BR112020003070A2

BR112020003070A2 - método para operar um forno, unidade de controle para operar um forno, e, sistema de forno

Info

Publication number: BR112020003070A2
Application number: BR112020003070-8A
Authority: BR
Inventors: Thomas Niehoff
Original assignee: Linde Aktiengesellschaft
Priority date: 2017-08-17
Filing date: 2018-07-12
Publication date: 2020-08-25
Also published as: EP3669131A1; CA3072967A1; CN110998204A; KR20200043384A; WO2019034283A1; DE102017007799A1; RU2020106916A; MX2020001785A; US20210131734A1

Abstract

A presente invenção se refere a um método para operar um forno (12) que compreende uma câmara do forno (14), que é aquecida por meio de pelo menos um queimador (16), sendo que o método compreende um monitoramento de uma combustão na câmara do forno (14) e o monitoramento de um valor calorífico de um combustível determinado para o queimador (16). A invenção se refere ainda a um sistema de forno (10) e a uma unidade de controle (24).

Description

1 / 16 MÉTODO PARA OPERAR UM FORNO, UNIDADE DE CONTROLE PARA OPERAR UM FORNO, E, SISTEMA DE FORNO

[001] A invenção se refere a um método, a uma unidade de controle para operar um forno e a um sistema de forno. Em particular, a invenção se refere ao campo de operação de um forno para fusão de material que contém metal.

[002] Para fundir o material que contém metal, o mesmo, que também é chamado de material de carga ou matéria-prima, é tipicamente introduzido na câmara de um forno. A câmara do forno é aquecida por meio de um queimador a temperaturas tão altas que os constituintes que contêm metal do material de carga pelo menos parcialmente se fundem e são separados dos outros constituintes do material de carga, enquanto as impurezas no material de carga, que podem estar presentes, em particular, como constituintes orgânicos, são, de preferência, queimadas na câmara do forno.

[003] O queimador usado para aquecer a câmara do forno é tipicamente aquecido com um combustível, como um gás combustível ou gás de aquecimento, que é fornecido ao queimador em adição ao oxigênio, de modo que o queimador, de preferência, gera uma chama por meio da qual a câmara do forno é aquecida.

[004] A quantidade de calor que o queimador deve fornecer à câmara do forno para a fusão/aquecimento econômicos de metais/vidro na câmara do forno frequentemente depende da matéria-prima e de suas características. Dessa forma, por exemplo, no caso de uma matéria-prima que tem uma porção significativa de constituintes orgânicos, uma quantidade menor de calor introduzido na câmara do forno pelo queimador pode ser suficiente do que no caso de uma matéria-prima que tem uma porção inferior de constituintes orgânicos, uma vez que a combustão de pelo menos alguns desses constituintes orgânicos das matéria-prima na câmara do forno libera,

2 / 16 de modo semelhante, uma energia térmica que pode contribuir para um aumento na temperatura e/ou na combustão. Portanto, é conhecido na técnica anterior adaptar a entrada de calor por meio do queimador para a combustão que ocorre na câmara do forno e, em particular, adaptar ou regular a quantidade de combustível e/ou o oxigênio fornecidos ao queimador como uma função da porção orgânica na matéria-prima.

[005] Convencionalmente, os gases de escape produzidos durante a combustão na câmara do forno são frequentemente monitorados para esse propósito. Por exemplo, as concentrações de certos gases e/ou partículas nos gases de escape são medidas, como monóxido de carbono, oxigênio, dióxido de carbono e/ou óxidos de nitrogênio.

[006] Métodos para operação de um forno são conhecidos a partir dos documentos EP 2 278 245 A1 e US 8.163.062 B2, por exemplo.

[007] A desvantagem dos métodos conhecidos a partir da técnica anterior é que, com base nos gases de escape que surgem na câmara do forno, nem sempre é possível avaliar confiavelmente a causa à qual uma alteração no processo de combustão na câmara do forno é imputável e quais parâmetros devem ser reajustados para evitar essas alterações.

[008] A invenção, portanto, tem como base o objetivo técnico de fornecer um método para a operação de um forno e um sistema de forno que possibilitem a regulação e/ou o controle mais confiáveis do processo de combustão na câmara do forno e que tenham uma maior flexibilidade no que diz respeito ao combustível que pode ser usado.

