênio 22. O mecanismo de interrupção de fluxo de oxigênio 70 inclui as duas válvulas de interrupção de oxigênio 22, a válvula de difusão de oxigênio 23 e o dispositivo de controle 30. As duas válvulas de interrupção de oxigênio 22 e a válvula de difusão de oxigênio 23 são válvulas de abertura/fechamento que são abertas ou fechadas pela fonte de potência. Quando a fonte de potência falha, as duas válvulas de interrupção de oxigênio 22 são fechadas e a válvula de difusão de oxigênio 23 é aberta. As duas válvulas de interrupção de oxigênio 22 são válvulas de abertura/fechamento normalmente fechadas que são abertas pela fonte de potência e a válvula de difusão de oxigênio 23 é uma válvula de abertura/fechamento normalmente aber17/27 ta que é fechada pela fonte de potência.

[0040] A tubulação de nitrogênio 8 é conectada à instalação de injeção de oxigênio 100 de modo que, por exemplo, o interior dos subcanos de oxigênio 14 e dos canos de conexão de oxigênio 16 possa ser purgado com nitrogênio, que é um gás inerte. Na tubulação de nitrogênio 8, nitrogênio flui do cano principal de nitrogênio de alta pressão 24, através do conduto principal coletivo de nitrogênio 25 e os canos de ramificação de nitrogênio 26 e é distribuído aos canos de ramificação de oxigênio 13. Por exemplo, quando o número das ventaneiras de alto-forno 3 é quarenta e há quarenta canos de ramificação de oxigênio 13, há quarenta canos de ramificação de nitrogênio 26. Cada um dos quarenta canos de ramificação de nitrogênio 26 é conectado, através de uma válvula de retenção de nitrogênio 27, a um correspondente dos canos de ramificação de oxigênio 13 em uma posição entre a válvula de controle de taxa de fluxo de oxigênio 21 e uma das válvulas de interrupção de oxigênio 22 no lado a jusante. A válvula de retenção de nitrogênio 27 evita que oxigênio flua no cano de ramificação de nitrogênio 26 do cano de ramificação de oxigênio 13.

[0041] Cada um dos canos de ramificação de nitrogênio 26 é dotado do mecanismo de abertura/fechamento de fluxo de nitrogênio 80. O mecanismo de abertura/fechamento de fluxo de nitrogênio 80 funciona para permitir que o nitrogênio flua através da tubulação de nitrogênio 8 quando a fonte de potência falha. Conforme ilustrado na Figura 2, em cada um dos canos de ramificação de nitrogênio 26, duas válvulas de interrupção de nitrogênio 28 são dispostas em posições no lado de válvula de retenção de nitrogênio 27, ou seja, em porções de extremidade do cano de ramificação de nitrogênio 26 na direção na qual o cano de ramificação de nitrogênio 26 é conectado ao cano de ramificação de oxigênio 13. Uma válvula de difusão de nitrogênio 29 é conectada a uma posição entre as duas válvulas de interrupção de ni

18/27 trogênio 28. O mecanismo de abertura/fechamento de fluxo de nitrogênio 80 inclui as duas válvulas de interrupção de nitrogênio 28, a válvula de difusão de nitrogênio 29 e o dispositivo de controle 30. As duas válvulas de interrupção de nitrogênio 28 e a válvula de difusão de nitrogênio 29 são válvulas de abertura/fechamento que são abertas ou fechadas por uma fonte de potência. Quando a fonte de potência falha, as duas válvulas de interrupção de nitrogênio 28 são abertas e a válvula de difusão de nitrogênio 29 é fechada.

[0042] Preferencialmente, a instalação de injeção de oxigênio 100 inclui adicionalmente um tanque receptor 31, que é conectado à tubulação de nitrogênio 8 em uma posição a montante da válvula de interrupção de nitrogênio 28 e uma válvula de interrupção de cano principal de nitrogênio 32, que é disposta a montante do tanque receptor 31. Na modalidade ilustrada na Figura 2, o tanque receptor 31 é conectado ao cano principal de nitrogênio 24 e a válvula de interrupção de cano principal de nitrogênio 32 é disposta no cano principal de nitrogênio 24. A válvula de interrupção de cano principal de nitrogênio 32, que é aberta ou fechada pela fonte de potência, é fechada quando a fonte de potência falha. O tanque receptor 31 é preenchido com nitrogênio. O volume do tanque receptor 31 é 3 a 5 vezes maior do que o volume de tubulação a jusante do tanque receptor 31 a todas as ventaneiras de alto-forno 3.

