BRPI0703515A2 - método de estabilizacão de uma parede interna refratária de um dispositivo de geracão de jato quente e seu uso em um método de reparo a quente - Google Patents

Abstract

MéTODO DE ESTABILIZAcãO DE UMA PAREDE INTERNA REFRATáRIA DE UM DISPOSITIVO DE GERAcãO DE JATO QUENTE E SEU USO EM UM MéTODO DE REPARO A QUENTE. A invencao refere-se a um método de estabilizacao de uma pa- rede interna refratária de um dispositivo de geracao de jato quente tendo uma configuracao de parede que compreende uma parede externa e uma parede interna refratária, em particular, a parede interna refratária da câmara de combustóo de um dispositivo de geracao de jato quente. De acordo com a invencao, o método compreende as etapas de: Proporcionar um ou mais orifícios através da dita configuracao de parede a partir do lado de fora do dispositivo de geracao de jato quente; Introduzir um suporte para suportar a parede interna refratária em um orifício assim proporcionado; Fixar o dito suporte à parede externa.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DEESTABILIZAÇÃO DE UMA PAREDE INTERNA REFRATÁRIA DE UMDISPOSITIVO DE GERAÇÃO DE JATO QUENTE E SEU USO EM UM MÉ-TODO DE REPARO A QUENTE".

A presente invenção refere-se a um método de estabilização deuma parede interna refratária de um dispositivo de geração de jato quente,tal como uma estufa de jato quente regenerativa para um alto-forno e ao usodo mesmo em um método de reparo a quente.

Um forno de aquecimento de jato quente é um dispositivo usadopara fornecer ar quente a um alto-forno. Tal forno de aquecimento de jatoquente é um grande dispositivo de geração de jato quente que também podeser usado em fornos industriais em geral. Tipicamente, tal forno de aqueci-mento de jato quente compreende uma câmara de combustão ou eixo e umeixo regenerativo estando em conexão fluida no topo do forno de aqueci-mento ou dentro do forno de aquecimento. A câmara de combustão compre-ende um queimador para a produção de gás de exaustão de combustãoquente. O eixo regenerativo é usualmente preenchido com uma chicana. Emum certo tipo de fornos de aquecimento de jato quente (queimador externo),o eixo de combustão e o eixo regenerativo compreendem, cada um, um re-vestimento refratário dentro de um envoltório (de aço). Em um outro tipo(queimador interno), ambos os eixos são dispostos dentro de um e do mes-mo eixo externo tendo um revestimento internamente refratário e partição.

Durante a operação, o ar é aquecido em um processo de dois estágios noforno de aquecimento de jato quente. O primeiro estágio é a assim chamadafase "on gas", em que a chicana no eixo regenerativo é aquecida pelos ga-ses de combustão quentes oriundos do queimador no eixo de combustão. Osegundo estágio é a assim chamada fase "on blast", em que a chicana as-sim aquecida transfere seu calor para o ar que passa através, por exemplo,o ar é aquecido desde cerca de IOO0C até uma temperatura de cerca de1300°C, ar este que é usado no alto-forno. Este processo de aquecimentoregenerativo é um processo descontínuo. De modo a obter um fluxo contí-nuo de ar quente para o alto-forno, pelo menos dois fornos de aquecimentode jato quente são necessários. Tipicamente, uma pluralidade de fornos deaquecimento de jato quente é agrupada na vizinhança de um alto-forno.

Durante a operação de um forno de aquecimento de jato quente,podem ocorrer danos à construção do queimador na extremidade inferior doeixo de combustão e ao revestimento refratário, em particular em uma zonaexposta às chamas do queimador e em uma região perto da saída de jatoquente. Causas conhecidas são o vazamento da água de resfriamento, porexemplo, da saída de jato quente resfriado por água para dentro do eixo decombustão, causando séria avaria do revestimento refratário e ao ciclo tér-mico contínuo a que a construção do queimador e o revestimento refratárioestão sujeitos. O resultado disso é uma redução do desempenho do forno deaquecimento de jato quente.

