CH690284A5

CH690284A5 - Procedimento di preriscaldo del rottame per postcombustione dei fumi e dispositivo per realizzare il procedimento.

Info

Publication number: CH690284A5
Application number: CH01534/95A
Authority: CH
Original assignee: Elti Srl
Priority date: 1995-05-24
Filing date: 1995-05-24
Publication date: 2000-06-30
Also published as: DE69625124D1; EP0744585B1; DE69625124T2; ATE229164T1; EP0744585A1

Description


  
 



  La presente invenzione concerne un procedimento di preriscaldo del rottame per postcombustione dei fumi secondo il prologo della rivendicazione 1 ed un dispositivo per realizzare il procedimento secondo il prologo della rivendicazione 4 della presente invenzione. 



  Un procedimento ed un dispositivo noti corrispondenti alla presente invenzione vengono descritti nel documento di brevetto europeo EP-C 0 190 313 e vengono commercializzati dalla ditta americana Triple/s Dynamics Inc. con sede a Dallas (Texas), USA, con la denominazione di processo Consteel, cui noi faremo qui riferimento nel proseguo. 



  Il procedimento noto Consteel, del quale la presente invenzione costituisce un perfezionamento inventivo, consiste essenzialmente in una sequenza di operazioni, descritte nel prologo della rivendicazione 1 della presente invenzione, il cui scopo è quello di fondere in un forno fusorio ad arco elettrico, in continuo - ossia con alimentazione continua del materiale nel forno ed estrazione pure più o meno continua di metallo fuso dal forno - di rottame "inquinato", ossia contenente anche composti non metallici (in particolare sostanze combustibili volatili). Il processo intende altresì eliminare o ridurre la quantità di sostanze inquinanti emesse dall'impianto ed utilizzare il potenziale energetico contenuto nei fumi del forno e nei volatili per preriscaldare il rottame alimentato. 



  Sia fin d'ora specificato che, con la denominazione fumi, si intende tutta la miscela di gas sviluppantesi nel forno al momento della combustione, ma anche durante la fase di preriscaldamento nel canale di alimentazione, per volatilizzazione ad esempio delle  sostanze volatili trascinate dal rottame ed inquinantelo. 



  L'impianto Consteel si compone, come verrà descritto più dettagliatamente nella fig. 1 che rappresenta lo Stato della Tecnica, di un forno ad arco elettrico nel quale sbocca un canale di alimentazione del rottame, costruito solitamente quale canale vibrante. Nelle vicinanze della estremità d'entrata del canale di alimentazione del rottame, alimentazione che solitamente avviene "per cariche successive" e quindi relativamente irregolari, nel canale stesso sbocca una tubazione di aspirazione dei fumi, mediante le quali i fumi provenienti dal forno fusorio e dotati di elevata temperatura, dopo aver attraversato o lambito il rottame spostantesi in controcorrente nel canale, vengono allontanati dal canale e trattati per abbattere le eventuali diossine ed altre sostanze inquinanti che possono contenere e venir filtrati, prima di venir ceduti all'ambiente esterno. 



  L'elemento più importante dell'impianto Consteel è il canale di alimentazione del rottame, nel quale viene effettuato il preriscaldo del metallo ferroso (ghisa o rottame), con conseguente ricupero di calore, poiché il rottame entra poi nel forno già ad alta temperatura (auspicabili circa 600 DEG ). 



  Tra il punto di sbocco della tubazione di aspirazione dei fumi e l'estremità di carico dei rottami (cioè l'inizio del canale) è poi disposto un cosidetto dispositivo di tenuta dinamica, il cui scopo è quello di separare aerodinamicamente la parte di canale addetto al preriscaldo del rottame, e funzionante dunque da scambiatore di calore, dalla parte del canale aperta sull'ambiente esterno, affinché l'impianto di aspirazione dei fumi non possa aspirare troppa aria ambientale. Questo elemento non gioca qui alcun ruolo nell'ambito della presente invenzione e viene dunque tralasciato. 



  Lo scambio del calore tra i fumi ed il rottame del canale di alimentazione, per ottenere il preriscaldo, avviene in due maniere differenti:
 - scambiando il calore sensibile dei fumi ad alta temperatura verso il rottame a più  bassa temperatura. L'alta temperatura dei fumi provenienti dal forno è dovuta al contributo energetico fornito dagli elettrodi del forno sottoforma di elettricità e dalla combustione di alcuni composti nel bagno di metallo liquido (C, Si, S, Mn, ..);
 - scambiando il calore generato dalla combustione della frazione combustibile contenuta nei fumi. Questa frazione è composta principalmente dal monossido di carbonio CO generato dalla combustione parziale del carbonio presente in forno (carbonio iniettato sottoforma di carbone, carbonio nel rottame e nella ghisa, carbonio degli elettrodi). 



