BR112021012725B1 - Método para reparar um vazamento em um forno de coque de uma coqueria, método de reparo da superfície de um forno de coque configurado para operar sob pressão negativa e tendo um piso de forno, uma câmara de forno e uma chaminé única e método de controle de ar descontrolado em um sistema para carvão de coque - Google Patents

Método para reparar um vazamento em um forno de coque de uma coqueria, método de reparo da superfície de um forno de coque configurado para operar sob pressão negativa e tendo um piso de forno, uma câmara de forno e uma chaminé única e método de controle de ar descontrolado em um sistema para carvão de coque Download PDF

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Abstract

sistemas e métodos para tratar uma superfície de uma coqueria. a presente tecnologia se refere a sistemas e métodos para reduzir vazamentos em um sistema para carvão de coque. por exemplo, algumas modalidades fornecem sistemas e método para tratar uma superfície rachada ou com vazamento em um sistema para carvão de coque. em particular, a presente tecnologia inclui sistemas tendo uma ou mais substâncias configuradas para reduzir um fluxo de ar através de uma ou mais rachaduras criando-se um remendo pelo menos parcialmente impermeável. a presente tecnologia inclui ainda métodos para tratar superfícies tendo uma ou mais rachaduras para reduzir um fluxo de ar através de uma ou mais rachaduras.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA AO(S) PEDIDO(S) RELACIONADO(S)
[001] O presente pedido reivindica prioridade ao Pedido de Patente Provisório U.S. No 62/786.096, intitulado “SYSTEMS AND METHODS FOR TREATING A SURFACE OF A COKE PLANT,” depositado em 28 de dezembro de 2018; Pedido de Patente Provisório U.S. No 62/785.728, intitulado “GASEOUS TRACER LEAK DETECTION,” depositado em 28 de dezembro de 2018; Pedido de Patente Provisório U.S. No 62/786.157, intitulado “COKE PLANT TUNNEL REPAIR AND FLEXIBLE JOINTS,” depositado em 28 de dezembro de 2018; e Pedido de Patente Provisório U.S. No 62/786.194, intitulado “COKE PLANT TUNNEL REPAIR AND ANCHOR DISTRIBUTION,” depositado em 28 de dezembro de 2018; as revelações dos quais são por meio desta incorporadas a título de referência em suas totalidades.
CAMPO DA TÉCNICA
[002] A presente tecnologia geralmente se refere a sistemas para carvão de coque, e em particular a sistemas e métodos para reduzir vazamentos em um sistema para carvão de coque.
FUNDAMENTOS
[003] Coque é um combustível de carbono e fonte de carbono sólidos usado para fundir e reduzir o minério de ferro na produção do aço. Fornos de coque foram usados por muitos anos para converter carvão em coque metalúrgico. Em um processo, o coque é produzido alimentando-se em batelada o carvão pulverizado a um forno que é vedado e aquecido a temperaturas muito altas por 24 a 48 horas sob condições atmosféricas rigorosamente controladas. Durante o processo de coqueifi- cação, o carvão finamente triturado desvolatiliza e forma uma massa fundida de coque tendo uma porosidade e resistência predeterminadas. Porque a produção de coque é um processo em batelada, múltiplos fornos de coque são operados simultaneamente.
[004] Um estilo de coquerias inclui fornos de Recuperação de Calor Horizontal (HHR), que têm uma vantagem ambiental única sobre fornos de subprodutos químicos baseados em um condição de pressão atmosférica operacional relativa dentro do forno. Fornos de HHR operam sob pressão negativa, ao passo que fornos de subprodutos químicos operam em uma pressão atmosférica levemente positiva. Ambos os tipos de fornos são tipicamente construídos com tijolos refratários e outros materiais em que criar um ambiente geralmente hermético pode ser um desafio porque pequenas rachaduras podem se formar nestas estruturas, permitindo desse modo que o ar entre ou saia do forno. Rachaduras também podem se formar em estruturas liquida- mente acopladas aos fornos, exacerbando o desafio de criar um ambiente hermético. Em coquerias que operam sob uma pressão negativa, tais rachaduras podem permitir que ar descontrolado vaze para o sistema, afetando desse modo a funcionalidade geral da coqueria. E em coquerias que operam sob uma pressão positiva, tais rachaduras podem permitir que gases escapem da instalação antes de serem tratados, desse modo tornando mais difícil controlar as condições de coqueificação e aumentando a pegada ambiental da coqueria.
[005] Em qualquer sistema, o reparo dos fornos e estruturas associadas pode ser desafiador. Os fornos tipicamente não podem cair abaixo de uma temperatura ter- micamente estável em volume (isto é, a temperatura acima da qual a sílica é geralmente estável em volume e não expande ou contrai). Além disso, qualquer material usado para o reparo deve ser adequado para resistir ao ambiente de coqueificação.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[006] A FIG. 1 é uma vista isométrica, em corte parcial de uma porção de uma coqueria de recuperação de calor horizontal configurada de acordo com as modalida-des selecionadas da presente tecnologia.
[007] A FIG. 2 é uma vista isométrica, em corte parcial de uma única chaminé configurada de acordo com as modalidades selecionadas da presente tecnologia.
[008] As FIGS. 3A a 3C são vistas frontais de uma única chaminé configurada de acordo com uma modalidade da presente tecnologia.
[009] A FIG. 4A é uma vista frontal de uma única chaminé configurada de acordo com uma outra modalidade da presente tecnologia.
[010] A FIG. 4B é uma vista lateral em seção transversal da única chaminé representada na FIG. 4A.
[011] A FIG. 5A é uma vista frontal de uma única chaminé configurada de acordo com uma outra modalidade da presente tecnologia.
[012] A FIG. 5B é uma vista lateral em seção transversal da única chaminé representada na FIG. 5A.
[013] A FIG. 6A é uma vista frontal de uma única chaminé configurada de acordo com uma outra modalidade da presente tecnologia.
[014] A FIG. 6B é uma vista lateral em seção transversal da única chaminé representada na FIG. 6A.
[015] As FIGS. 7A a 7B são vistas frontais de uma única chaminé configurada de acordo com uma modalidade da presente tecnologia.
[016] A FIG. 7C é uma vista lateral em seção transversal da única chaminé representada na FIG. 7B.
[017] As FIGS. 8A a 8B são vistas frontais de uma única chaminé configurada de acordo com uma outra modalidade da presente tecnologia.
[018] A FIG. 9A é uma vista plana de topo e lateral de uma porção de um túnel comum da coqueria da FIG. 1.
[019] A FIG. 9B é uma vista em seção transversal longitudinal da porção do túnel comum da FIG. 9A, e representa um remendo vedando pelo menos parcialmente uma rachadura que se estende através de uma porção do túnel comum e configurada de acordo com as modalidades selecionadas da presente tecnologia.
[020] A FIG. 10 é um fluxograma de um método para reduzir um fluxo de ar através de uma ou mais rachaduras em uma superfície de um sistema para carvão de coque de acordo com as modalidades selecionadas da presente tecnologia.
[021] A FIG. 11 é um fluxograma de um método para controlar o ar descontrolado em um sistema para carvão de coque de acordo com as modalidades selecionadas da presente tecnologia.
[022] A FIG. 12 é um fluxograma de um método para remendar um vazamento em uma coqueria de acordo com as modalidades selecionadas da presente tecnologia.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[023] Várias modalidades da presente tecnologia são dirigidas a sistemas e métodos para reparar uma superfície de uma coqueria. Em particular, rachaduras e/ou vazamentos podem se formar em várias superfícies que podem afetar adversamente o processo de fabricação de coque e/ou a pegada ambiental da coqueria permitindose que os gases entrem ou saiam das várias estruturas da coqueria em uma maneira descontrolada. Consequentemente, em algumas modalidades, a presente tecnologia fornece um remendo ou vedação para reduzir pelo menos parcialmente um fluxo de gás e/ou ar através de uma rachadura ou outro vazamento. O remendo e/ou vedação podem compreender uma substância que pode resistir às altas temperaturas dentro do ambiente de coqueificação. Além disso, as modalidades selecionadas da presente tecnologia incluem um remendo ou vedação que são injetáveis, flexíveis, e/ou impermeáveis. Por exemplo, o remendo pode ser aplicado como uma substância fluível que é configurada para endurecer uma vez aplicada. Alternativamente, o remendo pode ser aplicado como uma primeira substância fluível, e uma segunda substância pode ser subsequente ou simultaneamente aplicada para endurecer a primeira substância fluível sobre a rachadura/vazamento. Como será descrito em mais detalhe abaixo, substâncias injetáveis, flexíveis, e/ou impermeáveis fornecem várias vantagens quando da fixação/vedação de rachaduras ou outros vazamentos.