[009] Esse objetivo é alcançado por um método, uma unidade de controle e um sistema de forno que têm os recursos das respectivas reivindicações independentes. As modalidades preferenciais são o assunto das reivindicações dependentes e da descrição a seguir.

[0010] De acordo com um primeiro aspecto, a invenção se refere a um método para operar um forno com uma câmara do forno que é aquecida por

3 / 16 meio de pelo menos um queimador, sendo que o método compreende o monitoramento da combustão na câmara do forno e o monitoramento de um valor calorífico de um combustível intencionado para o queimador.

[0011] De acordo com um aspecto adicional, a invenção se refere a uma unidade de controle para operar um forno com uma câmara de forno que é aquecida por meio de pelo menos um queimador, sendo que a unidade de controle é projetada para executar um método de acordo com uma das reivindicações anteriores.

[0012] De acordo com um aspecto adicional, a invenção se refere a um sistema de forno que tem um forno com uma câmara do forno, um queimador para aquecimento da câmara do forno e uma unidade de controle de acordo com a invenção.

[0013] A combustão na câmara do forno pode ser monitorada continuamente ao longo do tempo e/ou em pontos distintos no tempo, por exemplo, em intervalos regulares de tempo. A combustão é, de preferência, monitorada com base nas medições dos gases de escape que ocorrem durante a combustão na câmara do forno.

[0014] O monitoramento do valor calorífico do combustível intencionado para o queimador pode ocorrer também de maneira contínua ao longo do tempo e/ou em pontos distintos no tempo, por exemplo, em intervalos regulares de tempo.

[0015] A invenção oferece a vantagem de o monitoramento do valor calorífico do combustível intencionado para o queimador permitir que o queimador, ou o desempenho do queimador, ou a entrada de calor na câmara do forno pelo queimador, sejam monitorados sem os valores medidos determinados sendo influenciados no processo por quaisquer distorções de medição. Em contraste com os métodos convencionais, nos quais o queimador é, muitas vezes, também regulado exclusivamente pelo monitoramento da combustão na câmara do forno ou mediante o monitoramento dos gases de

4 / 16 escape que surgem durante a combustão na câmara do forno, influências que afetam a combustão na câmara do forno não causam qualquer distorção na medição do desempenho do queimador ou na entrada de calor na câmara do forno pelo queimador. Dessa forma, por exemplo, o desempenho do queimador ou a entrada de calor pelo queimador podem, então, também ser verificados corretamente e sua operação pode continuar inalterada se ocorrerem alterações na combustão na câmara do forno, como de uma variação na porção orgânica da matéria-prima e/ou pela entrada de ar infiltrado na câmara do forno. Tais influências de interferência podem influenciar significativamente a combustão na câmara do forno e, convencionalmente, não podem ser distinguidas de uma variação na operação do queimador mediante o monitoramento da combustão na câmara do forno. Visto que, de acordo com a invenção, o valor calorífico do combustível intencionado para o queimador é monitorado independentemente da combustão na câmara do forno, influências de perturbação na câmara do forno podem, em contrapartida, ser distinguidas a partir de uma alteração na operação do queimador ou do valor calorífico do combustível e, dessa forma, de preferência, não levam a uma adaptação desnecessária e/ou incorreta do suprimento de combustível e/ou suprimento de oxigênio ao queimador.

[0016] Além disso, a invenção oferece a vantagem de que as alterações no valor calorífico do combustível intencionado para o queimador podem, de preferência, ser detectadas antes de o combustível ser fornecido ao queimador, e, dessa forma, o suprimento de combustível e/ou o suprimento de oxigênio para o queimador, que são necessários para a combustão do combustível, podem ser adaptados. Isso torna possível otimizar a operação do queimador em termos de eficiência e regular a combustão de tal maneira que o queimador possa ser operado conforme desejado ou conforme necessário. Além disso, isso torna possível o uso de combustíveis para combustão no queimador que, por exemplo, têm um valor calorífico oscilante ou não

5 / 16 constante e, dessa forma, podem exigir um reajuste contínuo e/ou um regulamento do suprimento de combustível e/ou do suprimento de oxigênio para o queimador para a operação eficiente do queimador. Em particular, a invenção pode, dessa forma, oferecer a vantagem de que os combustíveis de baixo grau, que são distinguidos, por exemplo, por um valor calorífico oscilante e/ou que varia, podem ser também queimados sem a necessidade de aceitar ou arriscar reduções na eficiência da operação do queimador e/ou do sistema do forno, ou mesmo danificar o queimador e/ou o sistema de forno.