  Un altro contributo al riscaldamento del rottame viene dalla frazione volatile contenuta inizialmente nello stesso. Durante il riscaldamento la frazione volatile diventa gassosa ed è quindi disponibile a fornire ulteriormente energia mediante combustione. 



  Per bruciare il monossido di carbonio CO proveniente dal forno e i composti volatili contenuti nel rottame, occorre avere a disposizione la quantità necessaria di comburente (normalmente aria). L'aria viene fornita tramite una serie di iniettori od ugelli disposti su tutta la lunghezza del canale, con il loro asse disposto ortogonalmente al flusso dei fumi. 



  La gestione del numero e della posizione degli ugelli di iniezione attivi viene fatta partendo dall'analisi del tenore in ossigeno contenuto nei fumi alla fine del preriscaldo, prima dell'impianto fumi. 



  Il processo e l'impianto Consteel noto hanno tuttavia ancora una serie di svantaggi, che si manifestano alfine sottoforma di un insufficiente preriscaldo del rottame che giunge nel forno fusorio con temperature di circa 400 DEG C invece dei 600 DEG C che sarebbero auspicabili - dovuto soprattutto al fatto che la combustione dei fumi nel canale di alimentazione del rottame avviene in modo incompleto, rispettivamente ritardato, ossia più nelle vicinanze della tubazione di aspirazione dei fumi, od addirittura nella tubazione stessa dove non c'è affatto rottame da preriscaldare, che lungo il canale di  alimentazione del rottame.

   Tutto ciò è dovuto al particolare sistema di combustione dei fumi nel canale di alimentazione del rottame adattato nel procedimento e nel dispositivo noti, che non tiene sufficientemente conto dei fenomeni fisici che reggono la combustione di un combustibile in una corrente di gas con formazione di una fiamma, in particolare che ignorano il concetto di velocità di propagazione della fiamma e della velocità di reazione del combustibile. 



  È dunque necessario dedicare qui alcune righe alla spiegazione di questi fenomeni. 



  Nell'impianto Consteel (si veda già la fig. 1 che rappresenta appunto questo Stato della Tecnica) l'adduzione dell'aria comburente per la combustione dei fumi nel canale di alimentazione del rottame avviene tramite una serie di ugelli di iniezione dell'aria situati nella parte superiore del canale e distribuiti lungo tutta la lunghezza "utile" del canale stesso, definendo con lunghezza utile la parte di canale (compresa tra il forno fusorio e la tubazione di aspirazione dei fumi) nella quale dovrebbe aver luogo lo scambio di calore tra i fumi ed il rottame. In questo concetto non si tiene affatto conto della velocità di fiamma, ossia della velocità con la quale il fronte della fiamma si propaga in una corrente di gas. Questa velocità è bensì tanto maggiore quanto più intensa è la turbolenza dei gas, ma è soggetta a dei limiti.

   Particolarmente basse sono le velocità di diffusione quando, come nel nostro caso, si ha a che fare con delle fiamme di diffusione, ossia nella quale gas e aria si trovano in contatto solo nel momento della combustione. In questo caso, con condizioni di flusso laminare ed utilizzando CO come combustibile, la velocità massima di propagazione della fiamma in un canale è di 0,5 m/sec.

   Siccome le velocità di flusso gassoso che si riscontrano nel canale di preriscaldo dello Stato della Tecnica si aggirano, come ha mostrato l'esperienza, attorno a valori di 10 m/sec, è chiaro che, se tale flusso ha carattere laminare, la fiamma viene trascinata verso la estremità del canale nella quale c'è l'imbocco della tubazione di aspirazione dei fumi, sicché la combustione avviene poi o in tale zona finale del ca nale, oppure addirittura nella tubazione di aspirazione dei fumi, là dove essa più non serve per preriscaldare il rottame.

   Ciò è per l'appunto quanto succede nella pratica, poiché gli ugelli di alimentazione dell'aria comburente distribuiti lungo il canale di alimentazione non riescono a creare nel flusso dei fumi che percorre il canale, e che contiene il CO di combustione, quelle turbolenze necessarie per ottenere una formazione della fiamma lungo tutto il canale. 