[024] Em algumas modalidades, a presente tecnologia inclui a fixação de uma superfície de uma coqueria em um sistema para carvão de coque sob uma pressão negativa. O sistema pode ter uma pluralidade de fornos de coque, uma pluralidade de geradores de vapor de recuperação de calor, e um túnel comum liquidamente acoplado à pluralidade de fornos de coque e à pluralidade de geradores de vapor de recuperação de calor. Devido a uma variedade de razões, uma superfície do sistema pode ter uma ou mais rachaduras que permitem um fluxo de ar entre um ambiente externo e um interior do sistema. Isto pode ser problemático, por exemplo, porque pode tornar mais difícil manter uma pressão negativa dentro do sistema, o que pode tornar mais difícil manter uma temperatura adequada para o carvão de coque, e pode afetar adversamente a qualidade de coque produzido pelo sistema. Consequentemente, a presente tecnologia fornece sistemas e métodos para reduzir um fluxo de ar através de uma ou mais rachaduras no sistema. Por exemplo, várias modalidades da presente tecnologia incluem uma substância de alta temperatura implantada dentro ou sobre uma ou mais rachaduras, reduzindo desse modo um fluxo de ar através de uma ou mais rachaduras quando o sistema estiver operando sob uma pressão negativa.
[025] Os detalhes específicos de várias modalidades da tecnologia revelada são descritos abaixo com referência às configurações representativas particulares. A tecnologia revelada pode ser praticada de acordo com sistemas de fabricação de coque tendo outras configurações adequadas. Os detalhes específicos que descrevem estruturas ou processos que são bem conhecidos e frequentemente associados com sistemas de fabricação de coque mas que podem desnecessariamente obscurecer alguns aspectos significativos da presente tecnologia não são apresentados na descrição seguinte para clareza. Além disso, embora a revelação seguinte apresente algumas modalidades dos diferentes aspectos da tecnologia revelada, algumas modalidades da tecnologia podem ter configurações e/ou componentes diferentes daqueles descritos nesta seção. Como tal, a presente tecnologia pode incluir algumas modalidades com elementos adicionais e/ou sem vários dos elementos descritos abaixo com referência às FIGS. 1 a 12.
[026] Como usado nesta invenção, o termo “rachadura” se refere a qualquer característica que permite ou pode permitir que o ar flua entre um primeiro ambiente e um segundo ambiente. Por exemplo, embora uma rachadura possa conectar liqui- damente o primeiro ambiente e o segundo ambiente, isto não tem que ser assim. Ao contrário, uma rachadura também pode se referir a qualquer fratura ou fissura que não conecta liquidamente o primeiro ambiente e o segundo ambiente, mas pode eventualmente se estender para isso. Do mesmo modo, “rachadura” pode abranger outros trincas que formam vazamentos, tais como aquelas que podem ocorrer em juntas co- nectivas. Consequentemente, o uso do termo “rachadura” não é limitado a uma estrutura tendo uma trinca ou fenda que se estende completamente através da mesma, mas é intencionada a abranger amplamente qualquer característica que possa causar um vazamento ou um vazamento potencial, a menos que o contexto claramente dite de outro modo.
[027] Referência por todo este relatório descritivo aos termos relativos tais como, por exemplo, “aproximadamente” e “cerca de” é usada nesta invenção para significar o valor estabelecido mais ou menos 10 %. Por exemplo, o termo “cerca de 100” se refere a uma faixa de 90 a 110, inclusiva.
[028] Se referindo à FIG. 1, um coqueria 100 é ilustrada que produz coque a partir de carvão em um ambiente de redução. Em geral, a coqueria 100 compreende pelo menos um forno 101, junto com geradores de vapor de recuperação de calor eum sistema de controle da qualidade do ar (por exemplo, um sistema de dessulfuriza- ção de gás de exaustão ou combustão) ambos os quais são posicionados liquida- mente a jusante dos fornos e ambos os quais são liquidamente conectados aos fornos por dutos adequados. De acordo com os aspectos da revelação, a coqueria pode incluir um forno de coque de recuperação de calor ou um forno de coque que não de recuperação de calor, ou um forno de coque de recuperação de calor horizontal ou que não de recuperação de calor horizontal. A coqueria 100 preferivelmente inclui uma pluralidade de fornos 101 e um túnel comum 102 que é liquidamente conectado a cada um dos fornos 101 com dutos de captação 103. Um duto de gás resfriado transporta o gás resfriado dos geradores de vapor de recuperação de calor para o sistema de dessulfurização de gás de combustão. Liquidamente conectados e mais a jusante es-tão uma câmara de filtragem para coletar particulados, pelo menos um ventilador de tiragem para controlar a pressão do ar dentro do sistema, e uma chaminé de gás principal para exaurir o gás de exaustão resfriado, tratado ao ambiente. Linhas de vapor interligam os geradores de vapor de recuperação de calor e uma instalação de cogeração de modo que o calor recuperado possa ser utilizado. A coqueria 100 também pode ser liquidamente conectada a uma chaminé de exaustão de desvio 104 que pode ser usada para ventilar os gases de exaustão quentes para a atmosfera em situações de emergência.
[029] A FIG. 1 ilustra quatro fornos 101 com seções cortadas para clareza. Cada forno 101 compreende uma câmara de forno 110 preferivelmente definida por um piso 111, uma porta frontal 114, uma porta traseira 115 preferivelmente oposta à porta frontal 114, duas paredes laterais 112 que se estendem para cima do piso 111 intermediário das portas frontal 114 e traseira 115, e uma coroa 113 que forma a superfície de topo da câmara de forno 110. O controle do fluxo de ar e pressão dentro do forno 101 pode ser crítico para a operação eficiente do ciclo de coqueificação e portanto, o forno 101 inclui uma ou mais entradas de ar 119 que permitem que o ar no forno 101. Cada entrada de ar 119 inclui um umidificador de ar que pode ser posicionado em qualquer número de posições entre completamente aberta e completamente fechada para variar a quantidade de fluxo primário de ar no forno 101. Na modalidade ilustrada, o forno 101 inclui uma entrada de ar 119 acoplada à porta frontal 114, que é configurada para controlar o fluxo de ar na câmara de forno 110, e uma entrada de ar 119 acoplada a uma única chaminé 118 posicionada sob o piso 111 do forno 101. Alternativamente, uma ou mais entradas de ar 119 são formadas através da coroa 113 e/ou nos dutos de captação 103. Em operação, os gases voláteis emitidos do carvão posicionado dentro da câmara de forno 110 coletam na coroa 113 e são retirados a jusante no sistema geral em canais do tubo vertical 117 formados em uma ou ambas as paredes laterais 112. Os canais do tubo vertical 117 liquidamente conectam a câmara de forno 110 com a única chaminé 118. A única chaminé 118 pode ter uma pluralidade de paredes divisórias 118a que formam um caminho tortuoso (por exemplo, serpentina) através da única chaminé 118 sob o piso 111. Os gases voláteis emitidos do carvão podem ser queimados na única chaminé 118 conforme eles fluem através do caminho tortuoso sob o piso 111, gerando desse modo calor para sustentar a redução de carvão em coque. Os canais do tubo vertical 117 são liquidamente conectados aos canais de captação 116 formados em uma ou ambas as paredes laterais 112. A entrada de ar 119 acoplada à única chaminé 118 pode conectar liquidamente a única chaminé 118 à atmosfera e pode ser usada para controlar a combustão dentro da única chaminé 118. O forno 101 também pode incluir uma plataforma 105 adjacente à porta frontal 114 de modo que um técnico possa ficar de pé e caminhar para acessar a porta frontal e a câmara de forno 110.
[030] Em operação, o coque é produzido nos fornos 101 carregando-se primeiro o carvão na câmara de forno 110, aquecendo-se o carvão em um ambiente pobre em oxigênio, expulsando a fração volátil de carvão e depois oxidando-se os voláteis dentro do forno 101 para capturar e utilizar o calor emitido. Os voláteis de carvão são oxidados dentro dos fornos durante um ciclo de coqueificação de 48 horas e liberam calor para conduzir regenerativamente a carbonização do carvão ao coque. O ciclo de coqueificação começa quando a porta frontal 114 é aberta e o carvão é carregado sobre o piso 111. O carvão no piso 111 é conhecido como o leito de carvão. O calor do forno (devido ao ciclo de coqueificação prévio) inicia o ciclo de carbonização. Preferivelmente, nenhum combustível adicional exceto aquele produzido pelo processo de coqueificação é usado. Aproximadamente metade da transferência de calor total ao leito de carvão é irradiada para baixo sobre a superfície de topo do leito de carvão a partir da chama luminosa e da coroa do forno radiante 113. A metade remanescente do calor é transferida para o leito de carvão por condução do piso 111, que é aquecido por convecção a partir da volatilização de gases na única chaminé 118. Desde modo, uma “onda” do processo de carbonização de fluxo plástico das partículas de carvão e formação de coque coesivo de alta resistência procede tanto dos limites de topo quanto de fundo do leito de carvão na mesma taxa, preferivelmente encontrando-se no centro do leito de carvão depois de cerca de 45 a 48 horas.