[0017] Por exemplo, tais combustíveis de baixo grau podem ser biogases e/ou gás pobre, ou gás de pirólise, ou gás de forno de coque, uma vez que o biogás frequentemente não tem um valor calorífico constante; em vez disso, diferentes suprimentos de biogás podem ter diferentes valores caloríficos, de modo que as oscilações ou variações no valor calorífico podem ocorrer devido a um suprimento contínuo de biogás como combustível no queimador. A invenção oferece, assim, a vantagem de permitir a operação de um forno ou um sistema de forno com biogás de grau comparativamente baixo, como resultado da redução de custos que pode ser alcançada em comparação com o fornecimento de combustíveis de maior grau ao forno ou sistema de forno, que têm reconhecidamente mais oscilações em seu valor calorífico, mas também são, em geral, significativamente mais dispendiosos de se comprar.

[0018] O fato de o combustível ter um valor calorífico oscilante e/ou variável significa que diferentes volumes ou suprimentos de combustível podem ter um valor calorífico diferente, sendo que os mesmos podem ser supridos ao queimador em sucessão cronológica, por exemplo.

[0019] Além disso, a invenção oferece a vantagem de que a entrada de energia na câmara do forno ou na câmara do forno pelo queimador ou o desempenho de combustão do queimador podem ser determinados e, em particular, podem ser mantidos constantes, uma vez que o queimador pode ser

6 / 16 reajustado de acordo com o valor calorífico determinado. Além disso, a invenção oferece a vantagem de que também é possível adaptar a característica da chama ou a característica da combustão e definir as mesmas por meio de uma regulação correspondente do queimador.

[0020] Quando também se monitora a combustão na câmara do forno, também é possível adaptar o desempenho do queimador e/ou o desempenho da combustão de acordo com o calor fornecido a partir da matéria-prima devido à combustão de porções orgânicas e ao ar de combustão preaquecido que é fornecido à câmara do forno através do queimador.

[0021] De preferência, um combustível adicional pode ser adicionado ao queimador através de um suprimento de combustível adicional a fim de se ajustar ou alterar o valor calorífico do combustível fornecido ao queimador. Em particular, o combustível adicional pode compreender ou consistir em um combustível de qualidade particularmente alta, como gás natural, e/ou hidrogênio, e/ou propano e/ou outros hidrocarbonetos. Isso oferece a vantagem de os combustíveis de baixo grau, isto é, combustíveis com um baixo valor calorífico, também poderem ser queimados no queimador, sendo que um combustível de maior grau pode ser adicionado para aumentar e/ou ajustar o valor calorífico se um maior valor calorífico for necessário e/ou para compensar as oscilações do valor calorífico.

[0022] Isso oferece a vantagem de a combustão poder ser otimizada tanto no queimador quanto na câmara do forno, mesmo quando gases de combustível com um valor calorífico oscilante são usados ou queimados. Além disso, isso torna possível, ao se queimar e/ou fundir uma matéria-prima de teor orgânico desconhecido, adaptar o suprimento de combustível a fim de levar em consideração a porção orgânica real na matéria-prima. Por exemplo, a matéria-prima pode ter tintas, e/ou óleos, e/ou gorduras, e/ou outras adesões orgânicas que têm um elevado valor calorífico, e isso faz com que seja vantajoso fornecer um combustível com um valor calorífico mais baixo ao