  È appunto questo lo scopo della presente invenzione. Essa si propone, in un impianto avente le caratteristiche di base di quello descritto nel brevetto europeo EP-C 0 190 313 e realizzato quale impianto Consteel nella pratica, di garantire la formazione di una fiamma lungo tutta la lunghezza del canale di alimentazione del rottame compresa tra il forno e la tubazione di aspirazione dei fumi, così da realizzare uno scambio di calore tra i fumi ed il rottame più intimo ed ottenere temperature di entrata del rottame nel forno più elevate. 



  Inoltre l'invenzione si propone di eliminare il pericolo, insito nella soluzione dello Stato della Tecnica, della combustione dei fumi nella tubazione di aspirazione, che provoca il forte ed inutile riscaldamento della tubazione stessa. 



  In generale la presente invenzione permette di aumentare il grado di rendimento del sistema di preriscaldo del rottame, scopo ottenuto inoltre con una semplificazione costruttiva dell'impianto interessante dal punto di vista dei costi di realizzazione e di manutenzione dello stesso. 



  Questi scopi vengono raggiunti con un procedimento di lavoro caratterizzato dalla parte caratterizzante della rivendicazione 1 e con un dispositivo di realizzazione del procedimento caratterizzato dalla parte caratterizzante della rivendicazione 4 della presente invenzione. 



  Il procedimento inventivo prevede essenzialmente che, per controllare la combustione del monossido di carbonio CO e degli eventuali altri composti volatili contenuti nei  fumi lungo il canale di alimentazione, si agisce sulla propagazione della fiamma lungo il canale di alimentazione del rottame. Il dispositivo corrispondente per realizzare il procedimento prevede corrispondentemente che sono presenti degli ugelli di alimentazione dell'aria di combustione situati nel canale di alimentazione del rottame nelle vicinanze del forno fusorio, dove poi tali ugelli dirigono il loro getto pilotato di aria in modo da incrementare la velocità di propagazione della fiamma lungo il canale di alimentazione del rottame.

   L'insegnamento essenziale dell'invenzione è dunque che non è sufficiente credere, come avviene palesemente nel concetto noto dello Stato della Tecnica, che dove si alimenta aria, lì si forma la fiamma di combustione dal CO. Questa concezione ha portato appunto all'idea, che si è rivelata errata, di ripartire l'alimentazione di aria lungo tutto il canale di alimentazione del rottame. Siccome però essa non tiene conto affatto della velocità di propagazione della fiamma in un flusso di gas, questa ripartizione del combustibile lungo il canale produce appunto l'effetto di combustione ritardato sopra descritto.

   Secondo l'invenzione, percontro, bisogna alimentare l'aria comburente in modo da garantire una alta velocità di propagazione della fiamma (o del fronte della fiamma per essere più precisi): solo così si può infatti ottenere la formazione di una fiamma lungo tutto il canale. È questo l'insegnamento della presente invenzione, che descriveremo ora con l'aiuto di un esempio di realizzazione dopo aver illustrato, a titolo di confronto, il sistema noto dello Stato della Tecnica. 



  Allo scopo ci serviremo di alcune figure, che mostrano: 
 
   la fig. 1 una rappresentazione generale in alzata di un impianto di fusione di rottami con preriscaldo del rottame alimentato in continuo nel forno fusorio corrispondente allo Stato della Tecnica, in rappresentazione semplificata; 
   la fig. 2 una rappresentazione schematica dell'alimentazione dell'aria di combustione lungo il canale di trasporto del rottame nell'impianto dello Stato della Tecnica della fig. 1; 
   la fig. 3 una rappresentazione generale in alzata di un impianto di fusione del rottame con preriscaldo del rottame alimentato in continuo in un forno fusorio conforme all'invenzione; 
   la fig. 4 una rappresentazione schematica dell'alimentazione dell'aria di combustione lungo il canale di trasporto del rottame nell'impianto inventivo della fig. 3. 
 



  Nella fig. 1 è rappresentato un impianto del tipo ConsteeI noto, che rappresenta lo Stato della Tecnica della presente invenzione. 



  In essa con 1 è indicato il forno fusorio riscaldato elettricamente ad arco tramite l'elettrodo 2. Nel forno sbocca lateralmente un canale di trasporto ed alimentazione 3 del rottame, nel seguito indicato sempre solo quale canale di alimentazione. Il canale di alimentazione 3 convoglia il rottame 4, rappresentato nella fig. 1 e 2 come un mucchio di materiale di rottame variabile spostantesi nel canale secondo la direzione della freccia F, da una estremità di entrata o punto di carico 5 ad una estremità di uscita 6 sboccante direttamente nel forno fusorio 1.