[031] O piso 111, as paredes laterais 112, e a coroa 113 são tipicamente formados a partir de tijolos cerâmicos (por exemplo, tijolos refratários) capazes de resistir às altas temperaturas e que tipicamente retêm calor por um período prolongado. Em algumas modalidades, os tijolos podem ser formados a partir de um material cerâmico que inclui sílica e/ou alumina. As paredes laterais 112 podem incluir tijolos sobrepostos em um arranjo alternado e a coroa 113 pode incluir tijolos arranjados em um arco. Entretanto, estes tijolos podem ser frágeis e podem, algumas vezes, quebrar ou rachar. Por exemplo, bater nos tijolos (por exemplo, com uma empilhadeira ou outra maquinaria, com uma ferramenta, etc.) pode fazer com que os tijolos quebrem. Além disso, os tijolos podem, algumas vezes, quebrar devido às tensões internas causas por expansão e contração térmicas visto que os tijolos são repetidamente aquecidos e resfriados durante um período prolongado. Os tijolos também podem quebrar devido às diferenças em temperatura entre lados opostos do tijolo, o que pode resultar em tensões internas que se formam devido ao gradiente de temperatura. Por exemplo, na modalidade ilustrada, alguns dos tijolos que formam as paredes laterais 112 podem ser posicionados entre a câmara de forno 110 e os canais de captação e do tubo vertical 116 e 117 e as diferenças na temperatura entre o ar na câmara de forno 110 e o ar nos canais de captação e do tubo vertical 116 e 117 podem, algumas vezes, resultar na rachadura destes tijolos. Outras superfícies no sistema também podem ser suscetível à rachadura. Por exemplo, uma superfície da única chaminé 118 também pode rachar ou de outro modo quebrar devido a uma variedade de razões descritas nesta invenção. Tais rachaduras podem ser particularmente incômodas para a operação do sistema porque elas podem conectar liquidamente o ambiente externo e o interior do sistema. Porque o sistema é configurado para operar sob uma pressão negativa e não inclui um dispositivo configurado para controlar o fluxo de ar através das rachaduras, tais rachaduras podem permitir que o ar descontrolado flua no sistema.
[032] A FIG. 2 é uma vista isométrica, parcialmente cortada da única chaminé 200. A única chaminé 200 pode incluir uma superfície 202 (por exemplo, um piso) posicionada no topo de uma folha metálica ondulada 206, que por sua vez pode ser posicionada em uma pluralidade de feixes 208. A única chaminé 200 também pode incluir uma ou mais paredes 210 que se estendem geralmente para cima para sustentar o forno (não mostrado). Em algumas modalidades, a única chaminé 200 também pode incluir uma ou mais paredes divisórias (por exemplo, paredes divisórias 118a) que criam um caminho de fluxo de gás em serpentina através da única chaminé 200 (ver, por exemplo, FIG. 1). Em algumas modalidades, a superfície 202 pode ser um chapa fundível de material refratário. Por exemplo, a superfície pode compreender, sílica, alumina, e/ou outros materiais adequados. Não obstante do material, uma ou mais rachaduras 204 podem se formar na superfície 202. Em algumas modalidades, uma ou mais rachaduras podem se estender de uma primeira borda externa da superfície 202 para uma segunda borda interna da superfície 202, conectando liquida- mente desse modo o ambiente externo à única chaminé negativamente pressurizada 200. Porque o sistema opera sob uma pressão negativa, o ar do ambiente externo pode ser puxado para dentro ou de outro modo entrar na única chaminé 200 através de uma ou mais rachaduras 204. Isto pode ser problemático, por exemplo, porque pode tornar mais desafiador manter uma pressão negativa dentro do sistema, tornar desafiador manter uma temperatura adequada para carvão de coque, e/ou afetar adversamente a qualidade de coque produzido pelo sistema.
[033] A FIG. 3A é uma vista frontal de uma única chaminé 300. A única chaminé 300 pode ser geralmente similar à única chaminé 200. Como ilustrado, a única chaminé 300 inclui uma superfície 302 (por exemplo, um piso) e duas paredes 310. As paredes 310 podem ser paredes laterais ou paredes divisórias, como descrito acima com respeito às FIGS. 1 e 2. A superfície 302 pode ter uma ou mais rachaduras 304. As rachaduras 304 podem conectar liquidamente um ambiente externo com o interior da única chaminé 300, permitindo desse modo que o ar externo vazes para dentro (ou para fora) do sistema. Em outras modalidades, as rachaduras 304 não se estendem completamente através da superfície 302 mas, não obstante, podem ser remendadas ou de outro modo tratadas. As rachaduras 304 podem se formar em uma variedade de padrões por toda a superfície 302. Por exemplo, as rachaduras 304 podem ser localizadas apenas em uma primeira região da superfície 302, enquanto uma segunda região da superfície 302 permanece sem rachaduras. Em outros exemplos, as rachaduras 304 podem se formar geralmente através da superfície inteira 302. As rachaduras 304 também podem se formar em duas regiões: uma primeira região tendo uma densidade mais alta de rachaduras e uma segunda região tendo uma densidade mais baixa de rachaduras.
[034] As FIGS. 3B e 3C ilustram um remendo aplicado sobre a superfície 302 (por exemplo, uma chapa fundível) e configurado de acordo com as modalidades da presente tecnologia. Mais especificamente, uma substância 320 é aplicada sobre a superfície 302 tendo uma ou mais rachaduras 304. A substância 320 age como um remendo e/ou vedação para reduzir o fluxo de ar através de uma ou mais rachaduras 304. Na FIG. 3B, a substância 320 é mostrada como aplicada sobre a superfície 302, com um canto da substância 320 enrolado para mostrar uma ou mais rachaduras 304 que são cobertas quando a substância 320 é completamente implantada. A FIG. 3C ilustra a substância 320 completamente implantada sobre uma ou mais rachaduras 304. Como representado na FIG. 3C, a substância 320 pode cobrir geralmente a superfície inteira 302 (por exemplo, que se estende entre as paredes 310). Em outras modalidades, entretanto, a substância 320 apenas cobre uma porção da superfície 302. Por exemplo, onde existe uma única região da superfície 302 que tem rachaduras, a substância 320 pode ser aplicada sobre esta única região, enquanto regiões não rachadas não são cobertas com a substância 320. Em modalidades onde uma borda da substância 320 se estende para uma parede 310 que se estende da superfície 302, a borda da substância 320 pode ser opcionalmente vedada à parede 310. Por exemplo, se a substância 320 se estende entre duas paredes 310, uma primeira borda da substância 320 pode ser vedada à primeira parede 310, e uma segunda borda da substância 320 pode ser vedada a uma segunda parede 310. Isto pode reduzir ainda mais um fluxo de ar através de uma ou mais rachaduras 304 e/ou ancorar o remendo no lugar. Em algumas modalidades, a substância 320 compreende um material que pelo menos parcialmente se liga à superfície 302 para ancorar o remendo no lugar.
[035] A substância 320 pode ser qualquer substância de alta temperatura (por exemplo, um material refratário adequado para o uso em ambientes de alta temperatura) configurados para pelo menos parcialmente reduzir um fluxo de ar através de uma ou mais rachaduras 304 quando instalado sobre ou dentro de uma ou mais rachaduras 304. A substância 320 pode pelo menos parcialmente vedar uma ou mais rachaduras 304, pode vedar uma ou mais rachaduras 304, pode de outro modo bloquear o fluxo de ar através de uma ou mais rachaduras 304, e/ou pode reduzir uma pressão diferencial através de uma ou mais rachaduras 304, reduzindo desse modo a quantidade de fluxo de ar na única chaminé 300. Por exemplo, a substância 320 pode reduzir o gás ou o fluxo de ar através das rachaduras 304 em 90 % ou mais, 80 % ou mais, 70 % ou mais, 60 % ou mais, 50 % ou mais, etc. A substância 320 pode ser parcialmente impermeável e/ou impermeável para pelo menos parcialmente bloquear o fluxo de ar através das rachaduras 304 e/ou mudar um diferencial de pressão através da rachadura 304. Em algumas modalidades, a substância 320 é flexível ou pelo menos parcialmente flexível. Por ser flexível ou pelo menos parcialmente flexível, a substância 320 pode reter seu efeito de vedação mesmo se a rachadura 304 expande e/ou a superfície 302 desloca. Como previamente observado, a substância 320 também pode ser adequada para o uso em altas temperaturas. Por ser adequada para altas temperaturas, a substância 320 pode reter suas propriedades no ambiente de coqueificação. Por exemplo, em algumas modalidades, a substância 320 é adequada para o uso em temperaturas de 100 graus Celsius ou mais alta, 500 graus Celsius ou mais alta, 1.000 graus Celsius ou mais alta, e/ou 1.500 graus Celsius ou mais alta.