7 / 16 queimador e/ou fornecer uma quantidade menor de combustível ao queimador. Além disso, isso oferece a vantagem de que a combustão também pode ser otimizada para as condições de combustão desejadas, de modo que a combustão na câmara do forno pode ser ajustada ou adaptada, por exemplo, para carregar e/ou aquecer, e/ou fundir, e/ou formar liga e/ou manter o calor e/ou revestir e/ou sintetizar o revestimento refratário. Dessa maneira, a combustão também pode ser otimizada para reaquecer e/ou tratar termicamente, como para homogeneização e/ou recozimento suave de materiais metálicos e não metálicos, como vidro e/ou minerais, na matéria- prima. A otimização da combustão para maximizar o rendimento metálico a partir da matéria-prima também pode ser melhorada. Além disso, a invenção torna possível reduzir emissões, como dióxido de carbono, e/ou óxidos de nitrogênio, e/ou monóxido de carbono, e/ou poeira. A introdução de oxigênio na câmara do forno pode ser também controlada ou minimizada pelo monitoramento do valor calorífico a fim de, por exemplo, reduzir ou evitar a oxidação indesejada da matéria-prima metálica, e/ou a dissolução do oxigênio na matéria-prima metálica líquida. Além disso, a invenção oferece a vantagem de que o consumo de combustível pode ser reduzido pelo monitoramento do valor calorífico.

[0023] De preferência, uma matéria-prima metálica é pelo menos parcialmente fundida na câmara do forno quando o forno está operando. Em outras palavras, o forno ou sistema de forno é operado de tal modo que uma matéria-prima metálica, ou uma matéria-prima com porções metálicas, pode ser fundida no mesmo, e/ou impurezas - em particular, impurezas orgânicas - podem ser queimadas.

[0024] O método compreende, de preferência, regular o queimador como uma função da combustão na câmara do forno e como uma função do valor calorífico do combustível intencionado para o queimador. Em outras palavras, as constatações obtidas durante o monitoramento da combustão na

8 / 16 câmara do forno e durante o monitoramento do valor calorífico do combustível intencionado para o queimador são usadas para controlar e/ou regular o queimador. A combustão na câmara do forno pode, assim, ser otimizada, e a eficiência do forno ou do sistema de forno pode ser, assim, aprimorada.

[0025] A regulação do queimador compreende, de preferência, regular um suprimento de oxigênio para o queimador e/ou regular um suprimento de combustível para o queimador. Isso pode tornar possível otimizar a combustão do combustível no queimador e, dessa forma, fornecer um rendimento de calor aprimorado, e/ou um tipo desejado de chama, e/ou menos emissões de poluentes pelo queimador.

[0026] De preferência, o monitoramento do valor calorífico do combustível intencionado para o queimador compreende a pré-combustão de uma parte do combustível intencionado para o queimador. Para esse propósito, por exemplo, a parte destinada à pré-combustão do combustível intencionado para o queimador pode ser desviada da parte restante do combustível intencionado para o queimador antes que a parte restante da parte do combustível intencionado para o queimador seja fornecida ao queimador. Ao se realizar a pré-combustão de uma parte do combustível antes que a parte remanescente do combustível seja fornecida ao queimador, o valor calorífico do combustível pode ser diretamente reconhecido ou monitorado, e o combustível fornecido ao queimador pode, dessa forma, ser caracterizado, por exemplo, para regular o queimador o máximo possível e definir a melhor razão possível entre o combustível e o oxigênio, e/ou o combustível adicional, e/ou o oxigênio adicional fornecido ao queimador. Nesse caso, é preferencial determinar uma demanda de oxigênio para a pré-combustão, com a qual a demanda de oxigênio para uma melhor combustão possível ou desejada da parte restante do combustível queimador pode, de preferência, ser derivada. Por exemplo, a fim de se determinar a melhor demanda possível de oxigênio

9 / 16 ou o melhor suprimento de oxigênio e/ou o melhor suprimento de combustível possíveis para o queimador, o gás de escape produzido durante a pré-combustão pode ser caracterizado ou analisado de uma maneira monitorada, o que pode ser feito, em particular, com o uso de concentrações e/ou porções das partes presentes nos gases de escape, como, em particular, com o uso de monóxido de carbono, e/ou dióxido de carbono e/ou hidrogênio e/ou oxigênio.