   Il trasporto del rottame nel canale di alimentazione 3 avviene normalmente mediante un sistema di trasporto a vibrazioni, che è in grado di supportare meglio di altri sistemi le alte temperature cui viene riscaldato il rottame da fondere: tuttavia il sistema di trasporto, purché si tratti di un trasporto continuo, non gioca alcun ruolo rilevante nell'ambito della presente invenzione, sicché non viene qui più ulteriormente descritto. 



  Dalla parte nella quale il canale di alimentazione 3 si collega al forno 1, il fondo del canale 3 è montato su un carrello 7, il cui scopo è quello di portare il rottame a cadere nel mezzo del forno 1, dove c'è il pozzetto di metallo liquefatto. Anche questa caratteristica costruttiva dell'impianto non è però essenziale agli effetti della presente invenzione. 



  Nelle vicinanze della estremità di entrata 5 del canale di alimentazione 3, nello stesso sbocca poi una tubazione di aspirazione dei fumi 8, dotata di mezzi di aspirazione  nonché di filtraggio (entrambi non mostrati). La tubazione di aspirazione 8 aspira i fumi che vengono sviluppati nel forno fusorio 1, così come quelli che si formano per la volatilizzazione di sostanze volatili contenute nel rottame, e li restituisce all'atmosfera previo adeguato trattamento. I fumi percorrono il canale di alimentazione 3 secondo la direzione indicata con la freccia f, ossia in controcorrente rispetto alla direzione di spostamento del rottame 4 indicata con la freccia F. Incontrando il rottame 4 più freddo, il fumo gli cede una parte del suo calore, preriscaldandolo.

   Ciò che però si vuole ottenere nel canale 3 non è solo lo scambio del calore sensibile dei fumi ad alta temperatura verso il rottame a più bassa temperatura, bensì pure lo scambio del calore generato dalla combustione della frazione combustibile, composta principalmente da monossido di carbonio CO, contenuta nei fumi. Questo monossido di carbonio proviene dalla combustione parziale del carbonio presente nel forno 1, iniettato sottoforma di carbone oppure presente nel rottame stesso o negli elettrodi del forno. Un altro contributo al riscaldamento del rottame 4 viene dato, come già detto, dalla frazione volatile contenuta nel rottame, che diventa gassosa con il riscaldamento e può quindi fornire un'altra fonte utile di energia per il preriscaldamento del rottame 4. 



  Per bruciare questo combustibile presente nel canale di alimentazione 3 occorre disporre della necessaria quantità di comburente (ad esempio di aria). Nella soluzione dello Stato della Tecnica rappresentato nella fig. 1 l'aria viene ora fornita tramite una serie di ugelli di iniezione 9 disposti lungo tutta la lunghezza del canale 3. Gli ugelli 9 sono poi disposti in modo tale che il loro asse sia perpendicolare rispetto alla direzione f del flusso dei fumi. La gestione del numero e della posizione degli ugelli di iniezione 9 attivi viene fatta partendo dall'analisi del tenore in ossigeno contenuto nei fumi alla fine della operazione di preriscaldo, ossia là dove i fumi lasciano il canale 3 per entrare nella tubazione di aspirazione dei fumi 8. 



  Questa disposizione degli ugelli di iniezione 9 dell'aria di combustione lungo il canale  3, che non tiene conto della velocità di propagazione della fiamma, si è ora dimostrata inadeguata, poiché, come l'esperienza ha mostrato, nella prima parte del canale di alimentazione 3, nel senso di volo f dei fumi, ossia la parte più vicina al forno 1, la fiamma non riesce ad ancorarsi, in quanto la velocità dei fumi è superiore alla sua velocità di propagazione (detta anche velocità di reazione della combustione). In conseguenza di ciò la fiamma si forma solo troppo tardi, quando cioè i fumi sono già nelle vicinanze della tubazione di aspirazione dei fumi 8. La conseguenza di ciò è che la fiamma di combustione non viene più ad entrare in contatto con il rottame e non può quindi preriscaldare convenientemente il rottame.

   In effetti là temperatura che il rottame 4 raggiunge, in un simile impianto, dopo aver percorso tutto il canale di alimentazione 3 del rottame 4, prima di cadere nel forno 1, è di appena 400 DEG C all'incirca, mentre le dimensioni dell'impianto e le energie disponibili dovrebbero permettere, se lo scambio di calore potesse svilupparsi correttamente, di raggiungere temperature di 600 DEG  ed oltre. 



  Un altro svantaggio insito nel concetto noto dello Stato della Tecnica è poi legato alla gestione dell'iniezione di comburente, che avviene mediante la conoscenza del tenore di ossigeno all'entrata 5 del canale di alimentazione 3. 