Tradicionalmente, o reparo do forno de aquecimento de jatoquente danificado requer que ele pare completamente sua operação. Após oresfriamento - que usualmente leva 10 a 20 dias - a manutenção e o reparopodem ser realizados. Depois disso, é preciso dar partida novamente no for-no de aquecimento de jato quente. Isso é demorado, ineficiente e caro.

De modo a remediar estes inconvenientes, os assim chamadosmétodos de reparo a quente são designados. Veja, por exemplo, "Hot repairof ceramic burner on hot blast stoves at USS/KOBEs #3 blast furnace", de T.F. Bernarding et al., em 1997 Ironmaking Conference Proceedings, páginas263 a 267. Este conhecido método de reparo a quente consiste em puxar aválvula de jato quente e fazer um anteparo contra o jato quente durante umainterrupção de curta duração (cerca de 20 horas). O forno de aquecimentotambém é isolado do jato frio e das conexões da chaminé (gás de refugo).

Então, um escudo térmico é inserido no eixo de combustão acima do quei-mador através da saída de jato quente e é desdobrado de modo a proteger aárea danificada das paredes superiores quentes e o domo do eixo de com-bustão. Opcionalmente, um queimador temporário pode ser usado paramanter a temperatura dos refratários de sílica e do domo a uma temperaturaelevada. O escudo térmico usado é um escudo térmico que se desdobra emquatro peças, montado em um mecanismo de invólucro de topo que é mon-tado sobre trilhos. Todo o conjunto é introduzido via saída de jato quente, deonde a válvula é removida. Tal método de reparo a quente requer substanci-almente menos tempo e, conseqüentemente, é vantajoso do ponto de vistaeconômico.

No entanto, tal método de reparo a quente traz sérios riscos paraa pessoa que realiza o trabalho de manutenção e/ou reparo. Um destes ris-cos é que o escudo térmico não tem resistência mecânica suficiente no casode o revestimento refratário da parte superior da câmara de combustão serliberado. Além do mais, reparar o dano à construção requer, com freqüência,a remoção de material refratário, aumentando deste modo o risco de um co-lapso (parcial) do revestimento refratário a partir de uma posição acima daspartes danificadas que estão sendo reparadas. A massa total do revestimen-to refratário (por exemplo, que tem uma espessura de 0,5 a 1 m) acima deum local danificado na região inferior do eixo de combustão, pode variar de 1a 10 vezes 105 kg. Além disso, a introdução do escudo térmico que desdobrajunto com o invólucro e trilhos no eixo de combustão, é perigosa e complicada.

É um objetivo da presente invenção proporcionar um métodoaperfeiçoado de estabilização da parede interna refratária de um dispositivode geração de jato quente.

É um outro objetivo da presente invenção proporcionar um mé-todo aperfeiçoado de estabilização do revestimento refratário de um disposi-tivo de geração de jato quente enquanto o dispositivo ainda está quente.

É ainda um outro objetivo da presente invenção proporcionar ummétodo de estabilização da parede interna refratária de um dispositivo degeração de jato quente que seja fácil e rápido de usar.

Também é um objetivo da presente invenção proporcionar ummétodo aperfeiçoado de reparar um dispositivo de geração de jato quenteque não mostre um ou mais dos inconvenientes ou pelo menos um métodoalternativo adequado.

Além do mais, é um objetivo da presente invenção proporcionarum método de reparação de um dispositivo de geração de jato quente en-quanto ele (ainda) está quente, que seja mais seguro do que os métodos dereparo a quente conhecidos.

É ainda um outro objetivo da invenção proporcionar um métodode reparação de um dispositivo de geração de jato quente que não requeiraa entrada de pessoas no forno de aquecimento.

Ainda um outro objetivo da invenção é proporcionar tal métodoque possa ser realizado a uma taxa considerável, resultando em um métodocom uma boa relação custo-benefício.

