BR112020011204A2

BR112020011204A2 - tremonha de secagem bem como instalações de moagem e secagem que compreendem a mesma

Info

Publication number: BR112020011204A2
Application number: BR112020011204-6A
Authority: BR
Inventors: Louis Schmit
Original assignee: Paul Wurth S.A.
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2020-11-17
Also published as: EA038076B1; KR20200096815A; CN111448437B; CN111448437A; TWI803544B; ES2908340T3; UA126981C2; EP3721158B1; JP7221966B2; WO2019110753A1; EP3721158A1; TW201927411A; PL3721158T3; US20200391221A1; EA202091370A1; US11498081B2; LU100534B1; JP2021505839A

Abstract

Trata-se de uma tremonha de secagem para secar material granular que compreende: uma invólucro de tremonha (12) que define uma câmara de espaço cheio (13) para material granular e que tem uma parte superior e uma parte inferior; uma entrada de material (20) para o material granular disposto na parte superior; uma porta de saída de material (26) na parte inferior; meios (36) para introduzir gás de secagem quente no invólucro de tremonha; e uma saída de gás disposta na parte superior. Os meios (36) para introduzir gás de secagem quente incluem uma pluralidade de tubos de gás (40) dispostos para se estenderem de forma substancialmente vertical na parte superior, sendo que cada tubo de gás tem uma porta de saída de gás (40.1) na sua extremidade inferior e é conectado em sua extremidade superior (40.2) a um duto de gás anular (38) que tem uma entrada de gás para receber um fluxo de gás de secagem, sendo que os tubos de gás são distribuídos no duto de gás anular.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “TREMONHA DE SECAGEM BEM

COMO INSTALAÇÕES DE MOAGEM E SECAGEM QUE COMPREENDEM AS MESMAS” CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente invenção geralmente refere-se a tremonhas de secagem para secar materiais granulares de vários tipos. Tais tremonhas de secagem podem ser usadas em um número de aplicações e, em particular, em uma instalação de moagem e secagem.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[002] Os materiais granulares são usados em uma variedade de indústrias e podem ser produzidos a partir de uma diversidade de materiais, por exemplo, mineral, orgânico ou sintético. A maioria dos materiais granulares inclui quantidades visíveis de umidificação acumulada, e alguns dos mesmos até exibem propriedades higroscópicas.

[003] Portanto, materiais granulares são convencionalmente pré-aquecidos e secos em tremonhas de secagem, sendo soprados para lá através de um ar aquecido (seco) ou, geralmente, de um gás de secagem. O gás de secagem normalmente entra na tremonha de secagem através de um fundo duplo ou bocais localizados na parte inferior / afunilada da tremonha. O ar seco flui para cima através da carga granular, que aquece o material granular e remove a umidade. O ar úmido deixa a tremonha através de uma saída em sua cobertura.

[004] Para muitos processos industriais, a secagem e/ou pré-secagem do material a granel é fundamental, pois pode afetar o desempenho, a eficiência e/ou a segurança do processo.

[005] Por exemplo, tome um exemplo na indústria de fabricação de ferro. O documento número WO 2017/102810 revela, por exemplo, a pré-secagem de matéria prima, especialmente de carvão bruto, a montante de uma instalação de moagem e secagem. De fato, um teor crescente de umidificação na matéria prima a ser processada, isto é, moída e seca, tem um impacto negativo na capacidade do pulverizador. Em outras palavras, a saída máxima possível do pulverizador diminui à medida que o teor de umidificação da matéria prima aumenta (acima de um determinado valor limite de teor de umidificação).

[006] Por meio da pré-secagem da matéria prima em uma tremonha de secagem a montante do pulverizador, a capacidade necessária e, portanto, o tamanho do pulverizador a ser instalado podem ser reduzidos. A capacidade de secagem necessária e, portanto, a taxa de fluxo de gás de secagem na instalação de moagem e secagem também podem ser reduzidas, reduzindo assim os tamanhos e as capacidades especialmente dos tubos de gás de processo, do equipamento para separar o gás de secagem do material sólido seco (por exemplo, ciclone múltiplo ou filtro de saco) e do ventilador principal de gás de secagem.

[007] Na configuração de instalação do documento número WO 2017/102810, o gás de pré-secagem quente é injetado na tremonha de secagem através de vários bocais (em um ou mais níveis) na circunferência externa da parte cônica inferior cilíndrica ou truncada do invólucro de tremonha. Embora muito comum, foi observado que esse tipo de disposição nem sempre permite a secagem uniforme do material granular, devido a padrões de fluxo particulares do gás de secagem. Ou seja, uma parte da matéria prima não será - ou será apenas levemente - pré-seca, enquanto a outra parte do material pode ter sido quase totalmente seca ou superaquecida. Caso este material pré-seco não uniformemente não seja homogeneizado enquanto é descarregado no pulverizador a jusante, as condições de operação do pulverizador podem tornar-se flutuantes e erráticas e resultar em propriedades de material pulverizado não homogêneo.

PROBLEMA DA TÉCNICA

[008] O objeto da presente invenção é fornecer uma tremonha de secagem de projeto aprimorado, que permite, em particular, uma secagem mais homogênea da carga granular de material.

DESCRIÇÃO GERAL DA INVENÇÃO

[009] A presente invenção constata que a disposição convencional de tremonhas de secagem, como, por exemplo, mostrado no documento número WO 2017/102810, e o padrão de fluxo de gás resultante do mesmo conflita com a suposição de um dispositivo de pré-secagem de passagem de fluxo, em que gás e material sólido basicamente fluem / se movem em direções de contrafluxo.