  Nella fig. 2 sono mostrati schematicamente gli elementi di regolazione usati nell'impianto dello Stato della Tecnica: 9 sono gli ugelli di iniezione ripartiti lungo il canale 3, mentre con 10 è indicato un sensore di ossigeno disposto nelle vicinanze dell'estremità d'entrata 5 del canale di alimentazione 3. R è la logica di regolazione degli ugelli di iniezione 9. 



  Questo tipo di gestione è implicitamente non coerente e lenta in quanto il volume di fumi su cui viene analizzato il tenore di ossigeno ed il volume dei fumi nei quali viene iniettato il comburente sono diversi. Tenendo ben presente il carattere oscillatorio della composizione del gas proveniente dal forno 1, troviamo lungo il canale di alimen tazione e preriscaldo 3 una miscela gassosa nella quale il tenore in CO ed in O2 sono molto variabili. Per esempio nel caso in cui nella zona circostante al sensore di ossigeno 10 ci fosse una miscela gassosa povera in O2, il sistema di gestione degli ugelli di iniezione 9 agirebbe aumentando la portata d'aria iniettata.

   Siccome sensore 10 e ugelli di iniezione 9 si trovano in due posizioni differenti distanti tra loro anche diversi metri, può darsi che, al momento in cui nella zona d'analisi abbiamo carenza di O2, nella zona degli ugelli di iniezione 9 ce ne sia invece in eccesso. L'azione del regolatore R, oltre ad essere inefficace, ottiene il risultato opposto a quello ricercato. 



  La logica di regolazione R della postcombustione ha già un ritardo implicito, numericamente dato da X diviso la velocità del flusso gassoso, al quale si devono in seguito aggiungere il ritardo della sonda 10 e del regolatore R degli ugelli di iniezione 9. 



  Questo tipo di ciclo di regolazione, per concetto, non è quindi in grado di rispondere efficacemente alle continue e repentine variazioni di composizione dei fumi in quanto costretto a tempi di risposta molto lunghi, ovvero non coerenti con le necessità del processo, ammesso inoltre che il solo tenore O2 fosse sufficiente per gestire il processo descritto. 



  Con l'aiuto delle fig. 3 e 4 vengono ora illustrati il procedimento ed il dispositivo inventivo basato su un diverso modo di alimentare il comburente nel canale di alimentazione 3 del rottame 4, modo che tiene conto delle conoscenze scientifiche legate alla propagazione della fiamma di diffusione in una corrente di combustibile. 



  Le componenti dei dispositivi delle fig. 3 e 4 uguali o corrispondenti nelle funzioni a quelle della soluzione delle fig. 1 e 2 vengono indicate con gli stessi numeri di riferimento e non vengono qui più descritte in dettaglio. 



  La differenza fondamentale tra la soluzione Consteel dello Stato della Tecnica e quella inventiva consiste nell'eliminazione degli ugelli di iniezione 9 distribuiti lungo tutta la lunghezza del canale di alimentazione 3. 



  Nelle soluzioni inventive ci sono pure degli ugelli di iniezione 11, ma questi (nella fig. 3 solo 1 è rappresentato, ma in genere essi sono una pluralità, come vedremo più sotto) sono situati in pratica raggruppati in una unica sezione del canale di alimentazione 3 disposta nelle vicinanze dell'estremità 6 del canale 3 sboccante nel forno 1. La caratteristica inventiva di questi ugelli di iniezione è ora che essi sono fatti e collocati in modo tale da agire sulla propagazione della fiamma lungo il canale di alimentazione 3 del rottame 4.

   Il numero di ugelli 11, la loro collocazione nel canale 3 e la loro direzione di deflusso dell'aria, nonché la forza e la conformazione del loro getto, vengono cioè inventivamente scelti in funzione della propagazione della fiamma nel canale 3, con lo scopo dichiarato di ottenere la formazione di una fiamma lungo tutta la lunghezza utile (già definita più sopra) del canale di alimentazione 3. 



  Secondo una prima forma di realizzazione preferita del procedimento inventivo si prevede poi che la propagazione della fiamma lungo il canale di alimentazione 3 del rottame 4 venga realizzata in due diversi stadi, che sono: 
 
   a) l'aggancio della fiamma turbolenta all'inizio del canale di alimentazione, e 
   b) la propagazione della fiamma verso l'uscita dei fumi del canale di alimentazione. 
 



