BR112019015738A2

BR112019015738A2 - Método de carregar um forno de coque com carvão e forno de coque

Info

Publication number: BR112019015738A2
Application number: BR112019015738-7A
Authority: BR
Inventors: Schons Stefan; Hutmacher Patrick; Tockert Paul
Original assignee: Paul Wurth S.A.
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2020-03-24
Also published as: US20200002617A1; TW201833313A; EP3577196B1; JP7037570B2; JP2020514490A; EA201991792A1; BR112019015738B1; CN110234737A; TWI794206B; UA124551C2; KR102507139B1; LU100063B1; EA038669B1; US11332673B2; KR20190109441A; WO2018141926A1; EP3577196A1

Abstract

trata-se de um método para carregar um forno de coque com carvão que compreende as etapas de carregar carvão em uma câmara de forno de coque (65), em que uma pilha de carvão (70) se forma na câmara; e nivelar a pilha de carvão. a etapa de nivelação compreende: introduzir uma extremidade de jateamento (20) de um cano de jateamento (16) na pilha de carvão (72), sendo que o cano de jateamento está em comunicação com um vaso de armazenamento de gás pressurizado (14) configurado para liberar jatos de gás; liberar pelo menos um jato de gás através da extremidade de jateamento na pilha de carvão (72) de modo a causar um nivelamento da mesma; remover o cano de jateamento da câmara. o dispositivo (10) para nivelar uma pilha de carvão compreende um vaso de armazenamento (14) com gás pressurizado configurado para liberar jatos de gás, um cano de jateamento (16) que tem pelo menos uma abertura (22j) na extremidade de jateamento do dito cano de jateamento através da qual um jato de gás comprimido pode ser liberado em uma pilha de carvão para nivelar a última e um dispositivo manipulador (27) configurado para mover o dito cano de jateamento, através do dito teto, entre uma posição de repouso e uma posição de trabalho.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “MÉTODO DE CARREGAR UM FORNO DE COQUE COM CARVÃO E FORNO DE COQUE”

CAMPO DA TÉCNICA [001] A presente invenção refere-se geralmente ao campo de fabricação de coque. Em particular, a presente invenção refere-se a um método para carregar um forno de coque.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA [002] Como é bem sabido, as fábricas de fabricação de coque modernas são construídas em baterias que podem conter de dez a mais de 100 câmaras de fornos de coque. Devido às dimensões físicas das câmaras de coque (estreitas, longas e altas), às vezes são chamadas de fornos de fenda. Os fornos são projetados e operados para permitir a coleta dos produtos voláteis derivados do carvão durante o processo de coqueificação.

[003] O processo de coqueificação é tipicamente operado de maneira cíclica, repetindo as seguintes etapas principais: carregar; coqueificar; e empurrar (esvaziar). O carvão é carregado na câmara de coqueificação através de orifícios de carga fornecidos no teto do forno. Os fornos de coque são projetados para tomar um volume definido de carvão por carga, e são carregados a partir de um carro tipo tremonha que opera entre reservatórios de armazenamento de carvão elevados acima da cabeça e os fornos em um trilho abastecido pelo topo da batería. Uma vez que carvão é carregado a partir de orifícios de carga no teto, uma pilha cônica de carvão (pilha pontiaguda) se forma sob cada orifício de carga, resultando em uma estrutura de superfície irregular da jazida de carbono na câmara de forno de coque.

[004] Portanto, a etapa de carga inclui uma operação de nivelamento, durante a qual uma alavanca, geralmente no lado do empurrador, é usada para nivelar a jazida de carvão. A função da alavanca é nivelar a carga de carvão no forno, deixando um espaço de gás livre abaixo do teto do forno carregado. O nivelador inclui uma barra de nivelamento operada eletricamente que é introduzida no forno por uma porta de nivelamento no topo da porta do forno no lado do empurrador. A barra de nivelamento

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2/16 é movida de um lado para outro pelas pilhas de carvão com picos, nivelando assim os picos de carvão sob os orifícios de carga nos vales. Como resultado, obtém-se uma superfície superior substancialmente plana da jazida de carvão. A barra é, em seguida, retirada do forno, a porta de nivelamento e os orifícios de carga são fechados, e a operação de coque começa.

[005] O documento n° GB362783A, por exemplo, descreve tal barra niveladora e operação de nivelamento para distribuir pilhas cônicas de carvão formadas durante a carga de fornos de fenda.

[006] Deve-se notar que o nivelamento excessivo do carvão carregado não apenas estende o tempo durante o qual a porta niveladora é aberta, mas também tende a empacotar o carvão no topo da carga, particularmente sob os orifícios de carga, e pode causar erosão localizada da parede do forno.

[007] Mesmo assim, melhorias em carros tipo tremonha, particularmente o método para descarregar carvão, foram direcionadas a tornar possíveis melhores práticas de carga. O objetivo foi, entre outros, reduzir o tempo de carga; para impedir penduramento do carvão nas plataformas de tremonha; e para reduzir o número de passagens da barra de nivelamento necessário para o nivelamento.