[010] De fato, o presente inventor observou que o gás de pré-secagem injetado através das paredes externas dessa tremonha de pré-secagem viaja através da matéria prima mais em uma direção do fluxo cruzado. Isso resulta em que apenas uma parte do fluxo de matéria prima (aquela no anel mais externo do corte transversal horizontal da tremonha) é continuamente "atingida" pela pré-secagem de gás no nível de temperatura de entrada, enquanto a matéria prima que desce mais na área central da tremonha está continuamente em contato com o gás de pré-secagem, com níveis mais baixos de temperatura e provavelmente com taxa de fluxo reduzida. Como consequência, dependendo das circunstâncias operacionais, a pré-secagem pode não ser uniforme, parte da matéria prima pode não ser ou ser apenas levemente pré- seca, enquanto outro material pode ter sido quase seco ou superaquecido. Conforme mencionado acima, o uso desse material pré-seco não uniformemente pode levar a condições operacionais flutuantes, erráticas ou até inseguras nas etapas subsequentes do processo/tratamento.

[011] Para resolver o problema acima, a presente invenção propõe uma tremonha de secagem para secar material granular que compreende: um invólucro de tremonha que define uma câmara de espaço cheio para material granular, e que tem uma parte superior e uma parte inferior; uma entrada de material para o material granular disposto na dita parte superior; uma porta de saída de material na dita parte inferior; meios para introduzir gás de secagem quente no dito invólucro de tremonha; e uma saída de gás disposta na dita parte superior.

[012] De acordo com um aspecto importante da invenção, os meios para introduzir gás de secagem quente incluem uma pluralidade de tubos de gás dispostos para se estenderem de forma substancialmente vertical na parte superior, cada tubo de gás que tem uma porta de saída de gás na sua extremidade inferior e que é conectado em sua extremidade superior a um duto de gás anular que tem uma entrada de gás para receber um fluxo de gás de secagem, os tubos de gás que são distribuídos no duto de gás anular. Os tubos de gás se estendem vantajosamente para baixo para uma zona entre 25% a 50% da altura de invólucro (H).

[013] Conforme explicado no contexto da técnica anterior, a introdução periférica de gás de secagem nas tremonhas de secagem convencionais levanta problemas de uniformidade de tratamento. O gás tende a permanecer na periferia externa da tremonha, de modo que apenas taxas de fluxo reduzidas de gás de secagem cheguem à parte central da tremonha, a temperaturas reduzidas.

[014] Pelo contrário, a presente tremonha de secagem compreende um meio melhorado para introduzir gás de secagem quente na tremonha de secagem. O uso de um conjunto de tubos de gás verticais permite a introdução de uma pluralidade de fluxos de gás de secagem quente no material granular, nos locais desejados para promover um fluxo mais homogêneo através do material granular. Além disso, como os tubos de gás se estendem para a parte superior do invólucro, parte do material granular já será pré-aquecida em contato com os tubos de gás e com o duto de gás anular (quando montado dentro do invólucro).

[015] Espera-se que o gás de pré-secagem flua principalmente na direção vertical para cima através da matéria prima, produzindo assim uma pré-secagem mais homogênea na matéria prima que viaja na direção vertical para baixo através da tremonha. Evita-se a secagem e o superaquecimento completos de parte da matéria prima. A tubulação de distribuição de gás de secagem quente, instalada dentro da tremonha, não requer isolamento térmico externo. As perdas de calor são transferidas para o gás de pré-secagem de resíduos, deixando a tremonha e restantes pelo controle de temperatura de saída de gás de pré-secagem de resíduos. O gás de secagem quente não está em contato nem com o invólucro de tremonha nem com o transportador de esvaziamento do braço de limpeza que pode ser fornecido no fundo de invólucro, que é amplamente protegido contra níveis de temperatura significativamente mais altos por matéria prima úmida ou pré-seca.

[016] Esse projeto de tremonha de secagem é particularmente interessante para tremonhas que tem uma razão de formato (altura sobre o diâmetro) de 1,5 e abaixo. A pluralidade de tubos de gás distribuídos anular/circunferencialmente traz o fluxo de gás de secagem quente em uma pluralidade de locais no coração do material granular.

[017] O número de tubos de gás e sua área de corte transversal interna pode ser determinado, por exemplo, com base em um cálculo ou simulação dinâmica de fluidos em consideração às propriedades da matéria prima. Como é conhecido na técnica, a distribuição real do gás de pré-secagem no interior da matéria prima é condicionada principalmente pelas propriedades da matéria prima, principalmente pela distribuição do tamanho dos grãos.

[018] O duto de gás anular está, de preferência, disposto no interior do invólucro, na parte superior. No entanto, o duto de gás anular pode estar disposto fora do invólucro, com os tubos de gás verticais que passa através da cobertura do invólucro.

[019] Um certo número de tubos de gás verticais é fornecido no duto de gás anular. Nas modalidades, pelo menos quatro desses tubos de gás estão conectados ao duto de gás anular e são, de preferência, espaçados igualmente.

[020] Os tubos de gás podem estar dispostos em um círculo virtual (38.1) que tem um diâmetro de entre 0,45 e 0,75, mais preferencialmente entre 0,50 e 0,65 vezes o diâmetro interno do dito invólucro.