[0043] Com a estrutura descrita acima, quando a fonte de potência falha, nitrogênio é abastecido à tubulação inteira do tanque receptor 31 às ventaneiras de alto-forno 3. A tubulação do tanque receptor 31 às ventaneiras de alto-forno 3 corresponde à tubulação que inclui as lanças 4, a tubulação de oxigênio 7 e a tubulação de nitrogênio 8, que são dispostas entre o tanque receptor 31 e as ventaneiras de altoforno 3. Preferencialmente, o tanque receptor 31 inclui um transdutor de pressão PT e um medidor de pressão PG e inclui adicionalmente

19/27 dispositivos tais como uma válvula de segurança 33 e uma válvula de drenagem 34.

[0044] Em vez da estrutura ilustrada na Figura 2, o tanque receptor 31 pode ser disposto em um dos canos de ramificação de nitrogênio 26 em uma posição a jusante do conduto principal coletivo de nitrogênio 25 e a montante da válvula de interrupção de nitrogênio 28. Nesse caso, o volume do tanque receptor 31 pode ser 3 a 5 vezes o volume de tubulação a jusante da posição a uma das ventaneiras de alto-forno 3. No entanto, é necessário que haja o mesmo número dos tanques receptores 31 que as ventaneiras de alto-forno 3. Com a estrutura ilustrada na Figura 2, o número do tanque receptor 31 é somente um, embora o volume seja grande.

[0045] Em uma operação normal quando a potência é abastecida, o dispositivo de controle 30 pode controlar os conjuntos de válvulas da instalação de injeção de oxigênio 100. Em particular, o dispositivo de controle 30 realiza o controle de abertura/fechamento e o controle de grau de abertura da válvula de controle de taxa de fluxo de oxigênio 21, a válvula de interrupção de oxigênio 22, a válvula de difusão de oxigênio 23, a válvula de interrupção de nitrogênio 28, a válvula de difusão de nitrogênio 29 e a válvula de interrupção de cano principal de nitrogênio 32. Em uma operação normal do alto-forno 1, ou seja, uma operação de produção de ferro-gusa, é necessário injetar oxigênio a partir da lança 4 junto com carvão pulverizado e, portanto, é necessário que oxigênio seja abastecido à tubulação a jusante dos subcanos de oxigênio 14. Portanto, conforme mostrado na Figura 3, as duas válvulas de interrupção de oxigênio 22 são abertas e a válvula de difusão de oxigênio 23 é fechada e as duas válvulas de interrupção de nitrogênio 28 são fechadas e a válvula de difusão de nitrogênio 29 é aberta. Conforme necessário, o grau de abertura da válvula de controle de taxa de fluxo de oxigênio 21 é controlado. Nesse estado, nitrogênio

20/27 não é abastecido aos subcanos de oxigênio 14 do cano de ramificação de nitrogênio 26 e somente oxigênio é abastecido aos subcanos de oxigênio 14 do cano de ramificação de oxigênio 13.

[0046] A partir desse estado, ao parar o abastecimento de oxigênio à tubulação a jusante dos subcanos de oxigênio 14 de modo a, por exemplo, parar a operação do alto-forno, conforme ilustrado na Figura 3, as duas válvulas de interrupção de oxigênio 22 são fechadas e a válvula de difusão de oxigênio 23 é aberta e as duas válvulas de interrupção de nitrogênio 28 são abertas e a válvula de difusão de nitrogênio 29 é fechada. Nesse estado, oxigênio não é abastecido aos subcanos de oxigênio 14 do cano de ramificação de oxigênio 13, o nitrogênio é abastecido do cano de ramificação de nitrogênio 26 aos subcanos de oxigênio 14 e a tubulação a jusante da posição na qual a tubulação de nitrogênio 8 é conectada à tubulação de oxigênio 7 é purgada com nitrogênio. Nesse tempo, por exemplo, mesmo se uma das válvulas de interrupção de oxigênio 22 no lado a jusante não for completamente fechada, oxigênio é difundido da válvula de difusão de oxigênio 23 e substituído com nitrogênio e o abastecimento de oxigênio em direção ao lado a jusante é bloqueado. Nesse estado, mesmo se a válvula de difusão de oxigênio 23 não for completamente aberta, o abastecimento de oxigênio em direção ao lado a jusante é bloqueado pela outra válvula de interrupção de oxigênio 22 no lado a montante. Em outras palavras, o abastecimento de oxigênio em direção ao lado a jusante pode ser bloqueado de forma segura, desde que a instalação de injeção de oxigênio 100 seja dotada de duas válvulas de interrupção de oxigênio 22 e da válvula de difusão de oxigênio 23, que é disposta na tubulação de oxigênio 7 em uma posição entre as duas válvulas de interrupção de oxigênio 22. Como resultado, a probabilidade da ocorrência de problemas devido a uma falha na operação de válvula pode ser reduzida. Por exemplo, o oxigênio pode ser impedido de fluir

