BR212020018583U2 - Usina para tratamento térmico energeticamente eficiente de material a granel - Google Patents
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Abstract
trata-se de um método para tratamento térmico de material a granel, pelo qual o material a granel passa em pelo menos uma zona de secagem, uma zona de pré-aquecimento, uma zona de queima e zonas de resfriamento através de uma corrente de grelha móvel. a corrente da grelha móvel é capaz de girar na direção do movimento que compreende uma grelha móvel contínua com elos móveis. a mesma contém uma pluralidade de carros de grelha, cada um, consistindo em uma estrutura com rodas e hastes de grelha dispostas em barras transversais. o gás flui através dos carros da grelha e suas hastes da grelha de ou para dentro de caixas de vento. a partir de uma caixa de vento na zona de resfriamento, que é instalada para baixo de uma primeira caixa de vento da zona de resfriamento e que suga o meio de gás refrigerante, o gás refrigerante é recirculado através de um conduto de reciclagem com pelo menos um ventilador em uma caixa de vento da zona de secagem. na parte inferior do ventilador, partes do gás refrigerante são ramificadas por meio de um conduto de desvio e conduzidas de volta para a caixa de vento da primeira zona de resfriamento que sopra o meio de gás. o gás refrigerante no conduto de reciclagem e desvio é controlado com pelo menos uma válvula de controle de pressão, que permite a drenagem do gás refrigerante como uma exaustão.
Description
[0001] A invenção refere-se a uma usina de tratamento térmico de material a granel, em que o material a granel passa em pelo menos uma zona de secagem, uma zona de pré-aquecimento, uma zona de queima e uma zona de resfriamento através de uma corrente de grelha móvel que é capaz de girar na direção de movimento que compreende uma grelha móvel contínua com elos móveis, uma pluralidade de carros de grelha que consistem, cada um, em uma estrutura com rodas e hastes de grelha que são dispostas em barras transversais e com isso o gás flui através dos carros de grelha e suas hastes de grelha de ou para as caixas de vento, e com isso de uma caixa de vento na zona de resfriamento, que é instalada para baixo de uma primeira caixa de vento da zona de resfriamento e que suga o meio de gás refrigerante, o gás refrigerante é recirculado através de um conduto de reciclagem com pelo menos um ventilador em uma caixa de vento da zona de secagem.
[0002] Nas máquinas de queima ou sinterização de pelotas, o material a granel que será tratado como, por exemplo, minério de ferro, óxidos de ferro ou também minério de zinco, é carregado em carros de grelha. Esses carros de grelha consistem em uma estrutura que é dotada de rodas e consistindo em peças de extremidade e barras transversais, e barras de grelha que são dispostas entre as barras transversais. Uma pluralidade de tais carros de grelha forma uma corrente de carro de grelha contínua, que também é chamada de grelha móvel.
[0003] Na figura 1 , por exemplo, é mostrada uma máquina de queima de pelotas 1 para queimar pelotas de minério de ferro, em que aqui a presente invenção foi empregada. Em uma estação de alimentação antes de uma cobertura 2, o material a granel é carregado em carros de grelha 3 formando uma corrente de carro de grelha contínua, que é chamada de grelha móvel 4. Sob a cobertura 2, o material a granel que é transportado nos carros de grelha 3 passa por várias estações de tratamento térmico. Em detalhe, essas estações são
1. a zona de carregamento,
2. a primeira zona de secagem,
3. a segunda zona de secagem,
4. a zona de pré-queima,
5. a zona de queima,
6. a zona de pós-queima,
7. a zona de resfriamento e
8. a zona de saída.
[0004] Nessas zonas, os carros de grelha são carregados com o material, o material a granel é seco, pré- aquecido, aquecido e subsequentemente resfriado novamente. Nas estações de tratamento sob a cobertura 2, a grelha móvel é guiada em uma pista de transporte 5 de um transportador contínuo 6, em que os cilindros 7 dos carros de grelha 3 são guiados entre um guia de trilho interno 8 e um guia de trilho externo 9. O acionamento da grelha de deslocamento 4 é realizado através de uma roda de acionamento ou elevação 10 que é projetada como uma roda de engrenagem e se engata com seus espaços de dente (reentrâncias 11) nos cilindros 7 dos carros de grelha 3.