A presente invenção proporciona um método de estabilização deuma parede interna refratária de um dispositivo de geração de jato quentetendo uma configuração de parede compreendendo uma parede externa euma parede interna refratária, em particular a parede interna refratária dacâmara de combustão de um dispositivo de geração de jato quente, compre-endendo as etapas de:

proporcionar um ou mais orifícios através da dita configuraçãode parede a partir do lado de fora do forno de aquecimento de jato quente;

introduzir um suporte para suportar a parede interna refratáriaem um orifício assim proporcionado,

fixar o dito suporte à parede externa.

A presente invenção está baseada no conhecimento intuitivo deque a estabilização da parede interna refratária geralmente aumenta a segu-rança do forno de aquecimento de jato quente, que a entrada seja necessá-ria ou não. De acordo com a invenção, esta estabilização pode ser conse-guida em algumas etapas, que podem ser realizadas com meios relativa-mente simples em um curto período de tempo. Em uma primeira etapa, umou mais orifícios são proporcionados a partir do lado de fora do dispositivode geração de jato quente através de sua estrutura de parede, por exemplo,perfurando um orifício tendo um diâmetro de cerca de 30 a 40 centímetrosem cerca de 30 a 60 minutos. Então, um suporte é inserido no orifício. Umavez em posição, este suporte tem uma extremidade de suporte que entra emcontato e carrega a parte refratária acima, uma parte média se estendendoatravés da parede externa e uma extremidade de fixação que permanecefora do forno de aquecimento de jato quente. Então, o suporte é seguro àparede externa fazendo uso de sua extremidade de fixação, por exemplo,por meio de soldagem ou qualquer outra técnica de fixação adequada. Van-tajosamente, um suporte é fixado à parede externa em uma posição acimado respectivo orifício. O suporte que carrega o revestimento refratário e queestá fixado ao invólucro externo age como uma âncora mecânica e, assim,estabiliza o forno de aquecimento de jato quente. O método de estabilização,de acordo com a invenção, permite diversos modos de reparo, conforme se-rá explicado adiante.

De modo a tirar vantagem total das possibilidades que a presen-te invenção oferece, de preferência o suporte é resfriado enquanto o fornode aquecimento de jato quente (ainda) está quente. Deste modo, não é ne-cessário nenhum tempo de resfriamento e de aquecimento. Assim, o suporteé exposto a temperaturas muito altas. A maioria dos materiais adequadospara a fabricação e o funcionamento como um suporte, como os metais, nãosão capazes de suportar estas altas temperaturas. Logo, é necessário resfri-ar o suporte. Fluidos adequados de resfriamento são água, ar e uma misturados mesmos, ou meio de resfriamento alternativo.

Em uma modalidade preferida, o suporte compreende uma se-ção tubular dotada de uma parede de extremidade em uma extremidade,sendo que a seção tubular compreende um canal de fluxo para um fluido deresfriamento. Tal suporte é inserido em um orifício com sua parede de ex-tremidade primeiro. A entrada e a saída do canal de fluxo são conectadas auma fonte de fluido de resfriamento e a sua descarga, respectivamente. Des-te modo, um resfriamento simples do suporte pode ser proporcionado.

De preferência, um suporte compreende uma seção externa tu-bular tendo uma parede de extremidade em uma extremidade, uma seçãointerna tubular sendo disposta na dita seção externa tubular espaçada daperiferia interna da seção externa e a uma distância predeterminada da pa-rede de extremidade, deste modo definindo um canal de fluxo interno e umcanal de fluxo externo circundando o canal de fluxo interno para circulaçãode um fluido de resfriamento, sendo que o canal de fluxo interno e o canal defluxo externo estão em comunicação fluida entre si na dita parede de extre-midade. Deste modo, é proporcionado um resfriamento eficaz.

Alternativamente, um suporte compreende uma seção tubulartendo uma parede de extremidade em uma extremidade e uma partição seestendendo na direção longitudinal da seção tubular e espaçada a uma dis-tância predeterminada da parede de extremidade, definindo assim um pri-meiro canal de fluxo e um segundo canal de fluxo para circulação de um flui-do de resfriamento, sendo que os primeiro e segundo canais de fluxo estãoem comunicação fluida entre si na dita parede de extremidade. Este suportetambém proporciona um resfriamento eficaz, mas aqui o canal de fluxo ondeo fluido de resfriamento entra, resfria melhor do que a saída.