[0027] Além disso, é preferencial regular um suprimento de oxigênio para dentro da câmara do forno como uma função da combustão na câmara do forno. Por exemplo, o sistema de forno pode ter uma ou mais lanças de oxigênio por meio das quais o oxigênio e/ou outras substâncias promovedoras de combustão, como ar, podem ser fornecidos diretamente à câmara do forno sem essas primeiras terem sido fornecidas ao queimador. O oxigênio e/ou outras substâncias promovedoras de combustão são, de preferência, introduzidos diretamente na câmara do forno como uma função da combustão na câmara do forno, que foi caracterizada ou analisada, por exemplo, mediante o monitoramento da combustão na câmara do forno ou dos gases de escape produzidos na mesma. Isso oferece a vantagem de que o ajuste, e/ou a regulação, e/ou a operação do queimador podem ocorrer em uma extensão ainda maior independentemente de outros parâmetros que influenciam a combustão na câmara do forno. De preferência, o monitoramento da combustão na câmara do forno compreende uma medição de pelo menos um parâmetro de gás de escape dos gases de escape produzidos durante a combustão na câmara do forno, sendo que, de preferência, pelo menos um parâmetro de gás de escape compreende uma concentração de monóxido de carbono, e/ou oxigênio, e/ou dióxido de carbono, e/ou óxido de nitrogênio.

[0028] Uma unidade de controle e/ou unidade de computação de acordo com a invenção é projetada, em particular, programada, para executar um método de acordo com a invenção.

10 / 16

[0029] A implementação do método sob a forma de um produto de programa de computador também é vantajosa, uma vez que isso gera custos particularmente baixos, particularmente se uma unidade de controle de execução for usada ainda para tarefas adicionais e está, portanto, presente de qualquer maneira. Portadores de dados adequados para fornecer o programa de computador são, de preferência, mídias de armazenamento legível por máquina, como, em particular, armazenamento magnético, óptico e elétrico, como discos rígidos, pen drives, EEPROMs, DVDs e similares. Um download de um programa através de redes de computadores (internet, intranet, etc.) é também possível.

[0030] Vantagens e modalidades adicionais da invenção serão evidentes a partir da descrição e dos desenhos em anexo.

[0031] Deve ser entendido que os recursos acima mencionados e os recursos que ainda serão explicados abaixo podem ser usados não só na combinação específica fornecida, mas também em outras combinações ou por si mesmos, sem se afastar do escopo da presente invenção.

[0032] A invenção é esquematicamente ilustrada nos desenhos com o uso de uma modalidade exemplificadora e é descrita abaixo em referência aos desenhos.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0033] A Figura 1 mostra um sistema de forno de acordo com uma primeira modalidade preferencial.

[0034] A Figura 2 mostra um sistema de forno de acordo com uma segunda modalidade preferencial.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[0035] A Figura 1 mostra uma Ilustração esquemática de um sistema de forno 10 de acordo com uma primeira modalidade preferencial. O sistema de forno 10 tem um forno 12 que forma ou tem uma câmara de forno 14. Além disso, o sistema de forno 10 tem um queimador 16 que está disposto em

11 / 16 ou é integrado ao forno 12 e é projetado para aquecer a câmara do forno 14. O queimador é fornecido com combustível ou oxigênio, que se destinam à combustão no queimador 16, através de uma linha de alimentação de combustível ou linha de combustível 18 e uma linha de suprimento de oxigênio ou linha de oxigênio 20, a fim de fazer com que o calor seja inserido através do queimador 16 para dentro da câmara do forno 14. Nesse caso, oxigênio puro não tem necessariamente que ser fornecido ao queimador 16 através da linha de oxigênio 20, mas uma mistura que tem oxigênio pode, por exemplo, também ser suficiente para ser queimada no queimador 16 com o combustível a partir da linha de combustível 18. Por exemplo, o queimador 16 pode ser fornecido com ar através da linha de combustível 20.