[0005] Após passar pela cobertura 2, os carros de grelha 3 da grelha móvel 4 chegam a uma estação de descarga que é atribuída a uma roda descendente ou de saída 13 do transportador contínuo 6. Como no caso da roda de elevação 10 na roda descendente 13, os espaços de dente 14 da roda de engrenagem de saída se engatam com os cilindros 7 dos carros de grelha 3. Os carros de grelha 3 são inclinados de modo que sua carga seja descarregada por força gravitacional. Visto que os carros de grelha 3 são guiados pelo guia de trilho externo 9, os próprios não caem, porém serão retornados para a roda de elevação 10 de cabeça para baixo em uma pista inferior 15 do transportador contínuo 6. Abaixo da cobertura 2 são dispostas caixas de vento 16 que permitem um fluxo de gás controlado. Na região da pista de transporte 5, os carros de grelha 3 se deslocam ao longo entre a cobertura situada acima 2 e as caixas de vento situadas abaixo 16 sem colidir com os componentes da cobertura 2 ou as caixas de vento 16. Durante a operação normal, a grelha móvel 4 gira no transportador contínuo 6 de uma maneira contínua e transporta o material a granel que será tratado através das estações de tratamento sob a cobertura 2, antes de ser descarregado na estação de descarga e ser processado adicionalmente de maneira que não é descrita em detalhes aqui.
[0006] Como já foi mencionado, nas duas zonas de secagem, na zona de pré-queima, na zona de queima, na zona de pós-queima e na zona de resfriamento, o material a granel contido nos carros de grelha é tratado termicamente pelo fato de que gás quente ou frio flui da caixa de vento através do leito a granel no carro da grelha para dentro da cobertura ou da cobertura através do leito a granel no carro de grelha para dentro da caixa de vento. Na zona de carregamento e na zona de saída, nenhum fluxo prevalece.
[0007] Para aprimorar a eficiência energética de tais carros de grelha, frequentemente os fluxos de gás aquecido são reciclados, e o gás efluente da queima é reciclado para a etapa de secagem e/ou pré-aquecimento. Outros conceitos de reciclagem de calor são encontrados nos documentos EP 1 974 066 B1 e DE 195 13 549 B4.
[0008] O documento DE 42 34 085 A1 mostra uma zona de resfriamento de duas seções com uma reciclagem da segunda seção para a primeira seção de resfriamento e a zona de secagem por meio de linhas.
[0009] O documento DE 1 433 339 descreve uma zona de resfriamento dividida em dois setores, em que o ar do segundo setor é parcialmente reciclado para o primeiro setor de resfriamento e parcialmente para o estágio de secagem. Além disso, o documento DE 1 433 339 revela uma linha de reciclagem de gás do primeiro setor de resfriamento para o estágio de pré-aquecimento. No entanto, este conceito de energia não envolve energia elétrica e custos de investimento, uma vez que dois ventiladores são necessários para controlar a pressão e o fluxo de massa de gás nas caixas de vento para as quais o gás é reciclado. Portanto, o consumo de energia total direcionado à energia térmica e elétrica ainda é alto.
[0010] Neste contexto, o objetivo da presente invenção é reduzir os requisitos de energia totais de usinas de pelotização.
[0011] Esse objetivo é alcançado com uma usina de acordo com os recursos da reivindicação 1.
[0012] Tal usina é capaz de realizar um método que é direcionado a um resfriamento aprimorado de máquinas de pelotas, ou seja, uma etapa de resfriamento com duas seções de cobertura independentes e um desvio, passando os gases efluentes do último estágio de resfriamento não só no estágio de secagem, como também no primeiro estágio de resfriamento, em que um ventilador comum é usado.