21/27 no cano de ramificação de nitrogênio 26.

[0047] Ao recomeçar o abastecimento de oxigênio à tubulação a jusante dos subcanos de oxigênio 14 a partir de um estado no qual o abastecimento de oxigênio à tubulação a jusante dos subcanos de oxigênio 14 é parado, conforme ilustrado na Figura 3, novamente, as duas válvulas de interrupção de oxigênio 22 são abertas e a válvula de difusão de oxigênio 23 é fechada e as duas válvulas de interrupção de nitrogênio 28 são fechadas e a válvula de difusão de nitrogênio 29 é aberta. Conforme necessário, o grau de abertura da válvula de controle de taxa de fluxo de oxigênio 21 é controlado. Desse modo, o nitrogênio com o qual a tubulação a jusante do subcano de oxigênio 14 foi purgada é injetado na ventaneira de alto-forno 3 à medida que oxigênio é abastecido e então o oxigênio é injetado a partir da lança 4.

[0048] Conforme descrito acima, na instalação de injeção de oxigênio 100 de acordo com a presente modalidade, a válvula de controle de taxa de fluxo 21 é fornecida na tubulação de oxigênio 7, que é conectada à lança 4 e através da qual oxigênio abastecido à lança 4 flui; a tubulação de nitrogênio 8 é conectada à tubulação de oxigênio 7 em uma posição a montante da válvula de controle de taxa de fluxo 21; as duas válvulas de interrupção de oxigênio 22 são dispostas a montante da posição na qual a tubulação de nitrogênio 8 é conectada à tubulação de oxigênio 7; e a válvula de difusão de oxigênio 23 é disposta entre as duas válvulas de interrupção de oxigênio 22 da tubulação de oxigênio 7. Portanto, ao purgar oxigênio em uma parte da tubulação de oxigênio 7 a jusante da posição de conexão com nitrogênio, por exemplo, as duas válvulas de interrupção de oxigênio 22 são fechadas e a válvula de difusão de oxigênio 23 é aberta. Ao fazer isso, a tubulação a jusante da posição de conexão na qual a tubulação de oxigênio 7 é conectada à tubulação de nitrogênio 8 pode ser purgada abastecendose somente nitrogênio à tubulação. Como resultado, o gás de alto22/27 forno pode ser impedido de fluir na tubulação de oxigênio 7.

[0049] A tubulação de nitrogênio 8 inclui a válvula de retenção de nitrogênio 27; as duas válvulas de interrupção de nitrogênio 28, que são dispostas a montante da válvula de retenção de nitrogênio 27; e a válvula de difusão de nitrogênio 29, que é disposta entre as duas válvulas de interrupção de nitrogênio 28. Portanto, por exemplo, ao purgar oxigênio em uma parte da tubulação de oxigênio 7 a jusante da posição de conexão com nitrogênio, as duas válvulas de interrupção de oxigênio 22 são fechadas e a válvula de difusão de oxigênio 23 é aberta e as duas válvulas de interrupção de nitrogênio 28 são abertas e a válvula de difusão de nitrogênio 29 é fechada. Ao fazer isso, a tubulação a jusante da posição de conexão da tubulação de nitrogênio pode ser purgada abastecendo-se somente nitrogênio à tubulação. Como resultado, gás de alto-forno pode ser impedido de fluir na tubulação de oxigênio 7 e gás de alto-forno e oxigênio pode ser impedido de fluir na tubulação de nitrogênio 8. Adicionalmente, por exemplo, ao abastecer oxigênio à tubulação a jusante da posição de conexão da tubulação de nitrogênio 8 a partir do estado no qual a tubulação a jusante da posição de conexão foi purgada com nitrogênio, as duas válvulas de interrupção de nitrogênio 28 são fechadas e a válvula de difusão de nitrogênio 29 é aberta e as duas válvulas de interrupção de oxigênio 22 são abertas e a válvula de difusão de oxigênio 23 é fechada. Ao fazer isso, somente o oxigênio pode ser abastecido à tubulação a jusante da posição de conexão da tubulação de nitrogênio 8. Como resultado, o oxigênio pode ser impedido de fluir na tubulação de nitrogênio 8.