[021] Nas modalidades, os tubos de gás são tubos retos abertos em ambas extremidades. Em outras modalidades, os tubos de gás compreendem uma porção inferior alargada para baixo. Em particular, os tubos de gás podem ser formados como tubos cônicos achatados, de modo que a extremidade estreita é conectada ao duto de gás anular e os tubos de gás fornecem uma lâmina de gás em sua porta de saída.

[022] Em modalidades, a porção inferior do tubo de gás pode ser equipada com meios de ligação para adaptar a velocidade de saída do gás de secagem quente que sai do tubo. Tais meios de ligação estão, de preferência, dispostos no interior dos tubos de gás.

[023] Um membro de distribuição de material, em particular, um cone de distribuição, está disposto vantajosamente abaixo da entrada de material para espalhar o material granular. O duto de gás anular e o membro de distribuição estão, de preferência, dispostos concentricamente, por exemplo, aproximadamente na mesma altura.

[024] Nas modalidades, a tremonha de secagem pode compreender um ou mais dentre os seguintes recursos: - a dita entrada de material está disposta centralmente em uma cobertura do dito invólucro de tremonha; - a dita entrada de material inclui um bocal; - o dito invólucro tem uma parede de fundo substancialmente plana, na qual a dita porta de saída de material está, de preferência, disposta centralmente; - um elemento desviador é espaçado da parede de fundo de invólucro e disposto para cobrir a saída de material; - meios de coleta dispostos na parte inferior para forçar o material granular em direção à saída de material; - os ditos tubos de gás compreendem uma porção inferior alargada para baixo.

[025] Estas e outras modalidades da presente invenção são recitadas nas reivindicações dependentes em anexo.

[026] De acordo com outro aspecto, a invenção também se refere a uma instalação de moagem e secagem para produzir um material seco triturado a partir de um material grosso, sendo que a instalação de moagem e secagem compreende: - uma fonte de gás de secagem aquecido para fornecer gás de secagem aquecido a uma temperatura predefinida; - um equipamento de trituração para triturar e secar o material grosso para obter um material seco triturado;

- uma tremonha de secagem de acordo com o primeiro aspecto da invenção, fornecida a montante do equipamento de trituração para a secagem do material grosso; - meios de transporte para transportar o material grosso a partir da tremonha de secagem no equipamento de trituração; - condutos para fornecer gás de secagem aquecido para o equipamento de trituração e para a tremonha de secagem; e - um separador a jusante do equipamento de trituração para coletar e separar o material seco triturado a partir do gás de secagem.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[027] Detalhes e vantagens adicionais da presente invenção serão evidentes a partir da seguinte descrição detalhada de várias modalidades que não limitam com referência aos desenhos anexos em que: A Figura 1 é um esboço de uma modalidade da presente tremonha de secagem; A Figura 2: é um diagrama de uma modalidade de uma instalação de moagem e secagem que apresenta a tremonha de secagem da Figura 1; A Figura 3: é um esboço de um projeto alternativo do duto de gás anular com tubos de gás; e A Figura 4: é um esboço de mais uma modalidade do tubo de gás para os meios de introdução de gás de secagem quente.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES PREFERENCIAIS

[028] A Figura 1 é um desenho de princípio da presente tremonha de secagem

10. Compreende um invólucro 12 com uma parede externa geralmente tubular 14 que se estende ao longo do eixo geométrico central A, que é fechado em ambas extremidades, respectivamente, por uma parede de fundo 16 e uma parede superior 18 ou cobertura. A parede externa 14 é, de preferência, circular e ligeiramente afunilada (parte cônica truncada) na parte inferior do invólucro. No entanto, isso não é limitativo e a parede externa pode ter um formato de corte transversal retangular ou quadrado.

[029] O invólucro 12 define uma câmara de espaço cheio 13 para o material granular armazenado temporariamente no mesmo para fins de secagem. Uma entrada de material 20 para o material granular está disposta na parte superior do invólucro, em particular, no centro da cobertura 18. O material granular é fornecido através de um tubo de alimentação 22 que está conectado à entrada 20. Um bocal (não mostrado) é vantajosamente montado no material 20 para uma conexão direta entre a extremidade do tubo de alimentação 22 e a entrada de bocal. Em uso, o tubo de alimentação 22 pode tipicamente ser conectado a um compartimento de armazenamento a montante (não mostrada), que contém o material a ser seco na tremonha de secagem 10. Uma válvula rotativa 24 pode estar disposta no tubo de alimentação para controlar o fluxo de material granular para a tremonha de secagem 10 e impedir efeitos perturbadores de uma pressão atmosférica, positiva ou negativa diferente no interior da parte superior da tremonha na operação do compartimento de armazenamento a montante.

[030] O sinal de referência 26 designa uma saída de material na parte inferior. Nesta variante, a parede de fundo 16 é plana e a saída de material está disposta centralmente ao longo do Eixo Geométrico A. O material granular que chega pela entrada 20 cairá por ação da gravidade na tremonha 10 e se acumulará na mesma.