[0013] Em detalhes, o método para tratamento térmico de material a granel compreende tratamentos em pelo menos uma zona de secagem, uma zona de pré-aquecimento, uma zona de queima e duas zonas de resfriamento. Essas zonas são passadas pelo material a granel com o auxílio de uma corrente de grelha móvel que é capaz de girar na direção do movimento que compreende uma grelha móvel contínua com elos móveis, uma pluralidade de carros de grelha, cada um, consistindo em uma estrutura com rodas e hastes de grelha que são dispostas em barras transversais. O material a granel é carregado nos carros de grelha. O tratamento térmico é realizado por um fluxo de gás através dos carros de grelha e suas hastes de grelha de ou para dentro as caixas de vento, em que a direção do fluxo de gás da caixa de vento de sopro instalada acima ou abaixo da grelha na caixa de vento de sucção pertence às zonas diferentes. Em relação à zona de resfriamento pode-se afirmar que contém pelo menos dois pares de caixas de vento (duas superiores e duas inferiores). A partir de uma caixa de vento na zona de resfriamento que é instalada para baixo de uma primeira caixa de vento da zona de resfriamento e que suga o meio de gás refrigerante, o gás refrigerante é recirculado através de um conduto de reciclagem com pelo menos um ventilador em uma caixa de vento da zona de secagem. É a parte essencial da invenção que na parte inferior do ventilador, partes do gás efluente da cobertura 2 são ramificadas por meio de um conduto de desvio e conduzidas de volta para a caixa de vento da primeira zona de resfriamento que sopra o meio de gás. Além disso, o gás refrigerante no conduto de reciclagem e desvio é controlado com pelo menos uma válvula de controle de pressão em cada conduto que permite a drenagem do gás refrigerante como uma exaustão. Portanto, apenas um ventilador pode ser usado, porém os diferentes requisitos do processo das caixas de vento em que o gás é reciclado podem ser atendidos. Como resultado, os custos capex e opex são reduzidos, o que leva a um benefício econômico bem como e ecológico.
[0014] Em uma modalidade preferencial da invenção, o gás efluente de resfriamento é recirculado da última caixa de vento da zona de resfriamento, que suga o meio de gás refrigerante. Desse modo, a diferença de temperatura entre a primeira zona de resfriamento em que partes do gás são recicladas e, como resultado, o efeito de reciclagem térmica é maximizado.
[0015] É também preferido que o gás de reciclagem tenha uma temperatura entre 280 e 420 °C, que se ajusta melhor aos requisitos da secagem e da primeira zona de resfriamento.
[0016] Neste contexto, é também preferido alimentar gás com uma temperatura entre 160 e 200 °C na caixa de vento, que é oposta à caixa de vento a partir da qual o fluxo de gás é reciclado.
[0017] É mais eficiente usar o ar ambiente como gás refrigerante, pois está disponível sem quaisquer custos adicionais.
[0018] Além disso, é preferido que o conduto de reciclagem e/ou o conduto de desvio tenha uma pressão negativa por razões de segurança. Para um aprimoramento adicional da eficiência energética do método, o gás é recirculado como um meio de transferência de calor da primeira zona de resfriamento para dentro da zona de pré- aquecimento e/ou da primeira zona de resfriamento para dentro da zona de queima e/ou da zona de pré-aquecimento para dentro da zona de secagem e/ou da zona de queima para dentro da zona de pré-aquecimento. Cada reciclagem permite uma recuperação pelo menos parcial de calor.
