BRPI0709377B1

BRPI0709377B1 - Equipamento e método para aquecimento de gás correlacionado à sinterização

Info

Publication number: BRPI0709377B1
Application number: BRPI0709377-2A
Authority: BR
Inventors: Pekka Santala; Janne Ollila; Juha Keihäs
Original assignee: Outotec Oyj
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2007-03-05
Publication date: 2015-08-11
Also published as: EP2004867A1; BRPI0709377A2; EP2004867B1; US20090017409A1; BRPI0709377B8; EP2004867A4; AU2007226496A1; SA07280098B1; CN101400810B; WO2007104828A1; NO341380B1; FI20060242A0; ZA200702177B; FI118539B; ATE526425T1; AU2007226496B2; CA2646343A1; US8087929B2; EA200801841A1; CN101400810A

Description

"EQUIPAMENTO E MÉTODO PARA AQUECIMENTO DE GÁS CORRELACIONADO À SINTERIZAÇÃO". A invenção se refere a um equipamento e método para aquecimento de gases em um canal de circulação de gás, correlacionado à sinterização contínua.

Atualmente, a sinterização contínua utiliza um dispositivo de sinterização tipo transportador, em que, primeiro, é formado um leito de material sobre uma correia transportadora. Geralmente, o leito de material a ser sinterizado consiste de grânulos esféricos com baixo teor de finos de minério, os quais são endurecidos por meio de sinterização, de modo que os grânulos ou a escória de alto- forno podem depois ser alimentados, por exemplo, em um forno de fundição de minérios, sem problemas com a formação de poeira. Geralmente, o dispositivo de sinterização compreende zonas separadas para secagem, preaquecimento e sinterização do material a ser sinterizado e para resfriamento do produto sinterizado, os diferentes estágios sendo implementados mediante direcionamento do gás através do leito de material e correia transportadora. Por exemplo, quando do tratamento de grânulos de liga de ferro, o gás quente é dirigido através do leito de material e correia transportadora na zona de sinterização, de modo que a temperatura do leito é elevada para uma temperatura na faixa de 1000 a 1600SC. Sob alta temperatura, os grânulos da escória reagem com o gás quente e, ao mesmo tempo, se tornam endurecidos. Os grânulos endurecidos são resfriados mediante direcionamento de gás de resfriamento através do leito de material e correia transportadora.

Conforme indicado acima, o tratamento térmico do material a ser sinterizado no dispositivo de sinterização é implementado através de gás, mediante localização de unidades de gás em volta de um núcleo, de modo bastante próximo ao núcleo. Assim, o gás é dirigido para resfriamento, o que ocorre na extremidade final do núcleo, por exemplo, abaixo do núcleo, sendo o gás sugado acima do núcleo, dentro dos canais de circulação de gás, em que pelo menos uma parte do gás é aquecida e dirigida para o início do núcleo, para secagem, aquecimento ou zonas de sinterização do núcleo.

Convencionalmente, o gás usado na sinterização foi aquecido por meio de câmaras de combustão separadas, localizadas em conexão com canal de circulação de gás, em que o ar de combustão e decomposição necessários foram também alimentados dentro do queimador, juntamente com o combustível. Na solução apresentada na publicação da patente U.S. No. 4.332.551, câmaras de combustão separadas exteriores aos canais de gás são usadas para aquecimento dos gases. A presente invenção se refere a um equipamento e método para aquecimento de gases no canal de gás, em conexão com a sinterização contínua. Em um forno de sinterização, o gás é dirigido acima do núcleo para sinterizar o material sobre o núcleo, e parte do canal de gás é formada dentro de uma câmara de combustão, em que o gás é aquecido através de unidades de queimador separadas que são formadas dentro de uma parte do canal de gás. De acordo com a invenção, pelo menos, um canal de gás, o qual apresenta, pelo menos, uma parede e, pelo menos, duas unidades de gás, o gás proveniente destas estando em contato com o material sobre o núcleo, possui, pelo menos, uma unidade de queimador disposta no mesmo, sendo disposta como uma parte do canal de gás, a unidade de queimador compreendendo, pelo menos, um espaço de combustão separado, disposto sobre a parede do canal de gás. De acordo com uma modalidade preferida da invenção, a unidade de queimador compreende uma estrutura de suporte, a qual, pelo menos parcialmente, envolve o espaço de combustão, podendo ser adaptada como uma parte da parede do canal de gás. Cada um dos combustíveis gasosos ou líquidos, que são usados para aquecimento, é queimado por meio de um queimador de ignição e ar de combustão que foi alimentado em um espaço de combustão separado, após o que nenhum ar de combustão separado é necessário para aquecimento, o ar de combustão sendo obtido a partir do gás do canal de circulação de gás.