[036] Consequentemente, a substância 320 pode compreender uma variedade de materiais. Por exemplo, a substância 320 pode ser um material cerâmico de alta temperatura, tal como um papel cerâmico de alta temperatura, uma manta cerâmica de alta temperatura, uma pulverização cerâmica de alta temperatura, ou uma cerâmica fluível. Cerâmicas adequadas de alta temperatura incluem um material cerâmico configurado para reduzir o fluxo de ar através de uma ou mais rachaduras quando aplicado sobre ou dentro das rachaduras. Cerâmicas adequadas incluem, mas não são limitadas a, mantas de lã, papéis, e pulverizações de silicato de alumina tais como Kaowool®, Cerablanket®, Cerachem®, Cerachrome®, e Fiberfrax®. A substância de alta temperatura também pode ser um polímero fluível, um polímero de alta temperatura, um material de sílica, um material de fibra de vidro, um pó configurado para coagular, um vapor configurado para coagular, tijolo isolado de fornalha, um material fibroso, um revestimento flexível, um revestimento duro, um selante, e/ou qualquer outra substância adequada e/ou combinações dos mesmos. Ainda outros materiais adequados incluem mantas de fibra policristalina e mantas com baixo teor de fibra biopersistente.
[037] A substância 320 pode ser aplicada à superfície 302 através de qualquer meio adequado. Por exemplo, a substância 320 pode ser injetada (por exemplo, pulverizada), fundida, pintada, vertido, laminada, ou de outro modo aplicada à superfície 302. Por exemplo, em algumas modalidades, a substância 320 é uma manta ou papel cerâmicos de alta temperatura que podem ser laminados ou de outro modo aplicados a uma superfície tendo uma ou mais rachaduras. Em outras modalidades, a substância 320 é um material líquido, material fluível, pó, vapor, pulverização, ou semelhantes, e pode ser injetada dentro ou sobre uma ou mais rachaduras 304.
[038] A substância 320 pode ser aplicada a partir de qualquer lado da rachadura (por exemplo, do lado externo da rachadura ou do lado interno da rachadura). Por exemplo, a substância 320 pode ser aplicada abaixo da superfície 302 (não mostrado), tal como abaixo dos feixes do espaço de ar que sustentam a única chaminé 300 (por exemplo, feixes de espaço de ar 208 na FIG. 2) ou do exterior de uma coroa de forno (por exemplo, coroa 113 na FIG. 1). Sem desejar estar ligado pela teoria, espera-se que aplicar o remendo de uma superfície externa da única chaminé 300, tal como entre os feixes de espaço de ar, permite o uso de vários materiais flexíveis e impermeáveis (por exemplo, selantes poliméricos) que não podem, de modo algum, ser usados dentro da única chaminé 300 por causa das altas temperaturas encontradas dentro da única chaminé 300. Em algumas modalidades, quando da aplicação da substância 320 do lado externo da rachadura em uma forma móvel (por exemplo, gasosa, vaporizada, liquefeita, etc.), a substância 320 será puxada para dentro da rachadura por intermédio do diferencial de pressão negativa entre o ambiente externo e o sistema interno. Uma vez nas rachaduras, a substância 320 pode endurecer ou de outro modo coagular, vedando desse modo as rachaduras e/ou reduzindo o fluxo de ar através das rachaduras. Além disso, qualquer um dos materiais que são adequados para o uso como substância 320 e descritos nesta invenção pode ser aplicado no lado externo ou a partir do mesmo, no lado interno a partir do mesmo, ou tanto sobre o lado externo quanto interno ou a partir dos mesmos. Como pode ser avaliado por um técnico no assunto, o material da substância pode ser baseado pelo menos em parte no local das rachaduras, no desejo de ter um remendo interno ou externo, e no método para aplicar a substância 320 (por exemplo, injeção, pulverização, laminação, etc.). Por exemplo, se um usuário deseja injetar a substância 320 sobre a superfície 302, o usuário pode selecionar um material fluível. Se um usuário deseja laminar a substância 320 sobre a superfície 302, o usuário pode selecionar um papel ou material semelhante à manta. Em algumas modalidades, a substância específica também pode ditar como e onde o remendo é aplicado.
[039] Sem desejar estar ligado pela teoria, espera-se que os remendos descritos nesta invenção possam, em algumas modalidades, ser aplicados sem interromper a operação da coqueria (isto é, sem desligar a coqueria). Em particular, porque os vários remendos descritos nesta invenção podem ser aplicados em altas temperaturas, a presente tecnologia permite que um usuário injete ou de outro modo aplique um remendo a uma ou mais rachaduras durante o processo de coqueificação (por exemplo, usando um lança resfriada em água e/ou um tubo longo inserido na câmara desejada). Não ter que desligar a coqueria para reparar as rachaduras/vazamentos pode, entre outras coisas, reduzir o custo do reparo de rachaduras ou vazamentos, evitar uma interrupção na produção do coque, e/ou evitar causar dando aos fornos evitando-se que uma temperatura caia abaixo de um valor termicamente estável em volume. Em outras modalidades, um ou mais fornos podem ser desligados enquanto o restante dos fornos permanece ligado (isto é, operacional). Em algumas modalidades, os remendos descritos nesta invenção são aplicados a uma superfície em uma temperatura operacional. Em algumas modalidades, os remendos descritos nesta invenção são aplicados enquanto mantendo uma temperatura dentro de uma ou mais regiões da coqueria (por exemplo, dentro dos fornos de coque e/ou única chaminé) de 100 graus Celsius ou mais alta, 500 graus Celsius ou mais alta, 1.000 graus Celsius ou mais alta, 1.200 graus Celsius ou mais alta, e/ou 1.500 graus Celsius ou mais alta. Em ainda outras modalidades, os remendos descritos nesta invenção podem ser apli-cados a uma coqueria durante a construção inicial da instalação.
[040] Algumas modalidades da presente tecnologia incluem ainda tratar a substância 320 com um enrijecedor e/ou selante. Quando aplicado, o enrijecedor pode reduzir a permeabilidade da substância 320, reduzindo desse modo o fluxo de ar através de uma ou mais rachaduras. Por exemplo, se a substância 320 for Kaowool®, um enrijecedor Kaowool® pode ser aplicado para diminuir a permeabilidade da substância 320. O enrijecedor pode ser aplicado separadamente da substância 320 ou concomitante com a substância 320. Em algumas modalidades, o enrijecedor é misturado com a substância 320 antes que a substância 320 seja aplicada sobre uma ou mais rachaduras 304. Além do enrijecedor ou no lugar do mesmo, algumas modalidades da presente tecnologia incluem ainda aplicar um revestimento selante refratário sobre a substância 320.
[041] Consequentemente, a substância de alta temperatura também pode ser um material em camadas. Por exemplo, a substância de alta temperatura pode incluir duas, três, quatro, ou mais camadas. As camadas podem compreender a mesma substância ou diferente, ou uma combinação das mesmas substâncias e/ou diferen- tes. Cada camada pode compreender, por exemplo, um papel cerâmico de alta temperatura, uma manta cerâmica de alta temperatura, uma pulverização cerâmica de alta temperatura, uma cerâmica fluível, um polímero fluível, um polímero de alta temperatura, um material de sílica, um pó configurado para coagular, um vapor configurado para coagular, tijolo isolado de fornalha, um material fibroso, um revestimento flexível, um revestimento duro, um selante, ou qualquer outra substância adequada e/ou combinações dos mesmos. Por exemplo, em uma modalidade tendo duas camadas, a primeira camada (por exemplo, a camada em justaposição com a superfície rachada) é uma manta cerâmica de alta temperatura, papel cerâmico de alta temperatura, ou uma pulverização cerâmica de alta temperatura flexíveis, e a segunda camada é tijolo isolado de fornalha. Em uma outra modalidade, a primeira camada é uma substância flexível injetável, e a segunda camada é um revestimento duro que pode agir como um selante refratário. Em algumas modalidades, as várias camadas são combinadas em um material em camadas unitárias antes de serem implantadas sobre a superfície rachada. Em outras modalidades, camadas únicas podem ser sequencialmente implantadas, tal que uma primeira substância seja implantada sobre a superfície rachada e uma segunda substância seja subsequentemente implantada sobre a primeira substância. As FIGS. 4A a 7C, descritas abaixo, descrevem várias configurações de uma cobertura de alta temperatura em camadas. Um técnico no assunto reconhecerá uma variedade de configurações potenciais de disposição em camadas com base nas revelações nesta invenção. Tais configurações estão dentro do escopo da presente tecnologia.