[008] O documento n° JP H11 349953 revela um aparelho para alimentar uniformemente carvão em um forno de coque. O aparelho propõe usar (em vez de uma barra niveladora) um meio de jato de gás para nivelar o carvão. O aparelho compreende um bocal 7 que é baixado por um dispositivo de elevação 9 para o interior do forno de coque através de um orifício de inserção 5. O bocal 7 permite soprar um fluxo de ar sobre ou dentro do carvão de modo a afetar o nivelamento. Um dispositivo de ajuste de fluxo 12 é fornecido entre o soprador de ar 15 e o bocal 7.

[009] O documento n° DE 69 29 049 U revela um carro de carga para um forno de coque. O carro compreende um dispositivo para abastecer um fluxo de gás pressurizado na direção do orifício de carga.

[010] O documento n° CN 201 643 487 revela um dispositivo de tratamento de combustão espontânea multifuncional para um estaleiro de armazenamento de carvão

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3/16 utilizando um sistema de jateador de gás e destinado a ser montado em meios de pressão de coque O dispositivo é configurado para emitir jatos de ar dentro do carvão de modo a extinguir um fogo que ocorre no instante em que o coque é pressionado, isto é, no final do processo de destilação de coque.

Problema da Técnica [011] O objetivo da presente invenção é fornecer um método melhorado para carregar um forno de coque que inclui uma operação de nivelamento, que é eficiente e fácil de implementar.

[012] Esse objetivo é alcançado por um método para carregar um forno de coque conforme reivindicado na reivindicação 1.

DESCRIÇÃO GERAL DA INVENÇÃO [013] De acordo com a presente invenção, um método para carregar um forno de coque com carvão compreende as etapas de: a) carregar carvão em uma câmara de forno de coque, por onde uma pilha de carvão forma na câmara; e b) nivelar a pilha de carvão.

[014] Deve-se observar que a etapa de nivelação b) compreende:

- introduzir uma extremidade de jateamento de um cano de jateamento na pilha de carvão, sendo que o cano de jateamento está em comunicação com um vaso de armazenamento de gás pressurizado configurado para liberar jatos de gás (isto é, que formam um jateador de gás);

- liberar pelo menos um jato de gás através da extremidade de jateamento na pilha de carvão de modo a causar um nivelamento da mesma;

- remover o cano de jateamento da câmara.

[015] A presente invenção fornece uma operação de nivelamento que não usa mais uma barra de nivelamento convencional, mas explora jatos de gás emitidos por um jateador de gás. Em outras palavras, o nivelamento não é mais baseado em um dispositivo de alavanca que é movido ao longo da câmara, mas na força de impacto e quantidade de volume de ar do jato de gás (que forma uma propagação explosiva de ar) que causa o colapso das pilhas pontiagudas de carvão, alcançando o nivelamento

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4/16 da pilha de carvão. Os jateadores de gás, tais como jateadores de ar e canhões de ar, são bem conhecidos na técnica.

[016] Os jateadores de gás são dispositivos simples e confiáveis que consistem em um vaso de armazenamento preenchido com gás pressurizado, que compreende uma válvula de liberação rápida com mecanismo de acionamento que é configurado para liberar rapidamente o dito volume de gás por meio de um cano de sopro, criando, assim, um jato de gás. Qualquer tipo apropriado de jateador de gás pode ser usado no presente método. O método pode, assim, ser facilmente implementado pelo uso de tecnologia conhecida, com adaptações simples.

[017] Combinando-se um jateador de gás convencional (ou canhão de ar) com um cano de jateamento de comprimento apropriado, o método pode ser convenientemente implementado ao introduzir o cano de jateamento na câmara de forno de coque por meio de um movimento descendente vertical ou oblíquo através de uma abertura no teto do forno de coque, em particular através do orifício de carga (através do qual carvão é inserido). O cano de jateamento pode ser conectado diretamente ou indiretamente (isto é, por meio de tubulação intermediária) com o vaso de armazenamento.

[018] Após a carga, a pilha de carvão na câmara de forno de coque compreende pelo menos uma pilha cônica (tipicamente uma abaixo de cada orifício de carga). O cano de jateamento é preferencialmente mergulhado na pilha de carvão através da superfície superior de uma pilha cônica de carvão. Em particular, a extremidade de jateamento do cano de jateamento é posicionada em uma região debaixo do cume da pilha cônica, preferencialmente centralmente. A etapa de nivelação b) é tipicamente realizada para cada pilha cônica na câmara de forno de coque.

[019] Preferencialmente, um bocal é fornecido na extremidade do cano de jateamento para definir uma ou mais direções de jateamento. Uma variedade de configurações de bocal pode ser contemplada.

[020] O presente método foi particularmente planejado para o processo de coqueificação de carvão para uso em fornos de eixo e alto fornos. Nesse contexto, o

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5/16 carvão pode ser carvão fino como usado convencionalmente no campo. Em particular, o carvão carregado no forno de coque pode ter um tamanho de grão abaixo de 10 mm, mais particularmente abaixo de 5 mm.