[031] Um defletor 28 está disposto na parte inferior acima da parede de fundo 16, e espaçado da mesma, de modo a cobrir a porta de saída 26. Nesta variante, o defletor 28 tem um formato cônica e uma circunferência maior que a da porta de saída 26. Isso evita que uma coluna de material se forme na vertical acima da porta de saída 26. Pelo contrário, o material granular repousará no fundo plano 16, na periferia do defletor

28. Um meio de coleta, aqui um raspador horizontal ou braço de limpeza 30, é fornecido para empurrar o material em direção à porta de saída 26. O raspador pode tipicamente ser projetado como uma lâmina horizontal montada em uma haste pivotante arrastada por um conjunto de motor elétrico.

[032] Em uso, um tubo de descarga 32 é tipicamente conectado à porta de saída

26 para encaminhar o material granular seco para uma estação subsequente de tratamento ou de uso, que depende da aplicação/processo. Uma válvula rotativa 34 permite regular o fluxo através do tubo de descarga 32 e impedir efeitos perturbadores de uma pressão atmosférica, positiva ou negativa diferente no interior da parte inferior de tremonha na operação do equipamento a jusante, tipicamente um pulverizador.

[033] O sinal de referência 36 geralmente designa meios para introduzir gás de secagem quente no invólucro de tremonha, que compreende um duto de gás anular 38 e vários tubos de gás 40 que estão dispostos para se estenderem de forma substancialmente vertical na parte superior de invólucro. Cada tubo de gás 40 tem uma porta de saída de gás 40.1 na sua extremidade inferior e é conectada na sua extremidade superior ao duto de gás anular. O duto de gás anular 38 tem uma entrada de gás (não mostrada) para receber um fluxo de gás de secagem de um duto de fornecimento de gás principal 42 que passa através da cobertura 18. Na modalidade, o duto de gás anular 38 é um duto circular com um corte transversal redondo (tórulo) - isso não é, no entanto, limitativo e outros formatos podem ser consideradas.

[034] Uma saída de gás 44 está disposta na parte superior, a saber, na cobertura

18. Um tubo de descarga de gás 46 é conectado à saída de gás 44 para transportar o gás de secagem de resíduos para o equipamento de filtragem antes da descarga na atmosfera.

[035] Um membro de distribuição 48 está disposto abaixo da entrada de material 20, de preferência, alinhado centralmente no eixo geométrico A. O membro de distribuição 48 é formado para espalhar radialmente o material que cai sobre o mesmo. Aqui, assume a forma de um cone, mas pode ser conformado como uma cúpula ou sino ou qualquer outro formato funcionalmente semelhante.

[036] O membro de distribuição 48 está configurado para caber no interior do duto de gás anular 38, aproximadamente à mesma altura. Por isso, o material que chega da entrada de material 20 cai no membro de distribuição 48 e é direcionado radialmente abaixo do duto de gás anular 38, em direção aos tubos de gás verticais

40.

[037] Conforme usado no presente documento, o termo parte superior e parte inferior designou respectivamente as regiões da tremonha acima e abaixo da linha central B (distância média entre as paredes superior e inferior).

[038] Para uma distribuição melhorada do gás de secagem, os tubos de gás 40 podem estar dispostos em um círculo virtual que tem um diâmetro de entre 0,45 e 0,75, mais preferencialmente entre 0,50 e 0,65 vezes o diâmetro interno do dito invólucro. Este círculo virtual na Figura1 corresponde à linha central anular, indicada

38.1, do duto de gás anular 38.

[039] Preferencialmente, os tubos de gás se estendem para baixo até uma zona entre 25% a 50% da altura do invólucro (H); esta zona, ou faixa horizontal, é indicada 41 na Figura. Pode ser observado aqui que, embora os tubos de gás 40 se estendam através da parte superior (isto é, pelo menos parte da parte superior) para estar em contato com o fluxo de entrada de material granular, as portas de saída 40.1 dos tubos de gás 40 podem frequentemente estar localizadas na parte inferior (abaixo da linha B da altura média), cujas saídas 40.1 estão localizadas na faixa horizontal 41.

[040] Voltando agora à Figura 2, se refere a uma aplicação da presente tremonha de secagem no contexto da instalação de moagem e secagem 100. Em particular, a tremonha de secagem é usada na instalação 100 como uma tremonha de pré- secagem para material a granel grosso úmido, por exemplo, carvão ou entulho que é processada na instalação 100.

[041] Na instalação de moagem e secagem 100, a matéria prima, por exemplo, entulho ou carvão grosso, é armazenada em um compartimento de armazenamento de matéria prima 110 a montante do moinho 130. A presente tremonha de secagem, por exemplo, a tremonha apresentada na Figura1, designada 120, é interposta entre o compartimento de armazenamento 110 e o moinho 130. Para ser processado em material pulverizado seco, por exemplo, entulho ou carvão pulverizado, a matéria prima pré-seca pode ser fornecida da tremonha de secagem 120 para o moinho 130 por meio de um transportador de velocidade variável (capacidade variável) 115, por exemplo, um transportador de corrente de arrasto de velocidade variável e/ou uma válvula rotativa.

[042] O restante da instalação 100 é bastante convencional e semelhante às instalações de moagem e secagem conhecidas, consulte, por exemplo, o documento número WO 2017/102810.

[043] A energia de secagem é fornecida por um gerador de gás de secagem de capacidade variável 120, disparado com um gás combustível. Tanto quanto disponível, o gás combustível é, de preferência, um gás de baixo valor calorífico com baixo teor de hidrogênio, por exemplo, gás de alto forno. O baixo teor de hidrogênio limita o teor de vapor de água do gás de secagem produzido, aumentando assim a eficiência de secagem. O gerador de gás de secagem 120 geralmente também inclui um ventilador de ar de combustão e um queimador de baixa capacidade adicional para gás de combustão de alto valor calorífico, por exemplo, gás natural ou gás de coqueria, necessário para aquecer a instalação e, possivelmente, para sustentar a combustão do gás de combustão de baixo valor calorífico.