[042] As FIGS. 4A e 4B ilustram uma modalidade da presente tecnologia incluindo uma única chaminé 400, uma superfície 402, um remendo de alta temperatura 420, e uma ou mais rachaduras 404 que se estendem sob o remendo de alta temperatura 420. A FIG. 4A é uma vista isométrica da única chaminé 400 com uma vista em corte parcial do remendo de alta temperatura 420, e a FIG. 4B é uma vista em seção transversal da única chaminé 400 com o remendo de alta temperatura 420. Como descrito, o remendo de alta temperatura 420 inclui uma primeira camada ou substância 422 em justaposição com a superfície 402, e uma segunda camada ou substância 424 posicionada sobre a primeira camada 422, tal que a primeira camada 422 está entre a superfície 402 e a segunda camada 424. O remendo de alta temperatura 420 é mostrado em uma vista em corte parcial para ilustrar que a primeira camada 422 está abaixo da segunda camada 424 (por exemplo, entre a superfície 402 e a segunda camada 424). Entretanto, a primeira camada 422 pode se estender para cobrir completamente as rachaduras 404, e a segunda camada 424 pode se estender para cobrir toda a primeira camada 422. Embora descrita como camadas separadas, a primeira substância 422 e a segunda substância 424 não necessariamente formam camadas separadas em algumas modalidades. Ao contrário, em algumas modalidades, a primeira substância 422 e a segunda substância 424 podem misturar entre si para formar o remendo 420.
[043] Como discutido acima, a primeira camada 422 e a segunda camada 424 podem ser do mesmo material ou diferente. Cada camada pode compreender, por exemplo, um papel cerâmico de alta temperatura, uma manta cerâmica de alta temperatura, uma pulverização cerâmica de alta temperatura, uma cerâmica fluível, um polímero fluível, um polímero de alta temperatura, um material de sílica, um pó configurado para coagular, um vapor configurado para coagular, tijolo isolado de fornalha, um material fibroso, um revestimento flexível, um revestimento duro, um selante, ou qualquer outra substância adequada e/ou combinações dos mesmos. Por exemplo, em uma modalidade, a primeira camada 422 é um material cerâmico de alta temperatura e a segunda camada 526 é tijolo isolado de fornalha. Em algumas modalidades, a primeira camada 422 é uma camada flexível e a segunda camada 526 é um revestimento duro ou camada rígida. Por exemplo, a primeira camada 422 pode ser uma mistura Kaowool® que é injetada sobre a superfície 402. A segunda camada 424 pode ser tijolo e/ou um enrijecedor que é subsequentemente aplicado sobre a primeira camada 422.
[044] As FIGS. 5A e 5B ilustram uma outra modalidade da presente tecnologia incluindo uma única chaminé 500, uma superfície 502, uma ou mais rachaduras 504 na superfície, e um remendo de alta temperatura 520 aplicado sobre uma ou mais rachaduras. A FIG. 5A é uma vista isométrica da única chaminé 500 com uma vista em corte parcial do remendo de alta temperatura 520, e a FIG. 5B é uma vista em seção transversal da única chaminé 500 com o remendo de alta temperatura 520. Como descrito, o remendo de alta temperatura 520 inclui uma primeira camada ou substância 522 em justaposição com a superfície 502, uma segunda camada ou substância 524 posicionada no topo da primeira camada 522, e uma terceira camada ou substância 526 posicionada no topo da segunda camada 524, tal que a segunda camada 524 esteja entre a primeira camada 522 e a terceira camada 526. O remendo de alta temperatura 520 é mostrado em uma vista em corte parcial para ilustrar que a primeira camada 522 está abaixo da segunda camada 524, e que a segunda camada 524 está abaixo da terceira camada 526. Entretanto, em certas modalidades, a terceira camada 526 e a segunda camada 524 se estenderão para a borda frontal da primeira camada 522, tal que a primeira camada 522, segunda camada 524, e terceira camada 526 cubram geralmente a mesma área de superfície da superfície 502. Em outras modalidades, a primeira camada 522, segunda camada 524, e terceira camada 526 podem ser sobrepostas mas coordenadas, tal que a primeira camada 522, segunda camada 524, e terceira camada 526 cubram a sobreposição mas diferentes áreas de superfície da superfície 502.
[045] Como discutido acima, a primeira camada 522, a segunda camada 524, e a terceira camada 526 podem ser do mesmo material ou diferente. Cada camada pode compreender, por exemplo, um papel cerâmico de alta temperatura, uma manta cerâmica de alta temperatura, uma pulverização cerâmica de alta temperatura, uma cerâmica fluível, um polímero fluível, um polímero de alta temperatura, um material de sílica, um pó configurado para coagular, um vapor configurado para coagular, tijolo isolado de fornalha, um material fibroso, um revestimento flexível, um revestimento duro, um selante, ou qualquer outra substância adequada e/ou combinações dos mesmos. Por exemplo, em uma modalidade, a primeira camada 522 e a terceira camada 526 são uma manta cerâmica de alta temperatura, e a segunda camada 524 é um material de sílica.
[046] As FIGS. 6A e 6B ilustram uma outra modalidade da presente tecnologia incluindo uma única chaminé 600, uma superfície 602, uma ou mais rachaduras 604 na superfície, e um remendo de alta temperatura 620 aplicado sobre uma ou mais rachaduras. A FIG. 6A é uma vista isométrica da única chaminé 600 com uma vista em corte parcial do remendo de alta temperatura 620, e FIG. 6B é uma vista em seção transversal da única chaminé 600 com o remendo de alta temperatura 620. Como descrito, o remendo de alta temperatura 620 inclui uma primeira camada ou substância 622 em justaposição com a superfície 602, uma segunda camada ou substância 624 posicionada na primeira camada 622, uma terceira camada ou substância 626 posicionada na segunda camada 624, e uma quarta camada ou substância 628 posicionada na terceira camada 626. O remendo de alta temperatura 620 é mostrado em uma vista em corte parcial para ilustrar que a primeira camada 622 está abaixo da segunda camada 624, que a segunda camada 624 está abaixo da terceira camada 626, e que a terceira camada 626 está abaixo da quarta camada 628. Entretanto, em certas modalidades, a quarta camada 628, terceira camada 626, e segunda camada 624 se estenderão para a borda frontal da primeira camada 622, tal que a primeira camada 622, segunda camada 624, terceira camada 626, e quarta camada 628 cubram geralmente a mesma área de superfície da superfície 602. Em outras modalidades, a primeira camada 622, segunda camada 624, terceira camada 626, e quarta camada 628 podem ser sobrepostas mas coordenadas, tal que a primeira camada 622, segunda camada 624, terceira camada 626, e quarta camada 628 cubram a sobreposição mas diferentes áreas de superfície da superfície 602.
[047] Como discutido acima, a primeira camada 622, a segunda camada 624, a terceira camada 626, e a quarta camada 628 podem ser do mesmo material ou diferente. Cada camada pode compreender, por exemplo, um papel cerâmico de alta temperatura, uma manta cerâmica de alta temperatura, uma pulverização cerâmica de alta temperatura, uma cerâmica fluível, um polímero fluível, um polímero de alta temperatura, um material de sílica, um pó configurado para coagular, um vapor configurado para coagular, tijolo isolado de fornalha, um material fibroso, um revestimento flexível, um revestimento duro, um selante, ou qualquer outra substância adequada e/ou combinações dos mesmos.
[048] As FIGS. 7A a 7C ilustram ainda uma outra modalidade da presente tecnologia. Na FIG. 7A, uma primeira substância 722 foi aplicada sobre uma primeira região da superfície 702 tendo uma alta densidade de rachaduras. A primeira substância 722 pode ser qualquer substância de alta temperatura revelada nesta invenção e configurada para reduzir um fluxo de ar através de uma ou mais rachaduras. O pré- tratamento de uma ou mais rachaduras na região de alta densidade com uma primeira substância 724 pode aumentar a redução no fluxo de ar através das rachaduras quando uma segunda substância 724 é aplicada sobre a primeira substância 722. Na FIG. 7B, uma segunda substância 724 foi aplicada sobre a primeira substância 722. Diferentemente da primeira substância 722, a segunda substância 724 cobre a superfície inteira 702. A segunda substância 724 pode ser qualquer substância de alta tem-peratura revelada nesta invenção e configurada para reduzir um fluxo de ar através de uma ou mais rachaduras. A FIG. 7C é uma vista em seção transversal da primeira substância 722 e da segunda substância 724, descrevendo que a primeira substância 722 pode se estender abaixo e ao longo de um comprimento da segunda substância 724. Em algumas modalidades, a primeira substância 722 é aplicada sobre a superfície inteira 702, e a segunda substância 724 é aplicada apenas à primeira região da superfície 702 tendo a alta densidade de rachaduras.