[0019] Tal usina para tratamento térmico de material a granel compreende pelo menos uma zona de secagem, uma zona de pré-aquecimento, uma zona de queima e pelo menos duas zonas de resfriamento. Além disso, a mesma contém uma corrente de grelha móvel que é capaz de girar na direção de movimento que compreende uma grelha móvel contínua com elos móveis, uma pluralidade de carros de grelha, cada um, consistindo em uma estrutura com rodas e hastes de grelha que são dispostas em barras transversais. Para estabelecer um fluxo de gás através dos carros de grelha e suas hastes de grelha, as caixas de vento são dispostas de modo que o gás flua a partir de ou para dentro das caixas de vento. No contexto da invenção, a caixa de vento já mencionada contém pelo menos duas zonas de resfriamento, em que a partir de uma caixa de vento na zona de resfriamento, que é instalada para baixo da primeira caixa de vento da zona de resfriamento e que suga um meio de gás refrigerante, o gás refrigerante é recirculado através de um conduto de reciclagem com pelo menos um ventilador em uma caixa de vento da zona de secagem.
[0020] A invenção é caracterizada por um conduto de desvio, que é ramificado para baixo do ventilador e conduzido de volta para a caixa de vento da primeira zona de resfriamento que sopra o meio de gás. Além disso, o conduto de desvio e o conduto de reciclagem contêm, cada um, pelo menos uma válvula de controle de pressão que permite a drenagem do gás refrigerante como uma exaustão. Portanto, a eficiência energética total que abrange a energia térmica e elétrica é aprimorada. Em uma modalidade preferida, o ventilador é um ventilador UDD. O ventilador UDD fornece o volume de gás necessário para o primeiro estágio de secagem e controla a pressão na segunda cobertura de zona de controle. É também preferido que a zona de resfriamento contenha duas zonas de resfriamento com duas caixas de vento superiores e duas inferiores. Assim, com o conceito atual, é alcançada uma taxa de reciclagem de energia maximizada.
[0021] Em outra modalidade preferida, as válvulas de controle de pressão no conduto de desvio e no conduto de reciclagem levam a um conduto de exaustão comum. Portanto, apenas um ventilador de exaustão de cobertura e menos condutos são necessários, o que reduz ainda mais os custos capex e opex.
[0022] Outras características, vantagens e possíveis aplicações da invenção surgem da descrição das figuras abaixo. Aqui, todas as características descritas e/ou reveladas formam por si ou em combinação arbitrária o assunto da invenção, independentemente de seu sumário nas reivindicações de patente ou suas referências anteriores. São mostrados: na figura 1 a construção de uma grelha móvel, na figura 2, um primeiro projeto de processo de acordo com o estado da técnica na figura 3 um segundo projeto de processo de acordo com o estado da técnica na figura 4 um projeto de processo de acordo com a presente invenção. A Figura 1 já foi explicada em detalhe e mostra, em princípio, a disposição de uma grelha móvel visto que também é a base da presente invenção.
[0023] Na figura 2, a zona diferente da máquina de queima de pelotas 1 e as caixas de vento relacionadas e seus condutos são mostrados em mais detalhes. O carro da grelha 3 passa pela primeira e segunda zonas de secagem com as caixas de vento superiores relacionadas 10 e 11, bem como suas caixas de vento inferiores 10’ e 1 T. A partir dessas, chega à zona de pré- aquecimento com a caixa de vento superior 20 e a caixa de vento inferior 20’. Na parte inferior da zona de pré- tratamento descrita, é encontrada a zona de queima com a caixa de vento superior e a caixa de vento inferior. Como característica distintiva, a zona de queima mostra uma segunda caixa de vento superior 31 acoplada à caixa de vento inferior 30’ para uma pós-queima. Por fim, o material a granel carregado no carro da grelha passa pelas zonas de resfriamento diferentes, que, por exemplo, mostram três caixas de vento 40, 41 e 42 e uma caixa de vento inferior 40'. O ar fresco é alimentado através dos condutos 60, 62 e do ventilador 61 para dentro da caixa de vento inferior 40’ e soprado através do material a granel para dentro da caixa de vento de sucção superior 40, 41 e 42.
