BRPI0807629A2 - Ciclone com entrada de classificação e derivação de particulas pequenas - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CICLONE COM ENTRADA DE CLASSIFICAÇÃO E DERIVAÇÃO DE PARTÍCULAS PEQUENAS".

Introdução

Tradicionalmente, o primeiro estágio de coleta de pó de gás re- sidual de alto-forno é um captador de pó. Este não é mais que um recipiente grande com baixas velocidades de gás no qual partículas de poeira grossas são permitidas separar. O segundo estágio é um limpador úmido onde pe- quenas partículas são removidas. Devido a esta composição, o pó capturado no captador de pó pode ser reciclado de volta ao alto-forno. O pó capturado no sistema úmido deve ser descartado de outras maneiras porque contém materiais, tal como zinco, que não podem ser reciclados.

Captadores de pó invariavelmente não obtêm uma divisão ideal e muito material reciclável é passado ao sistema úmido com os contaminan- tes. É exigido um sistema de remoção de pó de eficiência maior que maximi- za a reciclagem de bom material enquanto passa os contamínantes para o sistema úmido.

Um coletor de pó seco tradicional é o ciclone. Infelizmente, a eficiência de um ciclone tende a ser bastante alta para coletar muito material que carrega zinco.

Descrição de Ciclone

Desenhar um ciclo para obter uma eficiência reduzida não é fá- cil. Frequentemente as condições de entrada de gás sujo não são conheci- das com precisão e provavelmente variam durante a operação. A eficiência necessária poderia ser desconhecida e é provável variar dependendo das mudanças na distribuição de tamanho de partícula de pó. Durante o trabalho de teste verificou-se que variar a geometria do ciclone nem sempre produz as mudanças esperadas em eficiência de coleta de pó. A eficiência de um ciclone pode ser mudada no estágio de desenho reduzindo a velocidade de entrada. O efeito disto seria aumentar o tamanho do ciclone o que conse- quentemente aumenta custos. O resultado seria um ciclo cujo desempenho permaneceria sujeito a excentricidades das condições de gás de entrada e carga de pó e análise de tamanho.

O gás sujo de um alto-forno é tradicionalmente distribuído para a instalação de limpeza de primeiro estágio por meio de um conduto conheci- do como tubo de descenso que se inclina de modo íngreme, frequentemente 5 a um ângulo entre 40 e 55 graus dependendo da disposição do local. A en- trada para o ciclo está no plano horizontal e é retangular em seção. Para virar o fluxo de gás no plano horizontal, o projetista poderia considerar o uso de palhetas de guia interna, tipicamente na seção retangular, para aperfei- çoar a distribuição de fluxo que entra no ciclone. Esta opção não é conside- 10 rada na presente invenção.

GB 2136326 descreve um separador de ciclone desenvolvido para uso em sistemas de combustão de combustível sólido. Um gás sujo entra no corpo do ciclone por meio de uma entrada tangencial e o gás trata- do sai do ciclone por meio de uma saída axial. Uma parte do gás que sai que 15 foi tratado pelo ciclone é retirada da saída por sucção, para filtragem de par- tículas que permanecem aprisionadas no mesmo

De acordo com a invenção, o ciclone compreende os aspectos apresentados na reivindicação 1 anexa. A presente invenção é um ciclone com uma entrada de classificação e uma disposição de derivação de peque- 20 nas partículas que permite que a eficiência do ciclone seja ajustada durante a paralisação do forno ou durante a operação para otimizar a captura de ma- terial reciclável enquanto passa os contaminantes para o sistema de limpeza úmida.

O termo "entrada de classificação" significa uma entrada através da qual as partículas são distribuídas de acordo com o seu tamanho. Tipi- camente, partículas maiores serão mais densamente concentradas nas regi- ões inferiores da entrada.

Uma primeira modalidade da invenção emprega uma curvatura de entrada sem palhetas que entra no ciclone tangencialmente e atua como um classificador aproximado, encorajando partículas de pó maiores a se a- cumular na parte inferior do conduto de entrada.

Em outra modalidade da invenção, o tubo de descenso entra no ciclone diretamente, tipicamente em ângulos retos com um raio da região cilíndrica do corpo e sem uma curvatura. O efeito de classificação é transfe- rido para a parte de topo do corpo de ciclone a partir de onde a partículas de pó menores são removidas por meio de condutos de derivação.

Uma terceira modalidade tira vantagem do efeito de classifica- ção de um fluxo de gás sujo em um conduto horizontal. Este efeito não é tão forte como aquele mostrado por uma curvatura ou uma entrada angulada, mas pode ainda ser usado em uma maneira similar, tendo condutos de deri- vação instalados no topo do corpo de ciclone como descrito acima.

Em todas as modalidades, o ciclone tem um conduto de saída longo que se estende no interior do corpo do ciclone. A estabilidade desta estrutura é assegurada por uma extensão da placa de fundo do conduto de entrada.

As pressões de topo de alto-forno tendem a ser até 0,3 MPa (3 barg). A pressão de topo de desenho de alto-forno é a pressão de desenho para o ciclone. É melhor conter estas pressões dentro de uma estrutura de extremidade cônica ou convexa em vez de por uma placa plana. O topo tra- dicional de um ciclone é uma placa plana. Testes indicam que o topo do ci- clone pode ser cônico se desejado, ou outro formato adequado para um re- cipiente de pressão, e esta é outra modalidade da presente invenção. Se desejado, o topo plano pode ser retido, mas é econômico construir esta pla- ca plana dentro do envoltório de pressão. Nesta modalidade é feita provisão para respiradouros de equalização de pressão entre o volume encerrado e o conduto de saída de ciclone.