[0036] Tanto a linha de combustível 18 quanto a linha de oxigênio 20 têm uma ramificação 18a ou 20a, respectivamente, através da qual combustível ou oxigênio é desviado da linha de combustível 18 ou da linha de oxigênio 20 e fornecido a um pré-combustor 22. As porções do combustível e do oxigênio que são desviadas através das ramificações 18a e 20a do combustível ou do oxigênio a serem fornecidos ao queimador 16 são, de preferência, muito baixas, de modo que, no entanto, a maior porção do combustível e do oxigênio a serem fornecidos ao queimador esteja disponível para combustão em queimadores. A pré-combustão das porções desviadas do combustível e do oxigênio ocorre, então, no pré-combustor 22, sendo que o valor calorífico do combustível é verificado ou monitorado. Em particular, o desvio de combustível e de oxigênio pode ocorrer continuamente, em particular, quando o queimador 16 está em funcionamento, de preferência, a fim de permitir um monitoramento permanente ou contínuo do combustível e/ou do oxigênio que será fornecido ou que é fornecido ao queimador 16. As constatações relativas ao combustível verificadas durante a pré-combustão no pré-combustor 22 podem, então, ser encaminhadas pelo pré-combustor 22 a uma unidade de controle 24 que pode, por exemplo, armazenar, e/ou avaliar,

12 / 16 e/ou usar adicionalmente os dados, e/ou os valores medidos, e/ou as constatações recebidas a partir do pré-combustor 22.

[0037] Na modalidade mostrada, a unidade de controle 24 é, além disso, conectada a um sensor de gás de escape 26 que é disposto em uma saída para gás de escape 28 do forno 12 e é projetado para pelo menos parcialmente medir ou monitorar os gases de escape 30 que fluem na direção 100 fora da câmara do forno 14, e, dessa forma, monitorar ou caracterizar a combustão na câmara do forno 14. De preferência, o sensor de gás de escape 26 transmite os dados e/ou as constatações sobre a combustão na câmara do forno 14 à unidade de controle 24, sendo que os dados e/ou as constatações podem, então, ser armazenados, e/ou avaliados, e/ou usados adicionalmente pela unidade de controle 24.

[0038] A unidade de controle 24 é projetada de tal forma que a unidade de controle 24 regula o queimador 16 com base em ou como uma função dos dados ou das constatações relacionados ao valor calorífico do combustível transmitido pelo pré-combustor 22, e com base em ou como uma função dos dados ou das constatações relacionados à combustão na câmara do forno 14 verificados pelo sensor de gás de escape 26 (quantidade, composição e/ou estequiometria do combustível) de modo a se obter uma combustão ideal do combustível no queimador 16 e, consequentemente, uma geração ideal de calor e/ou chama 32 e, dessa forma, otimizar o processo de combustão ou processo de fusão da matéria-prima 34 na câmara do forno.

[0039] Por exemplo, o queimador 16 pode ter meios pelos quais a combustão do combustível no queimador 16, e/ou o suprimento de combustível ao queimador 16, e/ou o suprimento de oxigênio ao queimador 16 podem ser adaptados por meio de regulação pela unidade de controle 24. Alternativa ou adicionalmente, tais meios podem ser fornecidos separadamente do queimador 16, por exemplo, através de válvulas controláveis (não mostradas) na linha de combustível 18 e/ou na linha de

13 / 16 oxigênio 20.

[0040] A unidade de controle 24 pode ser projetada para calcular um teor de energia da matéria-prima ou do metal fundidos e/ou aquecidos com base nas quantidades de combustível e/ou oxigênio empregadas, e propor, a partir desse teor de energia calculado, as próximas etapas do ciclo de fusão, como uma liberação de carga para a próxima batelada e/ou desempenho de combustão e/ou uma quantidade de oxigênio, uma curva de temperatura a ser alcançada, e/ou uma composição da atmosfera do forno a ser fornecida ou os valores dos gases de escape a serem alcançados.

[0041] Além disso, o sistema de forno 10 tem uma trajetória de controle 25 para um fluxo de volume e/ou uma pressão do oxigênio ou do ar e/ou do combustível que são fornecidos ao queimador 16. Essa trajetória de controle 25 pode, por exemplo, ser controlada ou regulada ou monitorada pela unidade de controle 24.

[0042] A Figura 2 mostra uma representação esquemática de um sistema de forno 10 de acordo com uma segunda modalidade preferencial. Explicações relacionadas aos elementos que já foram explicados com referência à Figura 1 também se aplicam à modalidade mostrada na Figura 2, a menos que sejam substituídas por outras explicações.