[021] Como será observado, o presento método difere notavelmente dos métodos convencionais, tais como revelados no documento n° JP H11 349953, em que um fluxo contínuo de ar comprimido é soprado sobre o carvão durante o carregamento. A presente invenção conta com o uso de um jateador de gás, sendo que o cano de jateamento é introduzido na câmara de coqueificação após carregamento da quantidade de carvão desejada na mesma (e antes de iniciar o processo de destilação), e não precisa estar presente durante o carregamento de carvão na câmara. Além disso, o princípio é diferente uma vez que, como é sabido, um jato de gás forma uma força de impacto, que forma um tipo de propagação explosiva de gás/ar, que causa o colapso da pilha de carvão. Assim, a invenção explora a explosão de gás pontual no monte de carvão após o carregamento, que é diferente do sopro contínuo de ar sobre o carvão. A liberação de um jato de gás tem um efeito quase instantâneo na pilha de carvão, que será colapsada imediatamente (pelo menos parcialmente) devido a essa propagação explosiva. É, portanto, mais eficiente do que um fluxo de gás contínuo e consome menos recursos (menos ar e energia para o soprador) e não obstrui o orifício de carga durante a carga do coque.

[022] Para o conhecimento dos inventores, é a primeira vez que um cano de jateamento é introduzido através do teto de carga de um forno de coque, em particular através do orifício de carga, de modo a liberar jato de gás com a finalidade de colapsar as pilhas de carvão formadas durante a carga de carvão.

[023] Nas modalidades, o nível carvão/coque pode ser medido por um sensor/radar apropriado posicionado, por exemplo, próximo ao orifício de carga. Isso permite a monitoração do nível de material e ser informado acerca da altura do canal de gás (distância entre material e o teto da câmara de forno de coque) para garantir um bom fluxo de gás.

[024] De acordo com outro aspecto, a presente invenção refere-se a um

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6/16 dispositivo, para nivelar uma pilha de carvão, que compreende:

- um vaso de armazenamento com gás pressurizado configurado para liberar seletivamente jatos de gás;

- um cano de jateamento com uma porta de conexão e uma extremidade de jateamento, sendo que a porta de conexão é axialmente remota a partir da extremidade de jateamento e está em comunicação com o vaso de armazenamento;

- pelo menos uma abertura na extremidade de jateamento do cano de jateamento, através do qual um jato de gás comprimido pode ser liberado em uma pilha de carvão para nivelar a mesma;

- um dispositivo manipulador configurado para mover o cano de jateamento entre uma posição de repouso e uma posição de trabalho, na qual a extremidade de jateamento do cano de jateamento é posicionada na pilha de carvão.

[025] O presente dispositivo é adaptado para uso no método descrito acima.

[026] Dependendo das modalidades, o cano de jateamento e vaso de armazenamento podem ser conectados de maneira rígida, por meio do que os mesmos podem ser movidos juntos; ou pode haver uma articulação e/ou tubulação intermediária que permite mover o cano de jateamento em relação ao vaso de armazenamento.

[027] Vantajosamente, a extremidade de jateamento do cano de jateamento compreende um bocal com pelo menos um orifício de jateamento.

[028] Em uma modalidade, o bocal de jateamento se estende na direção axial do cano de jateamento e compreende um orifício de jateamento único adaptado para liberar jatos de gás axialmente à frente do cano de jateamento.

[029] Em outras modalidades, o bocal de jateamento compreende um par de tubos de sopro, em que cada um desvia em um ângulo predeterminado a partir do eixo geométrico do cano de sopro para liberar jatos de gás comprimido em duas direções diferentes, preferencialmente simétricas em relação ao eixo geométrico do cano de sopro. Em geral, o ângulo de desvio predeterminado é compreendido entre 20° e 90°.

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7/16 [030] Os tubos de jateamento podem ser tubos retos, e definem duas direções de jateamento que formam um ângulo de cerca de 70° ou 90°. Alternativamente, os tubos de jateamento compreendem porções curvas, e os orifícios de descarga são alinhados ao longo das direções de jateamento opostas, em particular que formam um ângulo de 180°.

[031] O bocal pode compreender vantajosamente um guia frontal, preferencialmente em formato de V, cujo cume aponta à frente do primeiro e segundo bocais de jateamento, de modo a facilitar a introdução do cano de jateamento na pilha de carvão.

[032] Preferencialmente, o dispositivo compreende um anel de aperto que é configurado para cooperar com um orifício de carga de um forno de coque, de modo a fechar o dito orifício de carga durante o jateamento.

[033] De acordo com outro aspecto, a invenção trata de um forno de coque que compreende pelo menos uma câmara de forno de coque que tem um teto; e um dispositivo para nivelar uma pilha de carvão, conforme revelado anteriormente no presente documento.