Assim, é formada uma câmara de combustão em, pelo menos, alguns dos canais de circulação de gás, não sendo necessária nenhuma câmara de combustão separada exterior aos canais de gás. No entanto, o ar de combustão separado que é alimentado pode ser usado como ar de combustão, quando necessário. A disposição de queimador, de acordo com a invenção, pode ser usada para prover uma distribuição uniforme de temperatura nos canais de gás e mediante colocação da unidade de queimador em uma posição inclinada com relação ao ponto médio do canal de gás, de modo que o ângulo entre a linha central do espaço de combustão e o canal de gás, preferivelmente, seja de 5 a 50 graus, o comportamento do gás que circula no canal de gás é vantajosamente influenciado. A alvenaria dos canais de gás não sofre do calor gerado pela unidade de queimador, na medida em que a unidade de queimador pode ser posicionada de modo a que o fluxo de gás aquecido seja dirigido longe da alvenaria. A unidade de queimador, de acordo com a invenção, preferivelmente, é localizada em uma curva do canal de circulação de gás e suficientemente distante do leito a ser sinterizado. Quando existem diversas unidades de queimador, como, por exemplo, duas para um canal de gás, a faixa de controle se torna grande e algumas unidades de queimador podem ser exploradas na partida do forno. A unidade de queimador é fácil de ser destacada e substituída, o que é necessário, por exemplo, em conexão com o serviço de manutenção. As características essenciais da invenção são divulgadas nas reivindicações anexas. O equipamento de acordo com a invenção é descrito em detalhes por meio dos desenhos anexos, nos quais: - a figura 1 é um diagrama esquemático do equipamento de sinterização;

- a figura 2 é uma vista em corte ao longo da linha B-B mostrada na figura 1.