  Il procedimento prevede cioè che il problema oggetto dell'invenzione, cioè garantire la formazione di una fiamma lungo il canale 3 dal suo inizio vicino al forno 1 fino al punto nel quale i fumi lasciano il canale 3 per entrare nella tubazione di aspirazione dei fumi 8, venga risolto mediante due provvedimenti distinti, cioè uno volto ad agganciare la fiamma all'inizio del canale 3, impedendole di scappare verso la tubazione di aspirazione dei fumi 8 in conseguenza di una sua troppo lenta propagazione. Con questo provvedimento si intende dunque migliorare le condizioni di propagazione della fiamma, ossia aumentare la turbolenza della corrente di fumi. Con il secondo provvedimento si intende poi propagare la fiamma lungo il canale, ossia distribuirla sulla lunghezza del canale in modo che essa possa estendersi lungo tutta la lunghezza utile  del canale stesso. 



  Dal punto di vista del dispositivo, il procedimento inventivo viene realizzato, in un dispositivo conforme al prologo della rivendicazione 4 e corrispondente, nella sua costituzione, al dispositivo noto della EP-C 0 190 313 nonché all'impianto noto descritto nell'introduzione, grazie al fatto di prevedere degli ugelli 11 di alimentazione dell'aria di combustione (ugelli di iniezione) situati nel canale 3 nelle vicinanze del forno fusorio 1, dove poi tali ugelli dirigono il loro getto pilotato di aria in modo tale da incrementare la velocità di propagazione della fiamma lungo il canale di alimentazione 3 del rottame 4. 



  In linea generale il procedimento inventivo ed il corrispondente dispositivo insegnano dunque a disporre degli ugelli di alimentazione dell'aria 11 nel canale 3, e più precisamente raggruppati nelle vicinanze del forno fusorio 1: questo insegnamento è molto innovativo rispetto a quanto noto nello Stato della Tecnica, secondo il quale gli ugelli 9 andavano distribuiti lungo tutto il tratto utile del canale 3. Naturalmente la posizione e tutte le altre caratteristiche degli ugelli 11 vanno definiti con opportune prove e sperimentazioni. 



  Rispetto a questo primo insegnamento generale, il procedimento perfezionato della rivendicazione 2 ed il suo rispettivo dispositivo di realizzazione della rivendicazione 5 costituiscono una precisazione di uno dei mezzi per ottenere il risultato inventivo voluto: quello cioè di dividere il compito degli ugelli di alimentazione 11 in due sottocompiti distinti, ossia quello di agganciare la fiamma e quello di propagare la fiamma lungo il canale. Il dispositivo relativo della rivendicazione 5 prevede allo scopo che gli ugelli di alimentazione dell'aria di combustione 11 sono di due tipi, e più precisamente un tipo 11 min  (vedi la fig. 4) indirizzante il getto di aria di combustione essenzialmente perpendicolarmente rispetto alla direzione longitudinale del canale 3 del rottame 4 e quindi del flusso dei fumi nel canale 3.

   Questo primo tipo di ugello 11 min  provoca una  forte turbolenza nella corrente dei fumi e, aumentando fortemente la velocità di propagazione della fiamma di diffusone nei fumi, blocca la fiamma nel punto degli ugelli 11 min , cioè la "aggancia", per usare un termine poco scientifico ma che bene rende l'idea dell'effetto degli ugelli 11 min  (che possono essere diversi e disposti su una corona). 



  Il secondo tipo di ugello dì alimentazione 11 min  min  è invece diretto parallelamente alla direzione longitudinale del canale 3 ed indirizza il suo getto di aria parallelamente e nella stessa direzione f del flusso dei fumi nel canale di alimentazione 3 del rottame 4. 



  Anche questi ugelli di alimentazione 11 min  min  possono essere più di uno ed essere disposti nella parte superiore del canale 3 a formare una raggiera di ugelli 11 min  min . 



  È evidente che l'effetto degli ugelli 11 min  e 11 min  min può venir influenzato mediante alcuni provvedimenti specifici (ad esempio facendo variare la quantità di aria erogata, oppure modificando la forma d'uscita dell'ugello ecc.), che vanno scelti con opportune prove in funzione delle condizioni specifiche cui il procedimento ed il dispositivo devono far fronte. 