[0024] O gás efluente soprado da primeira caixa de vento superior 41 da zona de resfriamento é alimentado na caixa de vento de queima superior 31 para a pós-queima através do conduto 32. A partir da segunda caixa de vento superior 40, o gás efluente é recirculado através do conduto 80, 81 e 82 na caixa de vento superior 30 da queima e da caixa de vento superior 22 do pré-aquecimento. O gás efluente da terceira caixa de vento da zona de resfriamento 42 é reciclado através do conduto 50, do ventilador 51 e dos condutos 52,53 para dentro da primeira caixa de vento inferior 20’ da zona de secagem. Partes do dito gás reciclado são ramificadas através do conduto 54 e passadas através da válvula 55 e do conduto 56 para dentro do conduto 12. O gás efluente coletado da primeira caixa de vento superior 10 da primeira zona de secagem e o dito conduto 56 é alimentado no conduto 90 e soprado através do ventilador 01 e do conduto 92. O gás efluente da queima é recirculado através do conduto 70, do ventilador 71 e do conduto 72 para dentro da caixa de vento inferior 22’ da zona de pré-aquecimento.
[0025] O gás efluente das caixas de vento inferiores 21’ da segunda secagem é extraído através dos condutos 73, do ventilador 74 e do conduto 75, enquanto o gás efluente da caixa de vento inferior 22' da zona de pré- aquecimento é extraído através dos condutos 76 e 78 e do ventilador relacionado 77. Ambos os gases efluentes são coletados no conduto 79.
[0026] A Figura 3 mostra outra possibilidade de aumento de eficiência de energia já encontrada no estado da técnica. Na mesma, a zona de resfriamento mostra quatro caixas de vento superiores 40, 41, 42 e 43 e três caixas de vento inferiores 44, 45 e 46, em que a caixa de vento inferior 46 corresponde às caixas de vento superiores 42 e
43.
[0027] A partir da caixa de vento superior 46 da zona de resfriamento passada pelo material a granel por último, o gás efluente aquecido é retirado e recirculado através do conduto 56, do ventilador 57 e do conduto 58 como meio de resfriamento na primeira caixa de vento inferior 44 da zona de resfriamento.
[0028] Além disso, as outras duas caixas de vento inferiores da zona de resfriamento 45 e 46 mostram uma introdução separada de gás refrigerante através do conduto 60, do ventilador 61 e do conduto 62 para a caixa de vento 45 e através do conduto 63, do ventilador 64 e do conduto 65 para a caixa de vento 46.
[0029] A Figura 4 descreve a presente invenção. Desse modo, apenas três caixas de vento superiores 40, 41 e 42, bem como duas caixas de vento inferiores 47 e 48 são previstas sem uma correlação direta entre a caixa de vento superior e inferior. Através do conduto 50, o gás efluente parcialmente aquecido é extraído da caixa de vento da zona de resfriamento 42, que é passado por último pelo material a granel. O gás de transferência de calor é pressurizado no ventilador 94. Através do conduto de desvio 96, o gás é parcialmente injetado na primeira caixa de vento inferior da zona de resfriamento
47. O conduto de desvio 96 mostra uma válvula de controle
97.
[0030] O fluxo de gás restante é recirculado através dos condutos 95, 51 e do conduto 52 para a primeira caixa de vento inferior 20’ do pré-aquecimento. A pressão e o fluxo no conduto 52 são controlados pela válvula 55 através de condutos 53, 54 para dentro do conduto 90.