[0043] O sistema de forno mostrado 10 tem uma pluralidade de sensores que servem para monitorar a combustão na câmara do forno 14 e/ou o valor calorífico. Por exemplo, o sistema de forno 10 tem um sensor de pressão 36 que é projetado para determinar uma diferença de pressão entre o interior da câmara do forno 14 e o ambiente externo do forno 12. Além disso, o sistema de forno 10 tem um ou mais sensores de temperatura do forno 38 que são usados para medir a temperatura na e/ou sobre a câmara do forno 14. Além disso, um sensor de temperatura de gás de escape 40 é disposto na saída para gás de escape 28 para determinar a temperatura dos gases de escape 30 que fluem através da saída de gás de escape 28. O sistema de forno 10

14 / 16 também tem um sensor de gás de escape adicional 26 que é projetado, em particular, para determinar porções ou concentrações de vários gases nos gases de escape 30, como as concentrações de monóxido de carbono e/ou oxigênio, e/ou dióxido de carbono, e/ou óxidos de nitrogênio.

[0044] Todos os ditos sensores estão conectados em uma rede de comunicação para a unidade de controle 24 que, entre outras coisas, recebe e processa, e/ou encaminha, e/ou armazena os valores medidos ou dados verificados pelos ditos sensores.

[0045] Além disso, o sistema de forno 10 de acordo com a segunda modalidade preferencial tem um analisador de pré-combustão 44 que é projetado para analisar os gases de escape da pré-combustão produzidos no pré-combustor 22, e, em particular, determinar as porções ou concentrações de monóxido de carbono, e/ou dióxido de carbono, e/ou hidrogênio nos gases de escape da pré-combustão, e também fornecer os mesmos à unidade de controle 24 através da rede de comunicações 42.

[0046] Neste caso, a unidade de controle 24 é projetada para determinar parâmetros adequados para a regulação da câmara do forno de combustão 14 e, em particular, para a operação do queimador 16 com base nos dados recebidos ou valores medidos dos sensores supracitados e no analisador de pré-combustão 44, e controlar adequadamente os elementos correspondentes a fim de regular de modo correspondente a combustão desejada na câmara do forno 14 e a combustão no queimador 16. Para este propósito, por exemplo, o queimador 16 pode ser conectado à rede de comunicações 42 ou à unidade de controle 24 através de um regulador de queimador separado 46 de modo que o regulador de queimador 46 controle ou regule ou adapte o processo de combustão no queimador 16 com base nos comandos de controle que o regulador de queimador 46 recebe da unidade de controle 24. Além disso, o regulador de queimador 46 pode ser projetado para retornar dados para a unidade de controle 24 através da rede de comunicações

15 / 16 42, sendo que os dados, por exemplo, fornecem informações sobre a operação e/ou o comportamento, e/ou possíveis distúrbios do queimador 16. De acordo com outras modalidades preferenciais, o regulador de queimador 46 ou sua funcionalidade também podem ser integrados na unidade de controle 24 ou ser retomados pela unidade de controle 24.

[0047] Além disso, o sistema de forno 10 tem válvulas controláveis 18b e 20b por meio das quais os fluxos de combustível e oxigênio através da linha de combustível 18 ou linha de oxigênio 20 podem ser adaptados e/ou controlados e/ou regulados para, assim, terem capacidade de se adaptar à operação ou ao processo de combustão no queimador 16. Além disso, através de uma linha de combustível regulável ou controlável adicional 18c, um combustível adicional pode ser adicionado ao combustível fornecido através da linha de combustível 18 ao queimador 16 por exemplo, para alterar o valor calorífico do combustível. Por exemplo, quando um combustível de baixo grau é fornecido ao queimador 16 através da linha de combustível 18, gás natural e/ou hidrogênio e/ou propano e/ou outros hidrocarbonetos podem ser adicionados ao combustível para aumentar seu valor calorífico e adaptar o mesmo ao valor calorífico desejado ou necessário. Consequentemente, a linha de oxigênio 20 tem uma linha adicional 20c através da qual, por exemplo, oxigênio puro pode ser adicionado ao gás que flui através da linha de oxigênio 20, conforme necessário, por exemplo, para permitir uma combustão eficiente do combustível e do combustível adicional opcionalmente adicionado no queimador 16. Essas linhas adicionais controláveis ou reguláveis 18c e 20c também são conectadas através da rede de comunicações 42 à unidade de controle 24 e podem, de preferência, ser controladas e reguladas dessa maneira.