[034] A presente invenção fornece uma variedade de benefícios:

- não é necessária mais nenhuma tecnologia de barra de nivelamento no carro empurrador.

- melhor vedação de câmara de forno de coque (Porta de entrada para barra de nivelamento acima da porta principal para empurrador não mais necessária).

- nível de carvão mais profundo e igualmente nivelado em comparação com a tecnologia de barra de nivelamento (nível de jazida de carvão pode ser até 30% menor que com a barra de nivelamento).

- não há mais derramamento extenso devido à barra de nivelamento retraída para fora da câmara do forno de coque.

- aumento de volume de carvão.

- redução de tempo de ciclo de carga total.

- melhor fluxo de gás entre o teto da câmara de forno de coque e a jazida

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8/16 de carvão nivelada.

- melhor permeabilidade de gás do coque inteiro devido à altura constante coque, levando à produtividade maior.

- insensível contra a alta temperatura na câmara do forno de coque (comparada com a barra de nivelamento). De fato, o tubo de jateamento é introduzido na pilha cônica de carvão frio que sobre até o orifício de carga; fica, assim protegido contra o calor pela pilha de carvão.

- mecanismo para introduzir e remover o cano de jateamento da câmara de forno de coque é mais simples em comparação com o mecanismo empurrador.

- Os custos são reduzidos: menos esforços em programação, visualização, cabeamento; menos unidades de acionamento e instrumentação; menos manutenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [035] Detalhes e vantagens adicionais da presente invenção serão evidentes a partir da seguinte descrição detalhada de diversas modalidades não limitadoras com referência aos desenhos anexos, em que:

- A Figura 1 é uma vista frontal de um dispositivo de nivelamento de acordo com uma modalidade da presente invenção;

- A Figura 2 é uma vista detalhada da extremidade de jateamento do cano de jateamento na Figura 1;

- A Figura 3 e a Figura 4 são vistas de outros projetos de bocal possíveis;

- A Figura 5 à Figura 8 são esboços que ilustram o uso do presente dispositivo para nivelar pilhas de carvão em câmaras de forno de coque.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS [036] A Figura 1 mostra uma modalidade do presente dispositivo 10 para nivelar uma pilha de carvão em uma câmara de forno de coque de uma bateria de forno de coque de acordo com a presente invenção. O dispositivo 10 será descrito primeiro em relação às Figuras 1 a 4; e o uso do mesmo no contexto da carga de fornos de coque será explicado adicionalmente abaixo com referência às Figuras 5 a 8. O dispositivo

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9/16 compreende principalmente um vaso de armazenamento 14 para um gás pressurizado, preferencialmente ar, conectado de maneira fluida com um cano de jateamento 16, que tem uma extremidade de conexão 18 com uma porta de entrada 19 e uma extremidade de jateamento 20. Na modalidade, o cano de jateamento 16 é um cano reto e rígido que define uma passagem interna de gás 23 que se estende entre a porta de entrada 19 (em uma extremidade do cano 16) e a extremidade de jateamento 20, na extremidade axialmente oposta do cano de jateamento 16. Como pode ser visto, o cano de jateamento 16 tem sua entrada 19 conectada a uma saída 21 do vaso de armazenamento 14, através disso ambos os elementos estão em comunicação fluida.

[037] Na extremidade de jateamento 20, jatos de ar são emitidos através de uma ou mais aberturas, aqui um par de aberturas 22i e 222.

[038] Pode-se ver na Figura 1 uma primeira linha pontilhada que representa a superfície superior 24 de uma pilha de carvão. Será reconhecido aqui o formato de um cone. De fato, como explicado na seção de antecedentes da técnica, quando um forno de coque é preenchido com carvão, uma pilha cônica se forma abaixo de cada orifício de carga no teto, de acordo com o ângulo de repouso das partículas de carvão. Visto mais globalmente, o formato global da pilha de carvão no forno de coque é compreendido por uma camada de base de carvão, com uma pluralidade de pilhas cônicas (ou pilhas pontiagudas) no topo. A parte superior da pilha carregada, assim, tem um perfil com triângulos superiores espaçados, que formam picos e vales. Tal formato da pilha precisa ser nivelado, isto é, planificado.

[039] A extremidade de jateamento 20 do cano de jateamento 16 é projetada para que seja introduzida na pilha de carvão, em particular em uma pilha cônica 25, como representado, e o dispositivo 10 é configurado para descarregar/emitir um ou mais jatos de ar comprimido através das aberturas 22i e 222 na pilha de carvão 25, de modo a colapsar a pilha cônica e, desse modo, causas um nivelamento da pilha de carvão. [040] A segunda linha pontilhada na Figura 1 representa o perfil da superfície superior 26 da pilha de carvão nivelada, após o jateamento. A pilha de carvão na

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10/16 câmara de forno de coque pode, assim, ser nivelada eficientemente por meio de jateamento de ar/gás, que pode facilmente ser operado em cada orifício de carga de um forno de coque.