Na eventualidade de ser necessário acesso para manutenção, o ciclone, em qualquer uma das modalidades acima, é fornecido com linhas de purgação e respiradouros de purgação de modo que o gás do alto-forno po- de ser removido do ciclone. Na modalidade com um volume encerrado entre a placa plana e o envoltório de pressão, uma linha de purga ou linhas são fornecidas e os respiradouros de equalização de pressão atuam como respi- radouros de purgação.

A invenção será agora descrita com referência às figuras 1, 2 e 3 anexas, cada uma das quais ilustra uma modalidade da invenção.

Referindo-se à figura 1, um ciclone de acordo com uma primeira modalidade da invenção tem um corpo substancialmente cilíndrico 10 e ain- da compreende um conduto de entrada 2 tendo uma região inclinada 3 e uma região 4 que entra no corpo tangencialmente em virtude da curvatura 5.

A curvatura tende a tornar as partículas mais lentas de modo que partículas maiores tendem a se mover para o fundo 6 do conduto de entrada, mas partículas menores são menos afetadas pela curvatura e per- manecem enormemente distribuídas uniformemente. As partículas de pó 10 maiores são coletadas pelo ciclone na maneira normal. Uma proporção de partículas menores perto do topo 7 do conduto de entrada, que contêm uma alta proporção de contaminante, é desviada da extremidade superior do cor- po de ciclone 10, por meio de um número de condutos de derivação 8, e no conduto de descarga de ciclone 9. O número e tamanho dos condutos de 15 derivação 8 dependem de quanto da corrente de gás é exigida ser desviada.

Referindo-se à figura 2, em uma segunda modalidade, o conduto de entrada 2 é inclinado e entra no ciclone 1 substancialmente em ângulos retos com um raio do ciclone. Novamente, um efeito de classificação de par- tícula significa que partículas menores são de preferência desviadas por condutos de derivação 8 (somente um marcado por clareza).

Na modalidade mostrada na figura 3, o conduto de entrada 2 é horizontal. Mesmo nesta disposição simples, um efeito de classificação signi- fica que partículas menores são de preferência desviadas por condutos de derivação 8 para o conduto de descarga 9.

Em cada uma das modalidades mostradas, os condutos de deri-

vação são fornecidos com meios para isolamento individual (não-mostrado) posicionados de modo a serem acessíveis. Este meio de isolamento pode ser uma válvula, tal como uma válvula de placa deslizante, ou uma placa de bloqueio. Uma válvula adequada pode ser operada quando exigido. Uma 30 placa de bloqueio pode ser inserida ou removida durante a paralisação do forno. A decisão de se abrir ou fechar um tubo de derivação é tomada na evidência derivada das medições de composição de zinco do pó de ciclone coletado.

A estrutura de ciclone e a parte superior do ciclone são dese- nhadas para suportar a extremidade inferior do conduto de entrada 2 de mo- do que suportes adicionais são desnecessários.

Claims (8)

1. Ciclone compreendendo: um corpo tendo uma região cilíndrica (10); um conduto de entrada de classificação (2) fornecendo pelo me- nos separação parcial de partículas de acordo com o tamanho; um conduto de descarga (9); e caracterizado por pelo menos um conduto de derivação (8) dis- posto para desviar partículas menores separadas pelo conduto de entrada de classificação para o conduto de descarga.

2. Ciclone, de acordo com a reivindicação 1, onde o conduto de entrada (2) compreende uma região inclinada (3), uma curvatura (5) e uma região (3) que entra no corpo tangencialmente à região cilíndrica.

3. Ciclone, de acordo com a reivindicação 1, onde o conduto de entrada é inclinado e entra no ciclone substancialmente em ângulos retos com um raio da região cilíndrica.

4. Ciclone, de acordo com a reivindicação 1, onde o conduto de entrada entra no corpo horizontalmente.

5. Ciclone, de acordo com qualquer uma das reivindicações pre- cedentes, ainda compreendendo meios para isolar cada um dos condutos de derivação.

6. Ciclone, de acordo com qualquer uma das reivindicações pre- cedentes, disposto para receber gás residual de um alto-forno por meio do conduto de entrada de classificação.

7. Método para tratar gás residual de um alto-forno, o gás resi- dual contendo partículas que possuem uma variedade de tamanhos, o mé- todo caracterizado pelas etapas de: direcionar o gás para uma entrada de ciclone por meio de um conduto (2), o conduto fornecendo separação pelo menos parcial de partícu- las em regiões da entrada de acordo com o tamanho da partícula; desviar o gás de uma região da entrada tendo uma preponde- rância de partículas menores para um conduto de descarga (9) do ciclone; e direcionar as partículas separadas do gás pelo ciclone de volta para o alto-forno.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, em que direcionar o gás para uma entrada de ciclone é efetuado por meio de um conduto tendo uma curva (5), a curva fornecendo separação melhorada de partículas em regiões da entrada de acordo com o tamanho de partícula.