[0048] Além disso, o sistema de forno 10 tem uma lança de oxigênio controlável e/ou regulável 48 através da qual oxigênio e/ou uma mistura de gás contendo oxigênio podem ser diretamente injetados na câmara do forno

16 / 16 14 a fim de, por exemplo, suprir oxigênio para a combustão na câmara do forno 14 sem ter que passar através do queimador 16. Números de referência

[0049] 10 Sistema de forno

[0050] 12 Forno

[0051] 14 Câmara do forno

[0052] 16 Queimador

[0053] 18 Linha de combustível

[0054] 20 Linha de oxigênio

[0055] 22 Pré-combustor

[0056] 24 Unidade de controle

[0057] 25 Trajetória de controle mecânico para ar/oxigênio e combustível

[0058] 26 Sensor de gás de escape

[0059] 28 Saída de gás de escape

[0060] 30 Gases de escape

[0061] 32 Chama

[0062] 34 Matéria-prima

[0063] 36 Sensor de pressão

[0064] 38 Sensor de temperatura do forno

[0065] 40 Sensor de temperatura do gás de escape

[0066] 42 Rede de comunicações

[0067] 44 Analisador de pré-combustão

[0068] 46 Regulador do queimador

[0069] 48 Lança de oxigênio

[0070] 100 Direção de fluxo dos gases de escape

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para operar um forno (12) que tem uma câmara do forno (14) que é aquecida por meio de pelo menos um queimador (16), sendo o método caracterizado por compreender o monitoramento da combustão na câmara do forno (14) e o monitoramento de um valor calorífico de um combustível intencionado para o queimador (16).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda regular o queimador (16) como uma função da combustão na câmara do forno (14) e como uma função do valor calorífico do combustível intencionado para o queimador (16).

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a regulação do queimador (16) compreender regular um suprimento de oxigênio para o queimador (16), e/ou regular um suprimento de combustível para o queimador (16), e/ou regular um suprimento de combustível adicional.

4. Método de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o monitoramento do valor calorífico do combustível intencionado para o queimador (16) compreender a pré-combustão de uma parte do combustível intencionado para o queimador (16) e, de preferência, compreender verificar uma demanda de oxigênio para a pré-combustão.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a parte do combustível intencionada para o queimador (16) ser desviada para a pré-combustão a partir da parte restante do combustível intencionado para o queimador (16) antes que a parte restante da parte do combustível intencionada para o queimador (16) seja suprida ao queimador (16).

6. Método de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender ainda regular um suprimento de oxigênio para dentro da câmara do forno (14) como uma função da combustão na câmara do forno (14).

7. Método de acordo com uma das reivindicações anteriores,

caracterizado por o monitoramento da combustão na câmara do forno (14) compreender medir pelo menos um parâmetro de gás de escape dos gases de escape que são produzidos durante a combustão na câmara do forno (14), sendo que, de preferência, pelo menos um parâmetro de gás de escape compreende uma concentração de monóxido de carbono e/ou oxigênio e/ou dióxido de carbono e/ou óxido de nitrogênio.

8. Método de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por uma matéria-prima metálica ser pelo menos parcialmente fundida na câmara do forno (14) quando o forno (12) está operando.

9. Unidade de controle (24) para operar um forno (12) que tem uma câmara do forno (14), que é aquecida por meio de pelo menos um queimador (16), sendo a unidade de controle (24) caracterizada por ser projetada para realizar um método conforme definido uma das reivindicações anteriores.

10. Unidade de controle (24) de acordo com a reivindicação 9, sendo a unidade de controle caracterizada por compreender um dispositivo de controle e/ou vários dispositivos de controle conectados através de um link de comunicação.

11. Sistema de forno (10), caracterizado por compreender: - um forno (12) que tem uma câmara do forno (14); - um queimador (16) para aquecer a câmara do forno (14); - uma unidade de controle (24), conforme definida na reivindicação 9 ou 10.

12. Sistema de forno (10) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por compreender ainda um pré-combustor (22) projetado para a pré-combustão de uma parte do combustível intencionado para o queimador (16), e sendo que o sistema de forno (10) é, de preferência, projetado para determinar uma demanda de oxigênio para a pré-combustão.