[041] Pode-se notar que, na prática, o dispositivo 10 é convenientemente associado com um dispositivo manipulador, representado esquematicamente em 27 na Figura 5, que é tipicamente configurado para mover o cano de sopro 16 entre uma posição de repouso e uma posição de trabalho, na qual a dita extremidade de jateamento do dito cano de jateamento é posicionada em uma pilha de carvão. O projeto do dispositivo manipulador precisa de mecanismos para pelo menos mover o cano de sopro 16, respectivamente o dispositivo 10, ao longo da direção vertical, para introduzir o cano de sopro na pilha de carvão por meio do orifício de carga, e para removê-lo. Convenientemente, o dispositivo manipulador é também configurado para mover o dispositivo 10 horizontalmente, para permitir o alinhamento com o orifício de carga e a limpeza da região acima do orifício de carga. A construção de tal manipulador não é o foco da presente invenção e, portanto, não será mais descrita. As pessoas com habilidade na técnica podem conceber uma variedade de mecanismos manipuladores apropriados com base em cilindros hidráulicos, cremalheiras dentadas, etc.

[042] Pode-se notar, no entanto, que na presente modalidade, o cano de jateamento 16 é diretamente conectado ao vaso de armazenamento 14, e a montagem do cano de jateamento 16 e vaso de armazenamento 14 é movida para baixo e para cima como um todo. Isso pode ser diferente em outras modalidades. O cano de jateamento pode ser indiretamente conectado ao vaso de armazenamento, por exemplo, por meio de tubulação intermediária. Além disso, em alguns casos pode ser desejável a capacidade de manipular o cano de jateamento em relação ao vaso de armazenamento. O cano de jateamento e/ou a tubulação intermediária pode incluir uma articulação, projetada para permitir o movimento da tubulação intermediária ao mesmo tempo em que garante comunicação fluida/de gás entre o vaso de armazenamento e o cano de jateamento.

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11/16 [043] Preferencialmente, o vaso de armazenamento 14 é configurado como um jateador de ar convencional (ou canhão de ar/gás). Consequentemente, o vaso de armazenamento convencionalmente consiste em um reservatório pressurizado que compreende um válvula de liberação rápida com mecanismo de acionamento (não visível no desenho - dentro do vaso 14), que permite imediatamente liberar o ar comprimido contido no vaso de armazenamento e alcançar, desse modo, um jato, chamado de força de impacto, que forma um tipo de propagação explosiva de gás/ar. A válvula de liberação rápida (dentro de reservatório 14 - não visto) é tipicamente uma abertura rápida, válvula de superfície grande disposta na transição entre o vaso de armazenamento e um tubo de sopro. A válvula de liberação rápida é seletivamente atuada por meio do mecanismo de acionamento. Na modalidade mostrada, o tubo de sopro se estende principalmente dentro do vaso de armazenamento 14 e se projeta um pouco para fora do vaso de armazenamento, terminando com um flange 28. O cano de jateamento 16 é fixado por sua extremidade de conexão 18 contra o flange 28, por um flange 31 correspondente que cerca a entrada 19. O cano de jateamento 16 está, assim, em comunicação fluida com o tubo de sopro, respectivamente a saída 21, do vaso de armazenamento 14. Em outras modalidades, o tubo de sopro e o cano de jateamento podem ser integrais. A referência numérica 29 indica o lado de entrada do vaso de armazenamento 14, que compreende válvulas e tubulações com uma porta de entrada de gás pressurizado.

[044] Tais canhões de gás são bem conhecidos e qualquer tipo apropriado de canhão de gás pode ser usado. Por exemplo, no contexto da invenção, pode-se usar um VSR Blaster ®, disponível da empresa VSR Industrietechnik GmbH (Duisburg, Alemanha). O vaso de armazenamento pode ter um volume de 25 L, 50 L ou acima. A pressão de armazenamento do gás contido no vaso de armazenamento pode ser entre 5 e 15 bar, em particular entre 5 e 10 bar. Na prática, o gás pode ser ar, e é conveniente conectar o vaso de armazenamento 14 à rede de ar da planta. A operação com gases diferentes de ar pode ser considerada, por exemplo, com gás neutro, em particular nitrogênio.

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12/16 [045] Deve-se notar também na Figura 1 que há um anel de aperto radial 32 que cerca o cano de jateamento 16, que tem um diâmetro interno que corresponde ao do cano de jateamento 16 e que pode ser movido de maneira deslizante ao longo. Esse anel 32 é configurado para formar uma cobertura que coopera com a seção de entrada de um orifício de carga 62 de um forno de coque (consulte a Figura 6), de modo a fechar o orifício de carga 62 através do qual o cano de jateamento 16 é inserido quando o dispositivo 10 está na posição de prontidão para o jateamento. A cobertura 32, assim, vantajosamente permite fechar de maneira justa o orifício de carga 62 durante o jateamento da pilha, impedindo a emissão de finos no lado de fora a partir da câmara de forno de coque.