[044] Convencionalmente, como a combustão estequiométrica próxima – que evita alta concentração de oxigênio no gás de combustão - mesmo com um gás de combustão de baixo valor calorífico - resulta em níveis de temperatura de gás de combustão quente na ordem de magnitude de 1.000 °C e acima, isto é, várias vezes superior ao que pode ser aceitável dentro do moinho e em contato com a matéria prima úmida, especialmente carvão, a ser seca, o gás de combustão quente produzido dentro do gerador de gás de secagem 120 deve ser misturado com uma grande taxa de fluxo de gás de secagem de resíduos reciclados, de cerca de 100 °C. O gás de secagem de resíduos reciclados chega a partir do conduíte 170. Isso permitirá obter uma temperatura apropriada de gás de secagem na frente do moinho 130, na faixa de cerca de 200 a abaixo de 400 °C no caso de carvão, sendo que o valor real é necessário principalmente condicionado pelo teor de umidificação da matéria prima.

[045] Em instalações típicas de moagem e secagem 100, a trituração, normalmente a moagem e a secagem da matéria prima são realizadas, em grande parte em paralelo, no interior do moinho 130. O material é moído, por exemplo entre rolos rotativos, esferas etc., e uma mesa ou tigela de moagem rotativa, e a umidificação é evaporada em contato com o gás de secagem quente. O gás de secagem transmite o material moído em um classificador, geralmente integrado na parte superior do moinho 130. O material grosso é eliminado a partir do fluxo de gás de secagem e devolvido à mesa ou tigela de moagem, o material fino (triturado) é transportado pelo gás de secagem de resíduos resfriado com maior teor de vapor de água através do conduto 135 para um equipamento a jusante 140 para separação de sólidos e gás, aqui um ciclone múltiplo, embora um filtro de sacos comum possa ser usado.

[046] O material pulverizado separado do gás de secagem de resíduos pelo equipamento 140 é transferido para um equipamento de armazenamento ou transporte a jusante 150, por exemplo, um compartimento de material/produto fino (carvão pulverizado), uma tremonha de transporte, uma bomba de pó etc.

[047] Pode ser observado que o gás de secagem de resíduos é reciclado através do conduíte 170 para o gerador de gás de secagem 120 e misturado com gás de combustão quente para produzir gás de secagem quente com o nível de temperatura de entrada do moinho apropriado. Uma parte maior desse gás de secagem quente é então geralmente fornecida ao moinho 130, sendo que o restante fornecida à tremonha de pré-secagem 120 através de conduto 175 e a ser injetada no mesmo. Conforme explicado em relação à Figura1, o gás de secagem quente injetado na tremonha de pré-secagem 120 flui através do leito de matéria prima, aquece a matéria prima, evapora parte da umidade da matéria prima, é resfriado e deixa a tremonha 120 no topo. O gás de secagem de resíduos que sai da tremonha de pré-secagem 120 é limpo em um filtro de sacos de gás a jusante 180 e finalmente liberado na atmosfera através da pilha de gás 190; o material sólido fino separado do gás de escape é transferido para o compartimento de material/produto fino 150. A matéria prima com menor teor de umidificação é transferida da tremonha de pré-secagem 120 para o moinho 130, para ser processada em material fino seco.

[048] A tremonha de pré-secagem 120 permite reduzir o teor de umidificação da matéria prima a montante do moinho 130, que resulta em uma taxa de fluxo de gás de secagem reduzida a ser fornecida ao moinho 130 (dentro dos limites da faixa de taxa de fluxo de gás de secagem fixada pelo moinho), (conforme condicionado por essa taxa de fluxo de gás de secagem) capacidade e tamanho reduzidos do equipamento de separação gás e sólido 140, uma produção reduzida da ventoinha principal do gás de secagem 171 e, finalmente, um tamanho reduzido do moinho 130.

[049] O nível de pressão no circuito é geralmente controlado (por meio do controle do fluxo de gás) de modo a ter a jusante o gerador de gás de secagem 120 e a montante da fábrica 130 e do compartimento de armazenamento de matéria prima 120 um nível de sobre pressão apropriado para transportar a taxa de fluxo de gás de secagem fornecida através do compartimento de armazenamento de matérias primas 120 e do filtro de sacos a jusante 180 e empilhar 190 (tubo de gás) na atmosfera.

DISCUSSÃO

[050] Voltemos à técnica anterior. Conforme indicado acima, o documento número WO 2017/102810 revela a pré-secagem de matéria prima, especialmente de carvão bruto, a montante de uma instalação de moagem e secagem. Por meio da pré- secagem da matéria-prima em uma tremonha de secagem a montante do pulverizador, a capacidade necessária e, portanto, o tamanho do pulverizador a ser instalado podem ser reduzidos. A capacidade de secagem necessária e, portanto, a taxa de fluxo de gás de secagem na instalação de moagem e secagem também podem ser reduzidas, reduzindo assim os tamanhos e as capacidades especialmente dos tubos de gás de processo, do equipamento para separar o gás de secagem do material sólido seco (por exemplo, ciclone múltiplo ou filtro de saco) e do ventilador principal de gás de secagem.