De acordo com a figura 1, o equipamento de sinterização consiste de um núcleo (1) , o qual gira em torno de cilindros que se dispõem em suas extremidades (não mostrado), um forno de sinterização (17) e canais de gás associados (2, 3, 4), onde o gás circula entre as diferentes partes do forno de sinterização. A figura 2 mostra em detalhes uma vista em corte do canal de gás (4) no ponto (B-B). O processo de sinterização contínua compreende um ciclo fechado de gás e o gás de circulação é explorado em diversas partes do processo. 0 dispositivo de sinterização também compreende uma estrutura de suporte (não mostrado) . 0 material a ser sinterizado é alimentado, de modo a formar um leito no topo do núcleo (1) . No forno, o material a ser sinterizado, primeiro, percorre uma zona de secagem (18) e uma zona de preaquecimento (19), se movendo, depois, para uma zona de sinterização (20) que apresenta uma ou diversas partes. Após a zona de sinterização, o equipamento, normalmente, compreende uma zona de estabilização (21) , após a qual existe uma zona de resfriamento (22) com diversos estágios. O gás (23) é dirigido para o equipamento de sinterização, primeiro, para as diversas seções da zona de resfriamento através das unidades de gás (24) . As unidades de gás são conectadas a um ou mais detonadores (não mostrado) . Após o gás ter percorrido o núcleo (1) e o leito de material a ser sinterizado, o qual se encontra na parte superior do mesmo, o gás é sugado de cada uma das seções dentro de um respectivo canal de gás (2, 3, 4). O gás que deve ser removido do canal de gás mais externo (2) (conforme visualizado na direção do fluxo de material a ser sinterizado) é dirigido para a zona de secagem (18) , esse canal de gás, geralmente, não sendo provido de unidades de queimador. Ao invés disso, o gás das seções de resfriamento localizadas mais próximas da parte intermediária do equipamento é dirigido para os canais de gás (3, 4), as quais são providas de unidades de queimador (5, 27, 28, 29) . A parte interna do canal de gás é feita de material refratário. Os canais de gás que possuem uma unidade de queimador são, também, preferivelmente, providos de uma unidade de remoção de gás (26) , a qual é principalmente idealizada para casos de emergência. 0 material sinterizado é removido do núcleo para posterior processamento. Os gases são removidos das zonas de sinterização, preaquecimento e secagem para as unidades de remoção (25). A partir destas, os gases são dirigidos para a seção de purificação do gás e, possivelmente, reciclados para o processo de sinterização. A figura 2 mostra como as unidades de queimador (5) e (27) são colocadas no canal de gás (4) . Na solução mostrada pela figura 2, o canal de gás (4) compreende duas unidades de queimador (5) e (27) , que são colocadas nas curvas (9) do canal. As unidades de queimador (5) e (27) são dispostas como uma parte do canal de gás, cada unidade de queimador compreendendo, pelo menos, um espaço de combustão separado (7) colocado sobre a parede (6) do canal de gás. A finalidade do espaço de combustão (7) é proteger a chama formada pela unidade de queimador e formação de chama contra quaisquer fluxos de gás de processo (23) que circulam no canal de gás. O espaço de combustão (7) é dimensionado de acordo com a quantidade de combustível usada e o tipo de lança de queimador. A unidade de queimador (5) , (27) inclui uma estrutura de suporte (8) que, pelo menos, parcialmente envolve o espaço de combustão (7) , a estrutura podendo ser adaptada como uma parte da parede (6) do canal de gás (3, 4). A estrutura de suporte (8) , preferivelmente, é do mesmo material que a parede (6) do canal de gás. A unidade de queimador pode ser adotada como uma parte do canal de gás e toda a unidade de queimador é de fácil substituição por outra unidade de queimador. As unidades de queimador (5) e (27) incluem dutos de suprimento (10) e (11) para um combustível líquido, tal como, um óleo, e para um combustível gasoso, tal como, gás CO. Além disso, a unidade de queimador inclui um queimador de ignição (12), o qual queima o combustível e o ar espalhado dentro do espaço de combustão (7), pelo que é formada uma chama que é dirigida para o fluxo de gás (23) . É óbvio que as posições dos dutos de suprimento de combustível e dos queimadores de ignição podem diferir da disposição de acordo com a figura 2. Entretanto, o combustível pode ser substituído por qualquer outro, sem influenciar o processo. Os combustíveis usados podem variar, dependendo de qual seja mais econômico em cada processo. Entretanto, é preferível, embora não necessário, que a unidade de queimador (5) seja provida de dutos de suprimento para, pelo menos, dois diferentes combustíveis.

Por exemplo, quando gás CO ou gás liquefeito de petróleo (LPG) são usados para aquecimento, não é possível, momentaneamente, se utilizar óleo. A unidade de queimador compreende um duto de suprimento (3 0) para o ar de combustão que é utilizado na queima pelo queimador de ignição (12), o que possibilita a queima de uma chama no espaço de combustão (7) da unidade de queimador. 0 equipamento não necessariamente precisa de uma alimentação separada do ar de combustão, exceto para o queimador de ignição (12), que é somente usado quando o aquecimento começa. Entretanto, a unidade de queimador é, preferivelmente, provida de um equipamento de suprimento (13) de ar de combustão, o qual pode ser usado para alimentação de ar de combustão dentro do canal de gás (4), quando necessário. De outro modo, o ar necessário para a combustão é obtido da circulação de gás nos canais de circulação de gás, isto é, o canal de gás funciona como uma câmara de combustão. Além disso, a unidade de queimador compreende um detector de chama (14) para manutenção e queima da chama. A unidade de queimador é direcionada, de modo a que o fluxo de gases do processo não direcione a chama na direção do material de alvenaria do canal.