[0050] O dispositivo de controle 30 pode abastecer oxigênio à tubulação a jusante da posição na qual a tubulação de nitrogênio 8 é conectada à tubulação de oxigênio 7 ou purgar a tubulação com nitrogênio fechando-se as duas válvulas de interrupção de nitrogênio 28

23/27 quando as duas válvulas de interrupção de oxigênio 22 são abertas ou abrindo-se as duas válvulas de interrupção de nitrogênio 28 quando as duas válvulas de interrupção de oxigênio 22 são fechadas. Ao fazer isso, o gás de alto-forno pode ser impedido de fluir na tubulação de oxigênio 7, ou o gás de alto-forno e o oxigênio são impedidos de fluir na tubulação de nitrogênio 8. Em outras palavras, o dispositivo de controle 30 pode abastecer oxigênio à tubulação a jusante da posição de conexão ou purgar a tubulação com nitrogênio fechando-se pelo menos uma das válvulas de interrupção de nitrogênio 28 quando todas (duas) as válvulas de interrupção de oxigênio 22 são abertas ou abrindo-se todas (duas) as válvulas de interrupção de nitrogênio 28 quando pelo menos uma das válvulas de interrupção de oxigênio 22 é fechada. [0051] Em seguida, a Figura 4 ilustra as operações de válvula das válvulas de interrupção de oxigênio 22, a válvula de difusão de oxigênio 23, as válvulas de interrupção de nitrogênio 28, a válvula de difusão de nitrogênio 29 e a válvula de interrupção de cano principal de nitrogênio 32 quando a fonte de potência falha (representada como fora do ar nas figuras). Por exemplo, em um caso em que a fonte de potência dessas válvulas é ar comprimido, o dispositivo de controle 30 detecta uma falha da fonte de potência de válvula, ou seja, ar comprimido. Quando uma fonte de potência falha é detectada, o dispositivo de controle 30 fecha as válvulas de interrupção de oxigênio 22, abre a válvula de difusão de oxigênio 23, abre as válvulas de interrupção de nitrogênio 28, fecha a válvula de difusão de nitrogênio 29 e fecha a válvula de interrupção de cano principal de nitrogênio 32. Em contraste, em um caso em que a fonte de potência dessas válvulas é potência elétrica, o próprio dispositivo de controle 30 pode se tornar inoperável. Mesmo em tal caso, essas válvulas são operadas conforme mostrado na Figura 4, devido ao fato de que as válvulas de interrupção de oxigênio 22 são normalmente fechadas, a válvula de difusão de oxigênio

24/27 é normalmente aberta, as válvulas de interrupção de nitrogênio 28 são normalmente abertas, a válvula de difusão de nitrogênio 29 é normalmente fechada e a válvula de interrupção de cano principal de nitrogênio 32 é normalmente fechada.

[0052] Quando a fonte de potência falha, o mecanismo de interrupção de fluxo de oxigênio 70 funciona para fechar uma das válvulas de interrupção de oxigênio 22 no lado a montante e o fluxo de oxigênio é bloqueado. Então, o gás de alto-forno pode ser impedido de fluir na tubulação a montante da válvula de interrupção de oxigênio 22. Quando as duas válvulas de interrupção de oxigênio 22 são fechadas e a válvula de difusão de oxigênio 23 é aberta, gás de alto-forno pode ser impedido de forma mais segura de fluir na tubulação a montante da válvula de interrupção de oxigênio 22 e oxigênio pode ser impedido de fluir na tubulação de nitrogênio 8.