[046] Como é visível na Figura 1, a extremidade de jateamento 20 do cano de jateamento 16 convenientemente termina com um bocal 40. Na modalidade mostrada, o bocal 40 é um bocal de sopro duplo, isto é, compreende dois orifícios de descarga 22i, 222. O bocal 40 é fixado na ponta do cano de jateamento 16, mas podería também ser integral com o mesmo.

[047] Como pode ser visto em mais detalhes na Figura 2, o bocal 40 tem uma seção de entrada 44 em continuação axial da passagem interna de gás 23 do cano de jateamento 16, que se comunica com dois tubos de sopro 42i e 422 que terminam, cada um, com um respectivo orifício de sopro 22i, 222. A seção de entrada 44 de bocal 40 é de seção transversal circular (seção B-B). Os dois tubos de sopro 42i e 422 são de seção transversal reta e circular; os mesmos se estendem ao longo de um respectivo eixo geométrico D ou D’ que define a direção de sopro. Os tubos de sopro 42i e 422 são simétricos em relação ao eixo geométrico longitudinal L do cano de jateamento. Em outras palavras, o eixo geométrico D, D’ de cada tubo de sopro desvia de eixo geométrico L por um ângulo a, por meio qual um ângulo 2a existe entre os eixos geométricos D e D’ dos dois tubos de sopro 42i e 422.

[048] O bocal 40 é, assim, projetado para emitir jatos de gás à frente do cano de jateamento e para o lado de acordo com ângulo a. O ângulo a pode ser selecionado na faixa de 20° a 90°, preferencialmente entre 35 e 90°. Em particular, o ângulo a pode

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13/16 ser igual a 35°, 45°, 60° e 90°. Na modalidade mostrada na Figura 2, a = 35°.

[049] Voltando-se à Figura 3, um projeto alternativo de bocal é mostrado. O bocal 240 compreende uma seção de entrada em comunicação fluida com o cano de jateamento 16 e em continuação axial com o mesmo. Aqui, a corrente de entrada também se divide em dois tubos de sopro com respectivos orifícios. Como pode ser visto, os tubos de sopro 242i e 2422 compreendem uma seção e extremidade de tubo curva com uma seção reta 243 que define uma direção de jateamento que forma um ângulo de 90° (como indicado pelos eixos geométricos D e D’) com a direção axial L do cano de jateamento.

[050] Como pode ser visto na Figura 3, nessa variante a seção de entrada 244 preferencialmente tem uma seção transversal plana (D-D) que corresponde à porção de extremidade do cano de jateamento (então, de formato similar). Os orifícios de sopro 222i e 2222 são, no entanto, de seção transversal circular, uma vez que são definidos pelas seções retas 243 (de seção transversal circular E-E).

[051] Vantajosamente, uma guia frontal 250 é montada no lado frontal do bocal 240. O guia frontal 250 é um elemento metálico em formato de V. Seu cume aponta para longe dos tubos de sopro 242 na direção axial L. A guia frontal 250 é projetada para facilitar a introdução do cano de jateamento na pilha de carvão.

[052] Nas modalidades, a seção transversal do fluxo do cano de entrada 144 e 244 é menor que 200 cm², preferencialmente entre 50 cm² e 100 cm². A seção transversal do fluxo dos tubos de sopro 1422 e 2422 em sua saída é abaixo 100 cm², preferencialmente entre 25 cm² e 50 cm².

[053] A Figura 4 mostra outra possibilidade de projeto, em que a porção de extremidade do próprio cano de jateamento forma o bocal 142, com um único orifício de descarga. O cano de jateamento, de seção transversal circular, é simplesmente aberto na direção axial L em sua ponta: a abertura de descarga 122 está, assim, em um plano perpendicular ao eixo geométrico L. Com tal bocal de jateamento 142, o jato é emitido unicamente à frente, isto é, na direção axial L, do cano de jateamento 16. A seção transversal de abertura 122 pode ser menor que 200 cm², e preferencialmente

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14/16 compreendida entre 50 cm² e 100 cm².

[054] Resta notar que nas modalidades atualmente mostradas, o cano de jateamento 16 é um cano reto. Dependendo do projeto da batería de forno de coque, o comprimento do cano de jateamento pode variar entre 1 e 6 m, em particular com comprimentos de cerca de 2, 3, 4 ou 5 m. O diâmetro nominal pode ser entre 80 e 120 mm, em particular cerca de 100 mm. Em modalidades alternativas, outros formatos podem ser considerados para o cano de jateamento. As dimensões mencionadas acima são convenientes para a operação com fornos de coque convencionais, em que a seção de entrada do orifício de carga pode ter um diâmetro de até 500 a 600 mm. Consequentemente, o anel de cobertura 32 pode ter um diâmetro externo correspondente. Esses são apenas valores exemplificativos e não devem ser interpretados como limitadores.

[055] A Figura 5 à Figura 8 ilustram esquematicamente uma modalidade do presente método para carregar um forno de coque 60 com carvão. O método é vantajosamente realizado usando-se o dispositivo 10 descrito acima.