[049] As FIGS. 8A e 8B ilustram uma outra modalidade da presente tecnologia. Nas FIGS. 8A e 8B, uma pluralidade de divisores 812 se estende para cima da superfície 802, dividindo a única chaminé 800 em várias regiões. As regiões são liqui- damente conectadas e, quando o sistema de coque está operando, direcionar o gás de combustão em uma via de serpentina abaixo do forno de coque. Como ilustrado na FIG. 8A, uma ou mais rachaduras 804 podem se formar entre a pluralidade de divisores 812. Como descrito com respeito às FIGS. 2 a 7 acima, as rachaduras 804 podem permitir que um fluxo de ar entre em um ambiente externo e na única chaminé 800. Consequentemente, a FIG. 8B ilustra uma substância 820 instalada sobre uma ou mais rachaduras 804 e que se estende entre dois divisores 812. Em algumas mo-dalidades, a substância 820 pode se estender de uma borda de um divisor para uma segunda borda de um divisor. Em outras modalidades, a substância 820 pode apenas cobrir uma região da superfície 302 tendo uma ou mais rachaduras. A substância 820 pode ser qualquer substância descrito acima com respeito às FIGS. 3 a 7. Por exemplo, a substância 820 pode ser um material cerâmico de alta temperatura, tal como um papel cerâmico de alta temperatura, uma manta cerâmica de alta temperatura, uma pulverização cerâmica de alta temperatura, ou uma cerâmica fluível. A substância 820 também pode ser um polímero fluível, um polímero de alta temperatura, um material de sílica, um pó configurado para coagular, um vapor configurado para coagular, tijolo isolado de fornalha, um material fibroso, um revestimento flexível, um revestimento duro, um selante, ou qualquer outra substância adequada. Além disso, a subs-tância 820 pode incluir duas, três, quatro, ou mais camadas. Cada camada pode ser da mesma substância ou diferente. Cada camada pode compreender, por exemplo, um papel cerâmico de alta temperatura, uma manta cerâmica de alta temperatura, uma pulverização cerâmica de alta temperatura, uma cerâmica fluível, um polímero fluível, um polímero de alta temperatura, um material de sílica, um pó configurado para coagular, um vapor configurado para coagular, tijolo isolado de fornalha, um material fibroso, um revestimento flexível, um revestimento duro, um selante, ou qualquer outra substância adequada e/ou combinações dos mesmos.
[050] As FIGS. 9A e 9B ilustram uma outra aplicação das modalidades da presente tecnologia. A FIG. 9A é uma vista de cima e vista lateral de porções do túnel comum 102, ilustradas previamente na FIG. 1. Como ilustrado, o túnel comum 102 é um duto geralmente cilíndrico que tem porções de túnel consecutivas 931. O túnel comum 102 pode incluir ainda uma ou mais juntas 932. As juntas 932 podem definir interfaces entre porções de túnel consecutivas 931. Em algumas modalidades, uma ou mais das juntas são juntas flexíveis 933. As juntas flexíveis 933 podem ser configuradas para flexionar em resposta às tensões no túnel 102. Como usado neste contexto, “flexão” do túnel 102 inclui o movimento de porções do túnel adjacentes 931 com respeito uma à outra em uma maneira axial, rotacional, e/ou curvada. Não obstante desta flexão, as porções do túnel 102 ainda podem ser suscetíveis à rachadura ou formação de outros vazamentos. Em algumas modalidades, os comprimentos das porções do túnel 931 entre as juntas 932 é aproximadamente de dez a cem pés. Em algumas modalidades, o túnel comum 102 ou outro túnel/conduto inclui uma junta 932 ou junta flexível 933 em um máximo de a cada quinze pés, a cada vinte pés, a cada trinta pés, a cada quarenta e cinco pés, a cada sessenta pés, a cada noventa pés, e/ou a cada cem pés. Em algumas modalidades, uma ou mais braçadeiras 934 podem ser usadas para sustentar o túnel 102. As braçadeiras 934 podem ser posicionadas ao longo do comprimento do túnel 102 sob as juntas 932 e/ou entre as juntas 932. Certos aspectos do túnel 902 podem ser geralmente similares a certos aspectos dos túneis comuns descritos no Pedido de Patente Provisório U.S. No 62/786.157, a revelação do qual foi previamente incorporada por referência nesta invenção.
[051] A FIG. 9B é uma vista em seção transversal longitudinal do túnel 102 tomada ao longo do eixo rotulado 9B na FIG. 9A. Como mais bem ilustrado na FIG. 9B, o túnel 102 inclui o elemento estrutural alongado e/ou tubular 935 tendo uma superfície externa 937. Uma superfície interna do elemento estrutural 935 define um lú- men 939 para receber gases dos fornos 101 e/ou única chaminé 118 por intermédio dos dutos de captação 103 (FIG. 1). Como ilustrado, uma ou mais rachaduras 904 podem se formar no elemento estrutural 935. Se a rachadura 904 se estender entre a superfície externa 937 e o lúmen interno 939, a rachadura 904 pode permitir que o ar ambiente entre no túnel 102 e/ou os gases escapem do túnel. Como descrito detalhadamente nesta invenção, permitir que o ar flua no sistema em uma maneira descontrolada pode, entre outras coisas, afetar adversamente o processo de fabricação de coque. Consequentemente, a presente tecnologia fornece uma substância 920 que pode ser aplicada como um remendo para vedar a rachadura 904. Como descrito detalhadamente nesta invenção, a substância 920 pode compreender uma substância de alta temperatura configurada para reduzir um fluxo de ar através da rachadura 904. Embora ilustrado como sendo aplicada em uma superfície interna do túnel 102, a substância 920 também pode ser aplicada na superfície externa 937 e/ou pode ser injetada, pulverizada, ou de outro modo aplicada dentro da rachadura 904 propriamente dita. Adicionalmente, embora não mostrado, vazamentos também podem se formar nas juntas 932 ou adjacente às mesmas. Consequentemente, a substância 920 pode ser aplicada nas juntas 932 para reduzir e/ou impedir o fluxo de ar através de vazamentos nas juntas 932.
[052] A substância 920 pode compreender uma variedade de materiais (por exemplo, qualquer um dos materiais descritos acima). Por exemplo, a substância 920 pode ser um material cerâmico de alta temperatura, tal como um papel cerâmico de alta temperatura, uma manta cerâmica de alta temperatura, uma pulverização cerâmica de alta temperatura, e/ou uma cerâmica fluível. Cerâmicas adequadas de alta temperatura incluem um material cerâmico configurado para reduzir o fluxo de ar através de uma ou mais rachaduras quando aplicadas sobre ou dentro das rachaduras. Cerâmicas adequadas incluem, mas não são limitadas a, mantas de lã, papéis, e pulverizações de silicato de alumina tais como Kaowool®, Cerablanket®, Cerachem®, Cerachrome®, e Fiberfrax®. A substância de alta temperatura também pode ser um polímero fluível, um polímero de alta temperatura, um material de sílica, um pó configurado para coagular, um vapor configurado para coagular, tijolo isolado de fornalha, um revestimento flexível, um material fibroso, um revestimento duro, um selante, e/ou qualquer outra substância adequada, e/ou combinações dos mesmos. Outros materiais adequados incluem mantas de fibra policristalina e mantas com baixo teor de fibra biopersistente. Adicionalmente, a substância 920 pode ser disposta em camadas, como descrito acima com respeito às FIGS. 4A a 7C.
[053] Como pode ser avaliado a partir das acima modalidades, uma substância de alta temperatura ou remendo de acordo com a presente tecnologia podem incluir uma variedade de camadas de composições variadas, e podem ser instalados sobre uma variedade de regiões em uma superfície tendo uma ou mais rachaduras. Portanto, a presente tecnologia não é limitada às combinações explícitas reveladas nesta invenção. Ao contrário, um técnico no assunto reconhecerá a partir da revelação aqui que uma variedade de composições pode ser utilizada para construir um remendo de alta temperatura, em camadas de acordo com a presente tecnologia.
[054] Além disso, a partir da revelação acima, um técnico no assunto reconhecerá que a presente tecnologia pode ser utilizada para reduzir o fluxo de ar através de uma rachadura ou vazamento em uma variedade de superfícies em uma coqueria. Por exemplo, a presente tecnologia pode ser útil para tratar rachaduras ou vazamentos localizados em um piso da única chaminé, em uma coroa de forno, em um túnel comum, em um gerador de recuperação de calor vapor, em uma rampa de carrega- mento/expulsão, e/ou em qualquer local onde uma rachadura ou vazamento podem se formar. Os remendos descritos nesta invenção podem ser aplicados nas superfícies internas, externas, e/ou internas e externas das estruturas precedentes. A revelação acima, portanto, não limita a presente tecnologia à aplicação em superfícies explicitamente discutidas nesta invenção.
[055] Adicionalmente, embora principalmente descrito com respeito à fixação de rachaduras em coquerias configuradas para operar sob pressão negativa em relação ao ambiente externo, tal como coquerias de recuperação de calor, a presente tecnologia pode ser aplicada para fixar vazamentos em outros tipos de coquerias incluindo aquelas configuradas para operar sob pressão positiva, tal como coquerias de subprodutos e semelhantes. A redução de vazamentos em tais instalações usando a presente tecnologia pode, entre outras vantagens, (i) facilitar o maior controle sobre o processo de fabricação de coque, (ii) permitir que os fornos operam em uma temperatura mais alta, e/ou (iii) reduzir a pegada ambiental da coqueria reduzindo-se a quantidade de vazamento de gases não tratados do sistema.