[0053] Ademais, o mecanismo de abertura/fechamento de fluxo de nitrogênio 80 funciona para abrir as duas válvulas de interrupção de nitrogênio 28 e fechar a válvula de difusão de nitrogênio 29. Ao mesmo tempo, as duas válvulas de interrupção de oxigênio 22 são fechadas e a válvula de difusão de oxigênio 23 é aberta. Então, tubulação a jusante da posição de conexão da tubulação de nitrogênio 8 é purgada com nitrogênio e gás de alto-forno pode ser impedido de fluir na tubulação de oxigênio 7. No caso em que a tubulação de oxigênio 7 e a tubulação de nitrogênio 8 são respectivamente dotadas das duas válvulas de interrupção 22, entre as quais a válvula de difusão 23 é disposta e as duas válvulas de interrupção 28, entre as quais a válvula de difusão 29 é disposta, mesmo se vazamento de uma das válvulas de interrupção de uma dentre a tubulação de nitrogênio e a tubulação de oxigênio ocorrer, a outra válvula de interrupção evita que a mistura de gases e gás vazado seja difundida a partir das válvulas de difusão 23 e 29. Portanto, gás vazado é impedido de se espalhar em um espaço entre

25/27 as duas válvulas de interrupção e de ser pressurizado à fonte de pressão e a probabilidade de gases diferentes serem misturados um com o outro pode ser reduzida ainda mais.

[0054] A Figura 5 ilustra a mudança com o tempo das operações de válvulas e a pressão dentro do tanque receptor 31 quando a fonte de potência de válvula falha. Por exemplo, conforme descrito acima, quando a fonte de potência falha de um estado no qual uma operação normal de injetar carvão pulverizado e oxigênio a partir da lança 4 é realizada, as válvulas de interrupção de oxigênio 22 são fechadas, a válvula de difusão de oxigênio 23 é aberta, as válvulas de interrupção de nitrogênio 28 são abertas, a válvula de difusão de nitrogênio 29 é fechada e a válvula de interrupção de cano principal de nitrogênio 32 é fechada. Desse modo, quando a fonte de potência falha, o abastecimento de oxigênio do cano de ramificação de oxigênio 13 aos subcanos de oxigênio 14 é parado e o abastecimento de nitrogênio do cano de ramificação de nitrogênio 26 aos subcanos de oxigênio 14 é permitido. Nesse tempo, devido ao fato de que a válvula de interrupção de cano principal de nitrogênio 32 é fechada, não é possível abastecer adicionalmente nitrogênio ao cano principal de nitrogênio 24. No entanto, o nitrogênio armazenado no tanque receptor 31 é abastecido aos subcanos de oxigênio 14 através do cano principal de nitrogênio 24, do conduto principal coletivo de nitrogênio 25 e do cano de ramificação de nitrogênio 26. À medida que o nitrogênio é abastecido desse modo, a pressão no tanque receptor 31 diminui gradualmente.

[0055] Se a pressão dentro do alto-forno 1 for tão alta quanto aquela em uma operação normal, pode ser suficiente que o tanque receptor 31 tenha um volume que é aproximadamente o mesmo ou ligeiramente maior do que o da tubulação a jusante do tanque receptor 31 a as lanças 4 das ventaneiras de alto-forno 3. No entanto, em um caso em que a fonte de potência de válvula é potência elétrica, o pró

26/27 prio alto-forno pode ser parado (jateamento é parado) quando a fonte de potência de válvula falha. Quando o alto-forno é parado (jateamento é parado), a pressão dentro do alto-forno pode ser zero (pressão atmosférica). Em tal caso, nitrogênio do tanque receptor 31 flui através do cano de ramificação de oxigênio 13 e dos subcanos de oxigênio 14 e é injetado no alto-forno 1. Portanto, preferencialmente, o volume do tanque é 3 a 5 vezes maior do que o da tubulação a ser purgada. Devido ao fato de que esse volume é determinado de acordo com o formato da tubulação, que determina a probabilidade da ocorrência de acúmulo de gás, pode-se determinar com base na relação entre a concentração de nitrogênio na tubulação e a quantidade de fluxo acumulado, que pode ser obtida fazendo, de fato, com que o nitrogênio flua do tanque receptor 31 às lanças 4 de todas as ventaneiras de altoforno 3. Ao fazer isso, mesmo quando a fonte de potência de válvula falha, a tubulação a jusante da posição na qual a tubulação de nitrogênio 8 é conectada à tubulação de oxigênio 7 pode ser rapidamente purgada com nitrogênio. Desse modo, gás de alto-forno pode ser impedido de fluir na tubulação de oxigênio 7. Ademais, devido ao fato de que a quantidade desnecessária de nitrogênio não flui, as ventaneiras de alto-forno 3 também podem ser impedidas de ser excessivamente resfriadas.