Lista de referências numéricas: 1 máquina de queima de pelotas 2 cobertura 3 carro de grelha 4 grelha móvel, corrente de carro de grelha 5 pista de transporte 6 transportador contínuo 7 cilindro do carro de grelha 8 guia de trilho interno 9 guia de trilho externo 10 roda de elevação ou acionamento 11 espaço de dente 13 roda descendente ou de saída 14 espaço de dente 15 pista inferior 20 primeira caixa de vento superior da zona de secagem 20 primeira caixa de vento inferior da zona de secagem 21 segunda caixa de vento superior da zona de secagem 21 segunda caixa de vento inferior da zona de secagem 22 caixa de vento superior da zona de pré-
aquecimento 22’ caixa de vento inferior da zona de pré- aquecimento 30 primeira caixa de vento superior da zona de queima 30’ caixa de vento inferior da zona de queima 31 segunda caixa de vento superior da zona de queima 40 segunda caixa de vento superior da zona de resfriamento 41 primeira caixa de vento superior da zona de resfriamento 42 terceira caixa de vento superior da zona de resfriamento 43 quarta caixa de vento superior da zona de resfriamento 40’ caixa de vento inferior da zona de resfriamento 44 primeira caixa de vento inferior da zona de resfriamento 45 segunda caixa de vento inferior da zona de resfriamento 46 terceira caixa de vento inferior da zona de resfriamento 50 conduto 51 ventilador 52-54 conduto 55 unidade de controle 60 conduto 61 ventilador 62 conduto 70 conduto
71 ventilador 72, 73 conduto 74 ventilador 75, 76 conduto 77 ventilador 78, 79 conduto 80-84 conduto 75, 76 conduto 77 ventilador 78, 79 conduto 80 - 84 conduto 90, 91 conduto 92 ventilador 93 conduto 94 ventilador 95, 96 conduto 97 unidade de controle 98 conduto
Claims (5)
1. Usina (1) para tratamento térmico de material a granel em pelo menos uma zona de secagem, uma zona de pré-aquecimento, uma zona de queima e pelo menos duas zonas de resfriamento, que compreende uma grelha móvel contínua (4) com elos móveis, uma pluralidade de carros de grelha (3) que consistem, cada um, em uma estrutura com rodas e hastes de grelha que são dispostas em barras transversais e caixas de vento (20, 20', 21 , 21 ', 22, 22', 30, 30', 31 , 40, 40', 41 , 42, 43, 44, 45) que são dispostas de modo que o gás flua através dos carros de grelha (3) e suas hastes de grelha a partir de ou para dentro das caixas de vento (20, 20', 21 , 21 ', 22, 22', 30, 30', 31 , 40, 40', 41 , 42, 43, 44, 45), com isso a partir de uma caixa de vento na zona de resfriamento (40, 40’, 41, 41’, 42, 42’, 43, 43’) que é instalada para baixo da primeira caixa de vento (41) da zona de resfriamento e que suga um meio de gás refrigerante, o gás refrigerante é recirculado através de um conduto de reciclagem (50, 51 , 52) com pelo menos um ventilador (94) em uma caixa de vento (20') da zona de secagem caracterizado pelo fato de que na parte inferior do ventilador (94) um conduto de desvio (96) é ramificado e conduzido de volta para a caixa de vento (47) da primeira zona de resfriamento que sopra o meio de gás e com isso o conduto de desvio e o conduto de reciclagem com pelo menos uma válvula de controle de pressão (55, 97) que permite a drenagem do gás refrigerante como uma exaustão, que o conduto de desvio (96) e o conduto de reciclagem (50, 51, 52) contêm, cada um, uma válvula de controle de pressão (55, 97) e que as válvulas de controle de pressão (55, 97)
no conduto de desvio (96) e o conduto de reciclagem (50, 51, 52) leva a um conduto de exaustão comum (91, 93).
2. Usina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a caixa de vento a partir da qual o gás refrigerante é recirculado através de um conduto de reciclagem (50, 51, 52), é a última caixa de vento (43).
3. Usina, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o ventilador (94) é um ventilador UDD.
4. Usina, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a zona de resfriamento contém duas caixas de vento superiores (40, 41, 42, 43).
5. Usina, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que há uma linha de reciclagem para um meio de transferência de calor da primeira zona de resfriamento para dentro da zona de pré-aquecimento e/ou da primeira zona de resfriamento para dentro da zona de queima e/ou da zona de pré- aquecimento para dentro da zona de secagem e/ou da zona de queima para dentro da zona de pré-aquecimento.
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