[056] A presente tecnologia também pode ser aplicada para remendar vazamentos em sistemas exceto coquerias. Em particular, a presente tecnologia pode ser usada para remendar vazamentos em qualquer sistema que opera sob pressão negativa e/ou altas temperaturas. Por exemplo, a presente tecnologia pode ser usada para remendar vazamentos em sistemas de fornalha de processo, sistemas de combustão, sistemas purificadores de pirotecnia, e semelhantes.
[057] Do mesmo modo, a presente tecnologia pode ser utilizada para reduzir o fluxo de ar através de uma rachadura ou vazamento em qualquer superfície que passa por expansão térmica e/ou contração térmica. Em tais modalidades, a substância de remendo pode ser estrategicamente selecionada para ter flexibilidade aumentada para explicar a expansão e/ou contração. Em algumas modalidades, a superfície é uma superfície metálica, e a substância de remendo fornece um “revestimento metálico” que impede o fluxo de ar indesejado através de juntas ou outros vazamentos na superfície metálica. Em algumas modalidades, a substância aplicada como um remendo sobre a superfície metálica pode ser opcionalmente presa no lugar. Em outras modalidades, a substância aplicada como um remendo é pelo menos parcialmente de auto-ancoragem.
[058] Em algumas modalidades, a presente tecnologia pode ser usada como uma medida preventiva. Por exemplo, remendos de acordo com a presente tecnologia podem ser aplicado sobre rachaduras que não completamente se estendem através de uma superfície e portanto, não permitem que os gases fluam entre dois ambientes separados em qualquer lado da superfície. Além disso, remendos podem ser aplicados a outras áreas, tais como juntas conectivas, que podem ser propensas a vazamento. Em algumas modalidades, os remendos podem ser aplicados durante a construção inicial de uma coqueria.
[059] A presente tecnologia também inclui métodos para reduzir um fluxo de ar através de uma ou mais rachaduras e/ou vazamentos em uma superfície de um sistema para carvão de coque. Os aspectos selecionados de vários métodos de acordo com a presente tecnologia são descritos abaixo com respeito às FIGS. 10 a 12. Entretanto, como um técnico no assunto avaliará, a presente tecnologia não é limitada aos aspectos explicitamente descritos nesta invenção. Ao contrário, a presente tecnologia abrange qualquer método adequado para implantar os remendos descritos nesta invenção.
[060] A FIG. 10 é um fluxograma de um método 1000 para reduzir um fluxo de ar através de uma ou mais rachaduras em uma superfície de um sistema configurado para carvão de coque sob uma pressão negativa. O método 1000 pode incluir identificar uma primeira região do sistema de coqueificação tendo uma ou mais rachaduras que permitem um fluxo de ar no sistema quando o sistema está sob uma pressão negativa (etapa do processo 1002). As rachaduras podem ser identificadas em várias maneiras diferentes. Por exemplo, as rachaduras podem ser identificadas observando-se que um forno de coque no sistema não opera em uma temperatura geralmente normal (por exemplo, funciona mais frio do que deveria). Isto pode indicar que ar descontrolado está vazando no sistema. As rachaduras também podem ser identificadas observando-se um nível reduzido de controle sobre a quantidade de ar que entra no sistema. Como previamente discutido com respeito à FIG. 1, o controle do fluxo de ar e pressão dentro do forno de coque pode ser importante para a operação eficiente do ciclo de coqueificação e portanto, os fornos de coque podem incluir uma ou mais entradas de ar que permitem o ar nos fornos de coque. Importantemente, cada entrada de ar inclui um umidificador de ar que pode ser posicionado em qualquer número de posições entre completamente aberta e completamente fechada para variar a quantidade de fluxo primário de ar no forno de coque. Quando ar descontrolado está fluindo no sistema através das rachaduras, o controle sobre o ar que entra no sistema pode ser reduzido. Ainda uma outro mecanismo potencial para identificar rachaduras é usar um teste detector de vazamento por traçador gasoso (por exemplo, um teste por traçador de pulso) ou um teste de bomba de fumaça. As modalidades de um teste detector de vazamento por traçador gasoso são descritas no Pedido de Patente Provisório U.S. No 62.785.728 intitulado “Gaseous Tracer Leak Detection”, depositado em 28 de dezembro de 2018, a revelação do qual foi previamente incorporada por referência nesta invenção. Em um teste detector de vazamento por traçador gasoso, um traçador gasoso é pulverizado sobre uma superfície externa do sistema que tem potenciais vazamentos. A concentração do traçador gasoso depois é medida dentro do sistema em um local a jusante do sítio de potencial vazamento. Qualquer aumento na concentração da leitura do traçador gasoso indica que o traçador gasoso foi puxado para dentro do sistema através de uma ou mais rachaduras. Do mesmo modo, uma bomba de fumaça pode ser implantada, em que um usuário pode observar visualmente a fumaça ou gás colorido descarregados perto de uma superfície externa do sistema para ver se qualquer uma da fumaça ou do gás colorido são puxados para dentro do sistema. Ainda um outro método para identificar rachaduras é examinar o coque cozido no forno. Visto que uma rachadura pode reduzir a temperatura operacional e/ou criar uma temperatura irregular através do forno de coque, o coque pode não ser completamente cozido e/ou pode ser cozido irregularmente. Além disso, algum coque pode aderir ao piso do forno de coque ao ser empurrado para fora no final do ciclo de coqueificação. Ainda um outro método potencial para identificar rachaduras é identificar visualmente as rachaduras.
[061] O método 1000 continua aplicando-se uma primeira substância (por exemplo, uma substância cerâmica de alta temperatura) sobre pelo menos a primeira região contendo uma ou mais rachaduras (etapa do processo 1004). Como discutido acima com respeito às FIGS. 3 a 9, a substância cerâmica pode tomar uma variedade de configurações e pode compreender uma variedade de materiais. Aplicando-se a primeira substância cerâmica de alta temperatura, um fluxo de ar através de uma ou mais rachaduras é pelo menos parcialmente reduzido. O método 1000 opcionalmente continua aplicando-se um enrijecedor à primeira substância cerâmica de alta temperatura (etapa do processo 1006) e/ou aplicando-se uma segunda substância sobre a primeira substância cerâmica de alta temperatura (etapa do processo 1008).
[062] A FIG. 11 é um fluxograma de um método 1100 para controlar o ar des-controlado em um sistema para carvão de coque. O método 1100 inclui identificar uma ou mais rachaduras no sistema para carvão de coque, em que uma ou mais rachaduras permitem um fluxo de ar entre um ambiente externo e o sistema para carvão de coque (etapa do processo 1102). Qualquer uma das técnicas para identificar rachaduras descritas acima com respeito à FIG. 10, e quaisquer outras técnicas adequadas para detectar rachaduras em sistemas de coqueificação, podem ser utilizadas. O método 1100 continua aplicando-se uma primeira substância a pelo menos uma primeira região do sistema para carvão de coque que tem uma ou mais rachaduras (etapa do processo 1104). A primeira substância pode ser flexível, e pode ser qualquer substância identificada acima com respeito às FIGS. 3 a 9. Por exemplo, a primeira substância pode ser um papel cerâmico de alta temperatura, uma manta cerâmica de alta temperatura, uma pulverização cerâmica de alta temperatura, uma cerâmica fluível, um polímero fluível, um polímero de alta temperatura, um material de sílica, um pó configurado para coagular, um vapor configurado para coagular, ou tijolo isolado de fornalha. A primeira substância também pode ser um material em camadas compreendendo pelo menos duas camadas, em que cada camada compreende um papel cerâmico de alta temperatura, uma manta cerâmica de alta temperatura, uma pulverização cerâmica de alta temperatura, uma cerâmica fluível, um polímero fluível, um polímero de alta temperatura, um material de sílica, um pó, um vapor, tijolo isolado de fornalha, um revestimento flexível, um material fibroso, um revestimento duro, um selante, ou qualquer outra substância adequada, e/ou combinações dos mesmos. O método 1100 opcionalmente continua aplicando-se uma segunda substância sobre a primeira substância tal que a primeira substância está entre a primeira região e a segunda substância, desse modo reduzindo ainda mais um fluxo de ar através de uma ou mais rachaduras (etapa do processo 1106).