  Secondo un altro procedimento inventivo di preriscaldo preferito, si prevede poi che l'alimentazione dell'aria di combustione viene concentrata in un unico punto del canale di alimentazione 3 del rottame 4 posto nelle vicinanze del forno fusorio 1, nonché che viene determinata la temperatura dei fumi in punti P1, P2, P3, ... Pn distribuiti regolarmente lungo la lunghezza del canale di alimentazione 3 e che alle due estremità 5 e 6 del canale di alimentazione 3 viene analizzato il contenuto in CO, CO2 ed O2 dei fumi e che l'alimentazione dell'aria di combustione viene fatta passare, per garantire la propagazione della fiamma lungo il canale 3, tenendo conto dei valori della temperatura T misurati nei punti P1, ... Pn, distribuiti lungo il canale e dei risultati delle analisi del contenuto in CO, CO2 ed O2 eseguite alle due estremità 5, 6 del canale 3. 



  Il sistema di pilotaggio della combustione dei fumi nel canale 3 mediante la misura zione delle temperature in punti distribuiti regolarmente lungo il canale e l'analisi del contenuto dei fumi CO, CO2 ed O2 nei due punti estremi del canale 3 permettono di ottenere una regolazione perfettamente controllata delle condizioni di combustione e di pilotare con grande efficacia l'alimentazione dell'aria di combustione agli ugelli 11 min  e 11 min  min , ottenendo un canale 3 percorso da una fiamma lungo tutta la sua lunghezza utile e quindi realizzante un preriscaldo ottimale del rottame 4 all'uscita 6 del canale 3. 



  Il dispositivo per realizzare il procedimento di lavoro secondo le rivendicazioni 4 o 5 prevede poi che gli ugelli di alimentazione dell'aria di combustione 11 min , 11 min  min , sono disposti essenzialmente lungo la periferia nella parte superiore del canale 3 non occupato dal rottame 4 e situata nelle vicinanze dello sbocco del canale 3 nel forno fusorio 1. Lungo il canale 3 sono inoltre distribuiti, ad intervalli regolari e nei punti P1, ... Pn, dei sensori di temperatura misuranti la temperatura T dei fumi. Inoltre alle due estremità 5, 6 del canale di alimentazione 3 del rottame 4 viene prelevato il fumo, nei punti A1, rispettivamente A2, che viene analizzato in un analizzatore che ne determina il contenuto in CO, CO2 ed O2. 



  Infine il dispositivo inventivo presenta mezzi di regolazione (non mostrati ma noti ad ogni uomo del mestiere) che comandano l'adduzione dell'aria di combustione agli ugelli 11 min , 11 min  min , mezzi che vengono pilotati tramite i valori della temperatura T detettati lungo il canale 3 nei punti P1, ... Pn, ed i valori delle analisi eseguite dagli analizzatori di CO, CO2 ed O2. Ciò permette di garantire una propagazione ottimale della fiamma, in controcorrente, lungo il canale di alimentazione 3 del rottame 4. 

 

  È poi evidente che la scelta del tipo di ugello di alimentazione 11 min  o 11 min  min  da attivare, oppure da rafforzare nell'effetto, viene eseguita in funzione dei valori di temperatura forniti dalle termocoppie disposte nei punti P1 ... Pn e del valori delle analisi di CO, CO2 ed O2. Se ad esempio abbiamo una temperatura troppo alta all'inizio del canale di alimentazione 3, verrà data la preferenza agli iniettori "paralleli" 11 min  min , in modo da  propagare su un più lungo tratto la fiamma, e viceversa.

   Si sottolinea qui ancora che la velocità di reazione del tipo di regolazione della propagazione della fiamma sopradescritta è estremamente rapida e permette di far fronte velocemente ed efficacemente alle situazioni più estreme regnanti nel canale di alimentazione 3 in seguito a rapide variazioni (sempre possibili) della produzione di fumi nel forno fusorio 1. 


 Elenco della numerazione delle figure 
 
 
   1 Forno fusorio 
   2 Elettrodo 
   3 Canale di alimentazione 
   4 Rottame 
   5 Estremità di entrata o punto di carico 
   6 Estremità di uscita 
   7 Carrello 
   8 Tubazione di aspirazione dei fumi 
   9 Ugello di iniezione 
   10 Sensore di ossigeno 
   11, 11 min , 11 min  min  Ugelli di alimentazione dell'aria di combustione.