[051] Na instalação de moagem e secagem do documento número WO 2017/102810 (consulte a Figura 2), a pré-secagem da matéria prima foi integrada desde o início a montante do pulverizador. O gás de pré-secagem e o gás de secagem são produzidos juntos no mesmo gerador de gás de secagem. No caso de um aumento de capacidade de uma instalação de moagem e secagem já existente, com base na adição de equipamento de pré-secagem, o gás de instalação existente seria fornecido por um novo ventilador de gás de secagem a uma nova pré-secagem para gerador de gás de pré-secagem, aquecido até a temperatura de entrada de gás de pré-secagem pela adição de gás de combustão quente produzido nesse gerador de gás de pré-secagem e depois direcionado para o equipamento de pré-secagem adequado.

[052] A pré-secagem foi proposta para ser realizada no interior de uma tremonha de pré-secagem, operada como um secador de fluxo, isto é, o gás quente de pré- secagem flui basicamente na direção vertical para cima através do material a granel contido no tremonha enquanto esse material a granel lentamente desce na direção vertical descendente. À medida que o gás viaja através do material a granel, o calor é transferido do gás para o material sólido, o material sólido e a umidificação líquida são aquecidos e a umidificação de superfície é parcialmente evaporada e arrastada pelo gás. O gás de pré-secagem resfriado com maior teor de umidificação deixa a tremonha no topo, o material sólido pré-seco e aquecido a alta temperatura (até um limite limitado) é descarregado na parte inferior da tremonha e fornecido no pulverizador a jusante.

[053] As condições de pré-secagem dependem fortemente da distribuição do tamanho dos grãos de matéria prima. Quanto mais fina for essa matéria prima, maior será a área da superfície de troca de calor e vapor por unidade de volume de material. Por outro lado, a temperatura do gás de pré-secagem resfriado, deixando a tremonha, deve ser mantida em um nível alto o suficiente para evitar qualquer entrada de água líquida em um equipamento de filtragem de sacos a jusante (ou separação equivalente gás e sólido), que é para limpar o gás de pré-secagem antes de ser liberado na atmosfera. O que significa - a menos que seja considerado um reaquecimento do gás de pré-secagem a jusante da tremonha de pré-secagem - que a área da superfície de troca de calor e vapor dentro da tremonha precise ser controlada e limitada, dependendo da distribuição de tamanho de grão da matéria prima e, portanto, finalmente, a altura de enchimento da matéria prima contida no tremonha e atravessada pelo gás de pré-secagem.

[054] A taxa de energia de pré-secagem a ser transferida para a matéria prima e a limitação à temperatura de entrada do gás de pré-secagem, condicionada pelas limitações de temperatura do material a ser processado e do equipamento, resultam em uma variedade de valores possíveis para a taxa de fluxo do gás de pré-secagem e, portanto, em uma faixa de valores para a área de corte transversal interno e o diâmetro interno de tremonha de pré-secagem, com base nas faixas de valores aceitáveis para as velocidades de gás no interior da tremonha e as perdas de pressão resultantes das mesmas.

[055] A área de corte transversal interna da tremonha de pré-secagem condiciona o nível de enchimento da tremonha, a ser controlado conforme discutido no parágrafo anterior. O controle e a limitação exigidos da altura do enchimento da matéria prima envolvida no processo de pré-secagem, isto é, na transferência de calor e massa (vapor de água), causaram a divisão da matéria prima usual que contém o equipamento a montante do moinho em um compartimento superior de armazenamento de matéria prima ou tremonha de armazenamento e uma tremonha de pré-secagem inferior, a jusante, em que é realizada a pré-secagem real no interior e em que o calor e a massa transferem a área da superfície e, portanto, a altura de enchimento podem ser facilmente medidos e controlados, dependendo das condições de transferência de calor e massa e os níveis de temperatura resultantes dos mesmos.

[056] Para limitar a altura exigida tanto do compartimento de armazenamento de matéria prima quanto da tremonha de armazenamento e da tremonha de pré-secagem de matérias primas, foi proposto equipar cada um dos mesmos com um dispositivo de esvaziamento do braço de limpeza de fundo, evitando assim estender a altura e consumir partes cônicas inferiores, que causam uma estrutura de aço adicional dispendiosa, oferecendo apenas um espaço de armazenamento adicional limitado.

[057] Na tremonha de pré-secagem do documento número WO 2017/102810, o gás de pré-secagem quente é injetado na tremonha de pré-secagem através de vários bocais (em um ou mais níveis) na circunferência externa da parte cônica inferior cilíndrica ou truncada do invólucro de tremonha. No entanto, esta disposição e o padrão de fluxo de gás resultante da mesma entram em conflito com a suposição de um dispositivo de pré-secagem de fluxo contínuo, em que o gás e o material sólido fluem basicamente / se movem em direções de contrafluxo, conforme descrito acima. De fato, o gás de pré-secagem injetado através das paredes externas da tremonha de pré-secagem viaja pela matéria prima mais na direção do fluxo cruzado. Isso resulta em que apenas uma parte do fluxo de matéria prima (aquela no anel mais externo do corte transversal horizontal da tremonha) é continuamente "atingida" pela pré- secagem de gás no nível de temperatura de entrada, enquanto a matéria prima desce mais na área central da tremonha está continuamente em contato com o gás de pré- secagem, com níveis mais baixos de temperatura e provavelmente com taxa de fluxo reduzida. Como consequência, a pré-secagem não será uniforme, parte da matéria prima não será ou apenas levemente pré-seca, enquanto outro material pode ter sido quase completamente seco ou superaquecido. Caso este material pré-seco não uniformemente não seja homogeneizado enquanto é descarregado no pulverizador a jusante, as condições de operação do pulverizador podem tornar-se flutuantes e erráticas e resultar em propriedades de material pulverizado não homogêneo. Além disso, pelo menos as áreas do bocal de injeção de gás de pré-secagem quente da carcaça da tremonha de pré-secagem precisam lidar com o nível de temperatura de entrada do gás de pré-secagem. EFEITOS DA INVENÇÃO.