[056] Na Figura 5, referência numérica 60 geralmente designa um forno de coque que compreende um teto 64 e uma câmara de forno de coque 65. Como será entendido, a figura mostra apenas uma parte do forno de coque, abaixo um orifício de carga 62. A câmara de forno de coque 65 compreenderá, tipicamente, diversos orifícios de carga. A referência numérica 70 geralmente designa uma pilha de carvão. O carvão foi vagamente carregado na câmara 65, por gravidade através do orifício de carga 62. As partículas de carvão podem tipicamente ser carvão fino como convencionalmente usado para alto fornos/fornos de eixo. O carvão pode, a saber, ter um tamanho de grão abaixo 10 mm, e até mesmo abaixo de 5 mm. Por exemplo, em um lote de carvão carregado no forno de coque, uma distribuição de tamanho de grão típica compreendería entre 10% e 20% em peso de partículas de carvão acima de 3,15 mm, e cerca de 40% a 60% em peso de partículas de carvão abaixo de 1 mm, com uma maioria na faixa de 500 pm a 1 mm. Esses são apenas valores exemplificativos e não devem ser interpretados como limitadores.

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15/16 [057] No momento representado na Figura 5, a etapa de carregar a câmara de forno de coque com carvão é finalizada. Uma pilha de carvão 70 foi formada na câmara. A mesma compreende uma camada de base 71 de carvão e uma pilha cônica 72 (pilha pontiaguda) de carvão, representada como um triângulo, existe abaixo de cada orifício de carga 62, tipicamente repousando sobre a camada de carvão base 71 (isto é, abaixo do triângulo) como sabido pela pessoa versada na técnica e explicado acima. O dispositivo 10 está em uma posição de prontidão para introdução no forno de coque, chamada no presente documento de posição de repouso. O cano de jateamento 16 é verticalmente alinhado com o centro do orifício de carga 62.

[058] A Figura 6 ilustra uma segunda etapa do método: o dispositivo 10 é baixado para o interior da câmara de forno de coque 65 de modo a introduzir a extremidade de jateamento 20 do cano de jateamento 16 no interior da pilha de carvão 70, preferencialmente no centro da pilha pontiaguda de carvão 70. Isso é feito simplesmente por um movimento vertical do dispositivo 10. A extremidade de jateamento 20 com os orifícios de descarga é posicionada em uma região 74 debaixo do cume 76 formada pela pilha cone 72. A ponta de extremidade de jateamento 20, respectivamente o bocal 40, pode, portanto, ser submersa em uma profundidade de pelo menos 0,5 m, por exemplo, entre 0,5 e 1,5 m, e preferencialmente cerca de 1 m, debaixo do cume 76 do cone da pilha. Isso é chamado, no presente documento, de posição de trabalho.

[059] Na terceira etapa (mostrada na Figura 7), um jato de gás comprimido foi emitido através da extremidade de jateamento 20 do cano de jateamento 16. A força de impacto fez com que a pilha de carvão triangular 72 colapsasse, resultando num nivelamento (achatamento) da pilha de carvão 70 no interior da câmara de forno de coque 65, como mostrado na Figura. Mais de um jato pode ser liberado, caso seja necessário.

[060] Pode-se notar que a cobertura 32 que foi deslizada ao longo do cano de jateamento 16 deve ser posicionado na entrada do orifício de carga 62, de modo a fechar substancialmente o mesmo durante o jateamento e minimizar emissões de

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16/16 poeira na atmosfera.

[061] Finalmente, o dispositivo é movido para cima de modo a remover o cano de jateamento 16 da câmara 65, consulte a Figura 8.

[062] O procedimento de nivelamento mostrado aqui em relação às Figuras 5 a 8 é tipicamente repetido para cada único forno coqueificado da batería. Para cada forno de coque, a operação é realizada para cada orifício de carga, isto é, para cada pilha pontiaguda formada durante a carga. O nivelamento pode ser realizado sensivelmente ao mesmo tempo para cada orifício de carga com um conjunto de dispositivos 10; ou o mesmo dispositivo 10 é usado em cada orifício de carga, um após o outro. Com um sistema de jato de gás projetado apropriadamente (cano de jateamento, bem como volume e pressão do vaso de armazenamento pressurizados) é possível colapsar uma pilha de carvão com um único jato. A invenção revela-se assim extremamente eficiente e expediente, o que é benéfico para a gestão geral do forno de coque.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de carregar um forno de coque com carvão, em que o dito método compreende as seguintes etapas:

a) carregar carvão em uma câmara de forno de coque (65), por meio do qual uma pilha de carvão (70) se forma na dita câmara;

b) nivelar a dita pilha de carvão;

caracterizado por a dita etapa de nivelação b) compreender:

- introduzir uma extremidade de jateamento (20) de um cano de jateamento (16) na dita pilha de carvão, sendo que o cano de jateamento está em comunicação com um vaso de armazenamento de gás pressurizado (14) configurado para liberar jatos de gás;