LISTA DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS alto-forno cano de sopro ventaneira de alto-forno lança canal adutor válvula de controle de taxa de fluxo de carvão pulverizado tubulação de oxigênio tubulação de nitrogênio

27/27 cano principal de oxigênio conduto principal coletivo de oxigênio cano de ramificação de oxigênio subcano de oxigênio mangueira flexível cano de conexão de oxigênio válvula de interrupção de cano de conexão válvula de retenção de cano de conexão válvula de difusão de cano de conexão válvula de interrupção de cano de ramificação válvula de controle de taxa de fluxo de oxigênio válvula de interrupção de oxigênio válvula de difusão de oxigênio cano principal de nitrogênio conduto principal coletivo de nitrogênio cano de ramificação de nitrogênio válvula de retenção de nitrogênio válvula de interrupção de nitrogênio válvula de difusão de nitrogênio dispositivo de controle tanque receptor válvula de interrupção de cano principal de nitrogênio válvula de segurança válvula de drenagem oxigênio nitrogênio mecanismo de interrupção de fluxo de oxigênio mecanismo de abertura/fechamento de fluxo de nitrogênio instalação de injeção de oxigênio

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Instalação (100) para injetar oxigênio a partir de uma ventaneira de alto-forno, caracterizada pelo fato de que compreende:

uma lança (4) com capacidade de injetar carvão pulverizado e oxigênio em um alto-forno a partir da ventaneira de alto-forno;

tubulação de oxigênio (7) para abastecer oxigênio à lança (4), sendo que a tubulação de oxigênio (7) é conectada à lança (4);

uma válvula de controle de taxa de fluxo (21) fornecida na tubulação de oxigênio (7);

tubulação de nitrogênio (8) conectada à tubulação de oxigênio (7) em uma posição a montante da válvula de controle de taxa de fluxo (21);

duas válvulas de interrupção de oxigênio (22) fornecidas na tubulação de oxigênio (7) em posições a montante da posição na qual a tubulação de nitrogênio (8) é conectada à tubulação de oxigênio (7); e uma válvula de difusão de oxigênio (23) fornecida na tubulação de oxigênio (7) em uma posição entre as duas válvulas de interrupção de oxigênio (22);

em que a tubulação de nitrogênio (8) inclui uma válvula de retenção (27), duas válvulas de interrupção de nitrogênio (28) dispostas a montante da válvula de retenção (27), e uma válvula de difusão de nitrogênio (29) disposta entre as duas válvulas de interrupção de nitrogênio (28);

um dispositivo de controle (30) para realizar o controle de abertura/fechamento das duas válvulas de interrupção de oxigênio (22) e as duas válvulas de interrupção de nitrogênio (28), sendo que o dispositivo de controle (30) fecha as duas válvulas de interrupção de nitrogênio (28) quando as duas válvulas de interrupção de oxigênio (22) são abertas e abre as duas válvulas de

Petição 870190075188, de 05/08/2019, pág. 8/14
2/2 interrupção de nitrogênio (28) quando as duas válvulas de interrupção de oxigênio (22) são fechadas.

2. Instalação (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de controle (30) fecha as válvulas de interrupção de oxigênio (22), abre a válvula de difusão de oxigênio (23), abre as válvulas de interrupção de nitrogênio (28), fecha a válvula de difusão de nitrogênio (29), quando uma falha na fonte de potência é detectada.
3. Instalação (100), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que compreende ainda:

um tanque receptor conectado à tubulação de nitrogênio (8) em uma posição a montante da válvula de interrupção de nitrogênio ou do mecanismo de abertura/fechamento de fluxo de nitrogênio, sendo que o tanque receptor tem um volume que é 3 a 5 vezes maior do que um volume de tubulação do tanque receptor à ventaneira de alto-forno; e uma válvula de interrupção de cano principal de nitrogênio que é disposta a montante do tanque receptor e que fecha quando uma fonte de potência falha.
4. Método de operação de alto-forno, caracterizado pelo fato de que é para injetar carvão pulverizado e oxigênio em um altoforno com o uso da instalação (100) para injetar oxigênio a partir de uma ventaneira de alto-forno, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 3.