[058] A presente tremonha de secagem, conforme explicado, por exemplo, em referência à Figura 1 é baseado em um padrão de entrada e distribuição de gás de pré-secagem aprimorado, visando uma distribuição mais uniforme de gás e calor, resultando em uma pré-secagem mais homogênea. A matéria prima a ser pré-seca é fornecida através da entrada central de matéria prima 20 na cobertura de tremonha para dentro da tremonha 10 e espalhada pelo cone de distribuição 48 na área do cilindro anular que limita os tubos de gás de secagem quente 40. O gás de secagem quente sai das saídas inferiores do tubo 40.1, penetra no material a granel, espalha-

se, flui para cima através do material a granel, deixa o volume de material a granel por cima e finalmente sai da tremonha através da saída de gás de pré-secagem de resíduos 44 na cobertura 18. O material pré-seco é coletado pelo transportador do braço de compensação 30 na parte inferior e descarregado através da saída central de matéria prima 26.

[059] A taxa de fluxo de entrada de matéria prima pode ser tipicamente controlada por meio da variação de velocidade da válvula rotativa 24 acima do bocal de entrada de matéria prima da tremonha de pré-secagem, de acordo com um valor de ponto de ajuste para a saída de carvão pulverizado da instalação de moagem e secagem a jusante.

[060] A capacidade do gerador de gás de pré-secagem é controlada de acordo com um valor definido para a taxa de fluxo de calor do gás de pré-secagem, condicionada pela taxa de pré-secagem a ser atingida e pela taxa de fluxo de entrada da matéria prima. O nível de enchimento da matéria prima no interior da tremonha é controlado por meio da variação de velocidade do dispositivo de esvaziamento do braço de limpeza na parte mais baixa da tremonha, de acordo com um valor de ponto definido para a temperatura de saída do gás de pré-secagem de resíduos (a pré- secagem de resíduos a temperatura de saída do gás é condicionada pela área da superfície de transferência de calor e massa no material a granel e, portanto, pelo nível de enchimento).

[061] Espera-se que o gás de pré-secagem flua principalmente na direção vertical para cima através da matéria prima, produzindo assim uma pré-secagem mais homogênea na matéria prima que viaja na direção vertical para baixo através da tremonha. Evita-se a secagem e o superaquecimento completos de parte da matéria prima. A tubulação de distribuição de gás de secagem quente, instalada dentro da tremonha, não requer isolamento térmico externo. As perdas de calor são transferidas para o gás de pré-secagem de resíduos, deixando a tremonha e restantes pelo controle de temperatura de saída de gás de pré-secagem de resíduos. O gás de secagem quente não está em contato nem com o invólucro de tremonha nem com o transportador de esvaziamento do braço de limpeza, que é amplamente protegido contra níveis de temperatura significativamente mais altos por matéria prima úmida ou pré-seca.

[062] O número de tubos de gás de secagem quentes verticais 40 e sua área de corte transversal interna, condicionando a velocidade do gás de secagem na saída dos tubos, podem ser determinados, por exemplo, com base em um cálculo dinâmico de fluido ou simulação.

[063] Na modalidade da Figura1, os tubos de gás 40 são simples tubos retos de corte transversal circular com duas extremidades abertas: a extremidade inferior 40.1 forma a porta de saída e a extremidade superior 40.2 é conectada ao duto de gás anular 38, formando a entrada para o gás de secagem quente.

[064] A Figura 3 mostra um esboço dos meios para introduzir de gás de secagem quente 30. O duto de gás anular 30’ é semelhante ao da Figura 1. Aqui, os tubos de gás 40’ são geralmente conformados como tubos cônicos achatados. Como pode ser observado, o tubo 40’ é uma transição de um corte transversal de entrada circular ou quadrada na sua extremidade superior 40,2’ para um corte transversal de saída do tipo ranhura na sua extremidade inferior 40,1’, o tubo 40’ se alargando na direção para baixo. A vantagem desse formato é que o fluxo de gás de pré-secagem é espalhado por uma área maior de distribuição de gás em formato de disco anular, como pode ser esperado em tubos de corte transversal redonda.