De preferência, neste último método, o dito suporte compreendeuma seção com perfil em I tendo paredes laterais que correm paralelas àviga principal da dita seção com perfil em I. Este suporte é fácil de fazer.

De acordo com uma modalidade preferida, o suporte tem umcomprimento maior do que a espessura da construção de parede do disposi-tivo de geração de jato quente e é proporcionado um meio de fixação na ex-tremidade externa do suporte que permanece fora do dito orifício. Deste mo-do, o meio de fixação pode ter uma boa conexão com a extremidade externado suporte e o dito meio de fixação pode ser fixado à parede externa do dis-positivo de geração de jato quente.

De preferência, o meio de fixação compreende um braço de fi-xação que se estende para cima. Deste modo, a força exercida pela massada parede interna refratária é levada diretamente para a parede externa.

De acordo com uma modalidade preferida, o suporte compreen-de ainda uma placa de suporte de topo que tem um formato que correspon-de à respectiva parte do orifício. Assim, a força exercida pela massa da pa-rede refratária é espalhada sobre a placa de suporte e assim, o suporte serácarregado de modo mais uniforme.

De acordo com uma modalidade preferida, uma pluralidade deorifícios é proporcionada em posições distribuídas sobre a periferia da câma-ra de combustão do dispositivo de geração de jato quente. Isso é especial-mente vantajoso quando é usado um queimador externo, tal que os orifíciospossam ser proporcionados ao longo de toda a periferia do eixo de combustão.

De acordo com uma outra modalidade preferida, uma série deorifícios adjacentes sobrepostos é proporcionada. Deste modo, é proporcio-nada uma abertura alongada na configuração de parede, através da qual umdispositivo pode ser introduzido na câmara de combustão, tendo, por exem-plo, uma dimensão maior do que o diâmetro de uma saída de jato quente.

Vantajosamente, a seção transversal de um suporte é menor doque a seção transversal de um orifício e o suporte é introduzido na parte su-perior do dito orifício, deixando clara uma folga em uma parte inferior do ditoorifício. Deste modo, a folga pode ser usada para introduzir um dispositivono lado de dentro do dispositivo de geração de jato quente.

De acordo com uma modalidade preferida, é adicionada umaetapa de inserção de um escudo térmico através da folga sob os ditos supor-tes e uma etapa de montagem do escudo térmico na câmara de combustão.

O escudo térmico pode compreender duas ou mais partes que são coloca-das lado a lado para preencher toda a seção do lado de dentro do dispositivode geração de jato ou câmara de combustão. Ao invés de ou em adição aum escudo térmico, um deque de segurança pode ser inserido através dafolga.

De preferência, a dita montagem compreende uma etapa deproporcionar bases de suporte para suportar o escudo térmico, sendo que abase se estende, de preferência, pela seção transversal da câmara de com-bustão. Com o uso de tal base, um escudo térmico leve e macio pode serusado.

Vantajosamente, o método compreende ainda a etapa de repa-rar uma parede interna danificada, de preferência, por meio da introdução deum bocal na câmara de combustão e o jateamento de um agente de reparocom capacidade de fluir sobre a parte da parede interna que está danificada.

Deste modo, a parte de parede interna pode ser reparada sem ninguém terque entrar no dispositivo de geração de jato quente.De preferência, o dispositivo de geração de jato quente é umforno de aquecimento de jato quente regenerativo. A invenção também pro-porciona o uso de um método de estabilização, de acordo com o métodoacima, em um método de reparo a quente de um dispositivo de geração dejato quente danificado, em particular, a parede interna refratária da câmarade combustão ou seu queimador. Ficará claro para aquele que for versadona técnica que o método de estabilização, de acordo com a invenção, podeser usado durante muitos, se não todos, métodos de reparo a quente parareparar um dispositivo de geração de jato quente.