- liberar pelo menos um jato de gás através do dito extremidade de jateamento na dita pilha de carvão de modo a colapsar a dita pilha sob a força de impacto do jato e causar uma nivelação da mesma;

- remover o cano de jateamento da dita câmara.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o cano de jateamento (16) ser mergulhado na pilha de carvão através da superfície superior de uma pilha cônica (25; 72) de carvão.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a extremidade de jateamento do cano de jateamento ser posicionada em uma região debaixo do cume da pilha cônica (25; 72), preferencialmente de maneira central.
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o carvão ser carregado vagamente por meio de um orifício de carga (62) através do teto do dito câmara, e o cano de jateamento é mergulhado na dita pilha de carvão em um movimento vertical ou oblíquo através do dito orifício de carga.
5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por, na etapa a), uma pluralidade de pilhas cônicas de carvão ser formada, e as etapas de nivelamento b) são realizadas para cada uma dentre a

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2/4 dita pluralidade de pilhas cônicas.
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por a extremidade de jateamento do cano de jateamento ser introduzida a uma profundidade de entre 0,5 e 1,5 m, preferencialmente cerca de 1 m, debaixo o cume da pilha cônica (25, 72).
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por o jato de gás ser liberado com uma pressão entre 5 e 15 bar, preferencialmente entre 5 e 10 bar.
8. Forno de coque caracterizado por compreender:

- pelo menos uma câmara de forno de coque (65) que tem um teto; e

- um dispositivo (10) para nivelar uma pilha de carvão, sendo que o dito dispositivo compreende:

- um vaso de armazenamento (14) com gás pressurizado configurado para liberar jatos de gás;

- um cano de jateamento (16) com uma porta de conexão (19) e uma extremidade de jateamento (20), sendo que a dita porta de conexão é axialmente remota a partir da dita extremidade de jateamento e é conectada com o dito vaso de armazenamento;

- pelo menos uma abertura (22i) na dita extremidade de jateamento do dito cano de jateamento através da qual um jato de gás comprimido pode ser liberado em uma pilha de carvão para nivelar a mesma;

- um dispositivo manipulador (27) configurado para mover o dito cano de jateamento, através do dito teto, entre uma posição de repouso e uma posição de trabalho, na qual a dita extremidade de jateamento do dito cano de jateamento é posicionada em uma pilha de carvão.
9. Forno de coque, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o dito vaso de armazenamento (14) conter um volume predeterminado de gás a uma pressão predeterminada, e compreender uma válvula de liberação rápida com mecanismo de acionamento que é configurado para liberar rapidamente o dito volume de gás por meio de um cano de sopro, criando, desse

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3/4 modo, um jato de gás.
10. Forno de coque, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado por o dito cano de jateamento ser conectado diretamente ou indiretamente ao dito vaso de armazenamento.
11. Forno de coque, de acordo com a reivindicação 8, 9 ou 10, caracterizado por o dispositivo ser configurado de modo que o dito cano de jateamento possa ser deslocado em relação ao dito vaso de armazenamento.
12. Forno de coque, de acordo com a qualquer uma das reivindicações 8 a 11, caracterizado por a extremidade de jateamento do cano de jateamento compreender um bocal (40) com pelo menos um orifício de jateamento (22i, 222).
13. Forno de coque, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o bocal de jateamento se estender na direção axial (L) do cano de jateamento (16) e compreender um orifício de jateamento único (122) adaptado para liberar jatos de gás axialmente à frente do cano de jateamento.
14. Forno de coque, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por o bocal de jateamento (40) compreender um par de tubos de sopro (42i, 422), em que cada um desvia, em um ângulo predeterminado (a), do eixo geométrico (L) do cano de sopro para liberar jatos de gás comprimido em duas direções diferentes, preferencialmente simétricas em relação ao eixo geométrico do cano de sopro.
15. Forno de coque, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por o dito ângulo de desvio predeterminado (a) ser compreendido entre 20° e 90°.
16. Forno de coque, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por os tubos de sopro (42i, 422) serem tubos retos e definirem duas direções de jateamento que formam um ângulo de cerca de 70° ou 90°.
17. Forno de coque, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por os tubos de sopro (242i, 2422) compreenderem porções curvas, e os orifícios de descarga (222i, 2222) serem alinhados ao longo de direções de jateamento

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4/4 opostas, em particular que formam um ângulo de 180°.
18. Forno de coque, de acordo com as qualquer uma das reivindicações 14 a 17, caracterizado por o bocal compreender adicionalmente um guia frontal (250), preferencialmente em formato de V, cujo cume aponta à frente do primeiro e segundo bocais de jateamento de modo a facilitar a introdução do cano de jateamento na pilha de carvão.
19. Forno de coque, de acordo com as qualquer uma das reivindicações 8 a 18, caracterizado por compreender adicionalmente um anel de aperto (32) que é configurado para cooperar com um orifício de carga (62) no dito teto do dito forno de coque, de modo a fechar o dito orifício de carga durante o jateamento.