[065] Em algumas circunstâncias, a saber, no caso de a distribuição do tamanho de grão não ser conhecida ou não se esperar que permaneça inalterada durante a vida útil operacional da tremonha de secagem, é vantajoso incluir em cada meios de tubo vertical de gás para adaptar a velocidade de saída do gás de secagem quente que sai do cano. Um desenho possível de tais meios é ilustrado na Figura 4. Um reconhecerá o duto de gás anular 38” e um tubo vertical reto 40” com sua extremidade superior 40,2” conectada ao duto de gás 38” e sua extremidade de saída inferior 40,1”. Na sua parte inferior, o tubo 40” inclui uma protuberância anular interna 50 com uma superfície cônica 52 orientada para cima (isto é, a montante). Um membro de limitação

54 que tem uma superfície lateral cônica 56 coopera com a superfície de saliência 52 para definir uma passagem anular 58 para o gás de secagem. O membro de limitação 54 é axialmente móvel no tubo 40” em relação à saliência, permitindo assim variar a largura da passagem anular 58 e, assim, regular a velocidade de saída e, consequentemente, o raio de distribuição de gás de secagem quente descarregado na porta de saída de tubo 40.1”. O deslocamento axial/longitudinal do membro de limitação 54 pode, por exemplo, ser operado por meio de uma haste 60, representada por uma linha pontilhada na Figura 4, que se estende através do tubo 40” e do duto anular 38”, através da parte superior da tremonha e através da cobertura 18. A haste 50 pode ser associada a um atuador 52 disposto fora da tremonha.

[066] Pode ser observado que a matéria prima preenchida na tremonha e que desce para baixo pode produzir grandes cargas especialmente nos tubos verticais de gás quente 40. Os tubos 40 podem, portanto, ser reforçados por nervuras de reforço dispostas radialmente e/ou estabilizadas por meio de amarração, com uso de, por exemplo, nervuras de tensionamento e pressão de forma adequada.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Tremonha de secagem para secar material granular que compreende: um invólucro de tremonha (12) que define uma câmara de espaço cheio (13) para material granular, e que tem uma parte superior e uma parte inferior; uma entrada de material (20) para o material granular disposto na dita parte superior; uma porta de saída de material (26) na dita parte inferior; meios (36) para introduzir gás de secagem quente no dito invólucro de tremonha; uma saída de gás disposta na dita parte superior; caracterizada por os ditos meios (36) para introduzir gás de secagem quente incluir uma pluralidade de tubos de gás (40) dispostos para se estenderem de forma substancialmente vertical na parte superior e se estenderem para baixo até uma zona entre 25% a 50% da altura de invólucro (H), sendo que cada tubo de gás tem uma porta de saída de gás (40.1) na sua extremidade inferior e é conectado em sua extremidade superior (40.2) a um duto de gás anular (38) que tem uma entrada de gás para receber um fluxo de gás de secagem, sendo que os tubos de gás são distribuídos no duto de gás anular.

2. Tremonha de secagem, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por os ditos tubos de gás (40) estarem dispostos em um círculo virtual (38.1) que tem um diâmetro de entre 0,45 e 0,75, mais preferencialmente entre 0,50 e 0,65 vezes o diâmetro interno do dito invólucro.

3. Tremonha de secagem, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por o dito duto de gás anular (38) estar disposto no interior do dito invólucro na dita parte superior.

4. Tremonha de secagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada por pelo menos quatro tubos de gás serem conectados ao duto de gás anular e serem, de preferência, igualmente espaçados.

5. Tremonha de secagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por a dita entrada de material (20) estar centralmente disposta em uma cobertura do dito invólucro de tremonha.

6. Tremonha de secagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por a dita entrada de material (20) incluir um bocal.

7. Tremonha de secagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por um membro de distribuição de material (48), em particular, um cone de distribuição, estar disposto abaixo da dita entrada de material para espalhar o material granular.

8. Tremonha de secagem, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por o duto de gás anular (38) e o membro de distribuição (48) estarem concentricamente dispostos, de preferência, aproximadamente na mesma altura.

9. Tremonha de secagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada por o dito invólucro (12) ter uma parede de fundo substancialmente plana (16), na qual a dita porta de saída de material (26) está, de preferência, centralmente disposta.

10. Tremonha de secagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada por um elemento desviador (28) ser espaçado a partir da parede de fundo de invólucro (16) e disposto para cobrir a saída de material (26).

11. Tremonha de secagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada por compreender meios de coleta (30) dispostos na parte inferior para forçar material granular em direção à saída de material (26).

12. Tremonha de secagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada por os ditos tubos de gás (40’)

compreenderem uma porção inferior alargada para baixo.

13. Tremonha de secagem, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por os ditos tubos de gás (40’) serem formados como tubos cônicos achatados, de modo que a extremidade estreita seja conectada ao duto de gás anular e os tubos de gás forneçam lâmina de gás em sua porta de saída.

14. Tremonha de secagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada por a porção inferior do tubo de gás (40’’) ser equipada com meios de limitação (54) para adaptar a velocidade de saída do gás de secagem quente que sai do tubo.

15. Uso da tremonha de secagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado por se destinar a uma instalação de moagem e secagem, em particular, carvão ou entulho.

16. Instalação de moagem e secagem para produzir um material seco triturado a partir de um material grosso, sendo que a instalação de moagem e secagem é caracterizada por compreender: uma fonte (120) de gás de secagem aquecido para fornecer gás de secagem aquecido a uma temperatura predefinida; um equipamento de trituração (130) para triturar e secar o material grosso para obter um material seco triturado; uma tremonha de secagem (120) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, fornecida a montante do dito equipamento de trituração para secar o dito material grosso; meios de transporte (115) para transportar o material grosso a partir da tremonha de secagem no equipamento de trituração; condutos (175) para fornecer gás de secagem aquecido para o equipamento de trituração e para a tremonha de secagem; um separador (140) a jusante do equipamento de trituração para coletar e separar o material seco triturado a partir do gás de secagem.