[063] A FIG. 12 é um fluxograma de um método 1200 para reparar uma superfície de uma coqueria que tem um ou mais vazamentos. O método 1200 começa identificando-se uma superfície de uma coqueria que está vazando (etapa do processo 1202). Em algumas modalidades, a superfície pode ser uma superfície que pelo menos parcialmente define uma câmara (por exemplo, uma única chaminé, um forno, um túnel, etc.). Qualquer uma das técnicas para identificar as rachaduras descritas acima com respeito à FIG. 10, e quaisquer outras técnicas adequadas para detectar rachaduras em sistemas de coqueificação, podem ser utilizadas. O método 1200 continua por injeção de uma substância de alta temperatura sobre a superfície de vazamento enquanto a coqueria permanece em operação (isto é, sem desligar a coqueria) (etapa do processo 1204). Consequentemente, a substância de alta temperatura pode ser aplicada à superfície quando a temperatura ambiente que circunda a superfície (por exemplo, a temperatura dentro da câmara) é de 100 graus Celsius ou mais alta, 500 graus Celsius ou mais alta, 1.000 graus Celsius ou mais alta, e/ou 1.500 graus Celsius ou mais alta. Como descrito em detalhe acima, a substância pode formar um remendo que pelo menos parcialmente veda ou de outro modo reduz o fluxo de ar através do vazamento. Opcionalmente, uma segunda substância pode ser aplicada à primeira substância, tal como um enrijecedor, um selante, etc. (etapa do processo 1206). A segunda substância pode afetar uma ou mais propriedades do remendo, tal como o tornando menos permeável. O remendo pode ser opcionalmente ancorado à superfície e/ou uma ou mais estruturas (por exemplo, paredes) adjacentes à superfície (etapa do processo 1208).
[064] Esta revelação não é intencionada a ser exaustiva ou a limitar a presente tecnologia às formas precisas reveladas nesta invenção. Embora modalidades específicas sejam reveladas nesta invenção para propósitos ilustrativos, várias modificações equivalentes são possíveis sem desviar da presente tecnologia, conforme os técnicos no assunto reconhecerão. Em alguns casos, estruturas e funções bem conhecidas não foram mostradas ou descritas em detalhe para evitar desnecessariamente obscurecer a descrição das modalidades da presente tecnologia. Embora as etapas dos métodos possam ser apresentadas nesta invenção em uma ordem particular, modalidades alternativas podem realizar as etapas em uma ordem diferente. Similarmente, certos aspectos da presente tecnologia revelada no contexto de modalidades particulares podem ser combinados ou eliminados em outras modalidades. Além disso, embora as vantagens associadas com certas modalidades da presente tecnologia possam ter sido reveladas no contexto destas modalidades, outras modalidades da presente tecnologia podem ter sido reveladas no contexto destas modali- dades, outras modalidades também podem exibir tais vantagens, e nem todas as modalidades precisam necessariamente exibir tais vantagens ou outras vantagens reveladas nesta invenção para cair dentro do escopo da tecnologia. Consequentemente, a revelação e tecnologia associada podem abranger outras modalidades não expressamente mostradas ou descritas nesta invenção.
[065] Por toda esta revelação, os termos no singular “um”, “uma”, e “o”, “a” incluem referentes no plural a menos que o contexto claramente indique de outro modo. Similarmente, a menos que a palavra “ou” é expressamente limitada para significar apenas um único item exclusivo dos outros itens em referência a uma lista de dois ou mais itens, então o uso de “ou” em uma tal lista deve ser interpretado como incluindo (a) qualquer item único na lista, (b) todos os itens na lista, ou (c) qualquer combinação de itens na lista. Adicionalmente, o termo “compreendendo” é usado completamente para significar incluindo pelo menos a(s) característica(s) relatada(s) tal que qualquer o maior número da mesma característica e/ou tipos adicionais de outras características não são excluídos. Referência nesta invenção a “uma modalidade” ou formulações similares significa que um aspecto, estrutura, operação, ou característica particulares descritos em relação à modalidade podem ser incluídos em pelo menos uma modalidade da presente tecnologia. Assim, os aparecimentos de tais frases ou formulações nesta invenção não estão necessariamente todos se referindo à mesma modalidade. Além disso, vários aspectos, estruturas, operações, ou características particulares podem ser combinados em qualquer maneira adequada em uma ou mais modalidades.

Claims (18)

1. Método para reparar um vazamento em um forno de coque de uma coque- ria, o forno de coque compreendendo um piso, portas opostas, paredes laterais opostas e uma câmara definida pelo piso, portas opostas e paredes laterais opostas, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: aplicar uma substância resistente a altas temperaturas sobre pelo menos uma porção de uma superfície do piso que inclui o vazamento, em que a substância resistente a altas temperaturas forma pelo menos parcialmente um remendo que reduz o fluxo de gases através do vazamento, é uma manta ou papel que compreende um perímetro que, quando aplicado sobre a superfície, é periférico ao vazamento e a substância resistente a altas temperaturas é aplicada na superfície enquanto a coqueria está operando.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a superfície pelo menos parcialmente define uma câmara, e em que a substância de alta temperatura é aplicada enquanto uma temperatura dentro da câmara está a 100 graus Celsius ou acima.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a superfície pelo menos parcialmente define uma câmara, e em que a substância de alta temperatura é aplicada enquanto uma temperatura dentro da câmara está a 1200 graus Celsius ou acima.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o remendo é pelo menos parcialmente flexível.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a substância resistente a altas temperaturas é uma segunda substância, o método compreendendo ainda, antes de aplicar a segunda substância resistente a altas temperaturas, aplicar uma primeira substância resistente a altas temperaturas ao vazamento que é diferente do que a segunda substância resistente a altas temperaturas.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a aplicação da primeira substância resistente a altas temperaturas compreende a injeção da primeira substância resistente a altas temperaturas na porção da superfície.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a substância resistente a altas temperaturas, quando aplicada sobre a superfície do piso, forma uma porção mais externa do piso.
8. Método de reparo da superfície de um forno de coque configurado para operar sob pressão negativa e tendo um piso de forno, uma câmara de forno e uma chaminé única, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: identificar uma porção de uma superfície do piso do forno tendo uma ou mais rachaduras, em que uma ou mais rachaduras criam um fluxo de ar descontrolado para dentro do forno de coque a partir da chaminé única; e aplicar uma substância resistente a altas temperaturas sobre pelo menos a porção da superfície do piso do forno com uma ou mais rachaduras, em que a substância resistente a altas temperaturas compreende uma manta ou papel com um perímetro que, quando aplicado sobre a superfície, é periférico a uma ou mais rachaduras, em que a aplicação da substância resistente a altas temperaturas reduz pelo menos parcialmente o fluxo de ar através de uma ou mais rachaduras.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a substância resistente a altas temperaturas, quando aplicada sobre a superfície do piso do forno, forma uma porção mais externa do piso e configurada para entrar em contato com o gás que flui através do forno de coque.
10. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a substância resistente a altas temperaturas é uma segunda substância resistente a altas temperaturas, o método compreendendo ainda a aplicação de uma primeira substância resistente a altas temperaturas que compreende um spray ou material fluido sobre uma ou mais rachaduras, em que a aplicação da segunda substância resistente a altas temperaturas compreende a aplicação da segunda substância resistente a altas temperaturas sobre a primeira substância resistente a altas temperaturas.
11. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que uma ou mais rachaduras são identificadas ao (i) observar que o forno de coque não opera a uma temperatura geralmente normal, (ii) observar um nível reduzido de controle sobre a quantidade de ar que entra no forno de coque, (iii) identificar visualmente uma ou mais rachaduras, (iv) usar um teste de detector de vazamento de marcador gasoso, (v) usar um teste de bomba de fumaça e/ou (vi) observar que o coque coqueado no forno não está totalmente cocado.
12. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a aplicação da substância resistente a altas temperaturas compreende a aplicação da substância resistente a altas temperaturas sem colocar o forno de coque offline.
13. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a substância resistente a altas temperaturas aplicada é um material flexível.
14. Método de controle de ar descontrolado em um sistema para carvão de coque, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: identificar uma ou mais rachaduras em um piso de forno do sistema para carvão de coque, em que uma ou mais rachaduras permitem um fluxo de ar entre um ambiente externo e uma estrutura dentro do sistema para carvão de coque; e aplicar uma primeira substância a pelo menos uma primeira região do piso do forno com uma ou mais rachaduras, em que a primeira substância é pelo menos parcialmente flexível e em que a primeira substância compreende uma manta ou papel com um perímetro que, quando aplicada à primeira região, é periférica a uma ou mais rachaduras; em que a aplicação da primeira substância ao piso do forno reduz pelo menos parcialmente o fluxo de ar através de uma ou mais rachaduras.
15. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a aplicação da primeira substância reduz um diferencial de pressão através de uma ou mais rachaduras.
16. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira substância é um papel cerâmico resistente a altas temperaturas, uma manta cerâmica resistente a altas temperaturas ou tijolo isolado para forno.
17. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira substância é um material em camadas compreendendo pelo menos duas camadas, em que cada camada compreende um papel cerâmico resistente a altas temperaturas ou uma manta cerâmica resistente a altas temperaturas.
18. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira substância, após ser aplicada na primeira região, é um material flexível.
BR112021012725-9A 2018-12-28 2019-12-27 Método para reparar um vazamento em um forno de coque de uma coqueria, método de reparo da superfície de um forno de coque configurado para operar sob pressão negativa e tendo um piso de forno, uma câmara de forno e uma chaminé única e método de controle de ar descontrolado em um sistema para carvão de coque BR112021012725B1 (pt)

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