Claims (17)

1. Método de estabilização de uma parede interna refratária deum dispositivo de geração de jato quente tendo uma configuração de paredeque compreende uma parede externa e uma parede interna refratária, emparticular a parede interna refratária da câmara de combustão de um dispo-sitivo de geração de jato quente, compreendendo as etapas de:proporcionar um ou mais orifícios através da dita configuraçãode parede a partir do lado de fora do dispositivo de geração de jato quente;introduzir um suporte para suportar a parede interna refratáriaem um orifício assim proporcionado,fixar o dito suporte à parede externa.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que o suporte éresfriado quando a câmara de combustão está quente.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o su-porte compreende uma seção tubular dotada de uma parede de extremidadeem uma extremidade, sendo que a seção tubular compreende um canal defluxo para um fluido de resfriamento.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, em que o suportecompreende uma seção externa tubular tendo uma parede de extremidadeem uma extremidade, uma seção interna tubular sendo disposta na dita se-ção externa tubular espaçada da periferia interna da seção externa e a umadistância predeterminada da parede de extremidade, definindo assim umcanal de fluxo interno e um canal de fluxo externo circundando o canal defluxo interno para a circulação de um fluido de resfriamento, sendo que ocanal de fluxo interno e o canal de fluxo externo estão em comunicação flui-da entre si na dita parede de extremidade.

5. Método, de acordo com a reivindicação 3, em que um suportecompreende uma seção tubular tendo uma parede de extremidade em umaextremidade, e uma partição se estendendo na direção longitudinal da seçãotubular espaçada a uma distância predeterminada da parede de extremida-de, definindo assim um primeiro canal de fluxo e um segundo canal de fluxopara circulação de um fluido de resfriamento, sendo que os primeiro e se-gundo canais de fluxo estão em comunicação fluida entre si na dita paredede extremidade.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, em que o dito su-porte compreende uma seção com perfil em I tendo paredes laterais corren-do paralelas à viga principal da dita seção com perfil em I.

7. Método, de acordo com uma das reivindicações precedentes,em que o suporte tem um comprimento maior do que a espessura da cons-trução de parede do dispositivo de geração de jato quente e um meio de fi-xação é proporcionado na extremidade externa do suporte que permanecefora do dito orifício.

8. Método, de acordo com uma das reivindicações precedentes,em que o meio de fixação compreende um braço de fixação que se estendepara cima.

9. Método, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, em que o su-porte compreende adicionalmente uma placa de suporte de topo tendo umformato que corresponde à respectiva parte do orifício.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-9 anteriores, em que uma pluralidade de orifícios é proporcionada em posi-ções distribuídas pela periferia da câmara de combustão do dispositivo degeração de jato quente.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-9 anteriores, em que uma série de orifícios adjacentes sobrepostos é pro-porcionada.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, em que a seçãotransversal de um suporte é menor do que a seção transversal de um orifí-cio, e o suporte é introduzido na parte superior do dito orifício deixando clarauma folga em uma parte inferior do dito orifício.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, compreendendoadicionalmente uma etapa de inserção de um escudo térmico através dafolga abaixo do dito suporte e uma etapa de montagem do escudo térmicona câmara de combustão.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, em que a ditamontagem compreende uma etapa de proporcionar bases de suporte parasuportar o escudo térmico, sendo que as bases, de preferência, se esten-dem sobre a seção transversal da câmara de combustão.

15. Método, de acordo com uma das reivindicações anteriores,compreendendo adicionalmente a etapa de reparar uma parte de paredeinterna danificada por meio da introdução de um bocal na câmara de com-bustão e aspergir um agente de reparo com capacidade de fluir sobre a par-te de parede interna danificada.

16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesanteriores, em que o dispositivo de geração de jato quente é um forno deaquecimento de jato quente regenerativo.

17. Uso de um método de estabilização, de acordo com uma dasreivindicações anteriores, em um método de reparo a quente de um disposi-tivo de geração de jato quente, em particular a parede interna refratária dacâmara de combustão ou seu queimador.