Conseqüentemente, a unidade de queimador é colocada no canal de gás (4) , de modo a que o ângulo (A) entre a linha central (15) do espaço de combustão (7) da unidade de queimador e a linha central (16) do canal de gás seja, preferivelmente, de 5 a 50 graus. Dessa forma, de acordo com o exemplo, tal posicionamento evita que os fluxos de gás (23) provenientes da zona de resfriamento (22) se choquem com a alvenaria protetora que se dispõe na parte horizontal do canal de gás.

De acordo com o exemplo, duas unidades de queimador (5) e (27) são colocadas no canal de gás (4) , a segunda unidade sendo capaz de funcionar como um queimador suporte para a primeira unidade ou para auxiliar a partida do forno. A princípio, o número de unidades de queimador pode variar, dependendo das condições do processo. A unidade de queimador pode, por exemplo, ser facilmente removida do canal de gás de circulação e ser colocada dentro de outra unidade de queimador similar, quando a outra unidade estiver danificada. A borda da estrutura de suporte (8) da unidade de queimador, preferivelmente, é arredondada, de modo a formar um obstáculo, o menor possível, ao fluxo de gás (23), quando da circulação na direção da unidade de queimador. É óbvio para um especialista versado na técnica que diversas modificações da invenção não são limitadas aos exemplos acima, podendo tais modificações variar dentro do escopo das reivindicações anexas.

Claims

1. Equipamento para a sinterização continua de um leito de material, compreendendo canais de gás (2, 3, 4), colocados acima de um núcleo (1), os canais de gás compreendendo, pelo menos, uma parede (6) e, pelo menos, duas unidades de direcionamento de gás (24, 25) para contatar o gás com o material no núcleo (1), caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos canais de gás (2, 3, 4) apresenta, pelo menos, uma unidade de queimador (5, 27, 28, 29) nele disposta, que se dispõe como uma parte do canal de gás, a unidade de queimador compreendendo, pelo menos, um espaço de combustão separado (7) disposto na parede (6) do canal de gás, em que a unidade de queimador (5, 27) contém uma estrutura de suporte (8) que envolve, pelo menos, parcialmente, o espaço de combustão (7), e que é adaptada como parte da parede (6) do canal de gás (3, 4).

2. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de queimador (5, 27, 28, 29) é disposta em uma curva (9) do canal de gás (3, 4) .

3. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de queimador (5, 27, 28, 29) compreende, pelo menos, um duto de suprimento para um combustível gasoso (10) e, pelo menos, um duto de suprimento para um combustível líquido (11).

4. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de queimador (5, 27, 28, 29) compreende, pelo menos, um queimador de ignição (12) e uma unidade de ar de combustão (30) do queimador de ignição.

5. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de queimador (5, 27, 28, 29) compreende equipamento de suprimento (13) para o ar de combustão.

6. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de queimador (5, 27, 28, 29) compreende, pelo menos, um detector de chama (14) .

7. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de queimador (5, 27, 28, 29) é colocada no canal de gás (3, 4), de modo a que o ângulo (A) entre a linha central (15) do espaço de combustão (7) e a linha central (16) do canal de gás, preferivelmente, seja de 5 a 50 graus.

8. Equipamento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que duas unidades de queimador são dispostas em cada canal de gás, pelo que um dos queimadores é um queimador de suporte.

9.

Método para aquecimento de gás (23), em conexão com a sinterizaçâo continua em canais de gás (2, 3, 4) colocados acima de um núcleo (1), os canais de gás compreendendo, pelo menos, uma parede (6) e unidades de direcionamento de gás (24, 25), como definido na reivindicação 1, para contato do gás com o material no núcleo (1) , caracterizado pelo fato de que o gás é aquecido por meio de, pelo menos, uma unidade de queimador (5, 27, 28, 29) disposta como uma parte do canal de gás (3, 4), pelo que o combustível usado para o aquecimento é produzido para queimar em um espaço de combustão separado (7) disposto na parede (6) do canal de gás, e pelo menos uma parte do ar de combustão necessário para a combustão é obtido da circulação de gás no canal de gás (3, 4), em que combustível líquido ou combustível gasoso é alimentado dentro da unidade de queimador por meio de, pelo menos, um duto de suprimento (10, 11).