Claims

1. Procedimento di preriscaldo del rottame per postcombustione dei fumi sviluppantesi in un forno fusorio, con, - alimentazione in continuo del rottame (4) nel forno (1) mediante un canale di alimentazione (3) estendentesi da un punto di carico (5) del rottame (4) fino al forno fusorio (1), - fusione in continuo di rottame (4) nel forno fusorio (1), - preriscaldo in confinuo del rottame nel canale di alimentazione (3) del rottame (4) mediante passaggio dei fumi di fusione in controcorrente, rispetto al rottame, nel canale (3) stesso lungo un tratto che collega il forno fusorio (1) con una tubazione di aspirazione dei fumi (8) sboccante nel canale di alimentazione (3) nelle vicinanze del punto di carico (5) del rottame (4),

dove poi il preriscaldo avviene per scambio di calore generato dalla combustione controllata del CO e degli eventuali altri composti volatili contenuti nei fumi nonché per scambio del calore sensibile dei fumi ad alta temperatura verso il rottame a più bassa temperatura, caratterizzato dal fatto che per controllare la combustione del CO e degli eventuali altri composti volatili con tenuti nei fumi lungo il canale di alimentazione, si agisce sulla propagazione della fiamma lungo il canale di alimentazione (3) del rottame (4).

2.

Procedimento di preriscaldo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la propagazione della fiamma lungo il canale di alimentazione (3) del rottame (4)viene realizzata in due stadi, che sono a) l'aggancio della fiamma turbolenta all'inizio del canale di alimentazione (3) b) la propagazione della fiamma verso l'uscita dei fumi dal canale di alimentazione (3).

3. Procedimento di preriscaldo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che alimentazione dell'aria di combustione viene concentrata in un unico punto del canale di alimentazione (3) del rottame (4) posto nelle vicinanze dello sbocco del canale nel forno fusorio (1), che viene misurata la temperatura dei fumi in punti (P1, P2, P3, ...

Pn) distribuiti regolarmente lungo la lunghezza del canale di alimentazione (3) e che alle due estremità (5, 6) del canale di alimentazione (3) viene analizzato, nei punti (A1), rispettivamente (A2), il contenuto in CO, CO2, O2 dei fumi e che l'alimentazione dell'aria di combustione, per garantire la propagazione della fiamma lungo il canale (3), viene fatta tenendo conto dei valori della temperatura T misurata nei punti (P1 ... Pn) distribuiti lungo il canale (3) e dei risultati delle analisi del contenuto in CO, CO2, O2 eseguite alle due estremità (5, 6) del canale (3).

4.

Dispositivo per realizzare il procedimento di preriscaldo secondo la rivendicazione 1, con - un canale di alimentazione (3) del rottame (4) nel forno (1) estendentesi da un punto di carico (5) del rottame (4) fino al forno fusorio (1) ed attrezzato per alimentare in continuo il rottame (4) al forno (1), - un forno fusorio (1) nel quale il rottame (4) proveniente dal canale di alimentazione (3) viene fuso in continuo e che viene alimentato continuamente con energia, preferibilmente energia elettrica, che si trasforma in calore ceduto continuamente al rottame (3), - un impianto di aspirazione dei fumi di fusione, comprendente una parte del canale di alimentazione (3) del rottame (4), una tubazione di aspirazione (8) dei fumi collegata con il canale (3) stesso in un punto posto nelle vicinanze del punto di carico (5) del rottame (4) nel canale (3),

mezzi di aspirazione incorporati nella tubazione di aspirazione (8) e mezzi di tenuta dinamica collegati al canale di alimentazione (3) del rottame (4) in un punto situato tra il punto di sbocco della tubazione di aspirazione (8) nel canale di alimentazione (3) ed il punto di carico (5) del rottame (4), caratterizzato dal fatto che sono previsti degli ugelli (11; 11 min , 11 min min ) di alimentazione dell'aria di combustione situati nel canale (3) nelle vicinanze del forno fusorio (1) e che tali ugelli (11; 11 min , 11 min min ) dirigono il loro getto pilotato di aria in modo tale da incrementare la velocità di propagazione della fiamma lungo il canale di alimentazione (à) del rottame (4).

5.

Dispositivo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che gli ugelli di alimentazione dell'aria di combustione (11; 11 min , 11 min min ) sono di due tipi e più precisamente un tipo (11 min ) indirizzante il getto di aria di combustione essenzialmente perpendicolarmente rispetto alla direzione longitudinale del canale (3) del rottame (4) e quindi del flusso dei fumi nel canale (3), ed un secondo tipo (11 min min ) diretto parallelamente alla direzione longitudinale del canale (3) del rottame (4) ed indirizzante il suo getto di aria parallelamente e nella stessa direzione (f) del flusso dei fumi nel canale di alimentazione (3) del rottame (4).

6.

Dispositivo secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che gli ugelli di alimentazione dell'aria di combustione (11; 11 min , 11 min min ) sono disposti essenzialmente lungo la periferia di una unica sezione del canale di alimentazione (3), preferibilmente nella parte superiore del canale (3) non occupata dal rottame (4), situata nelle vicinanze dello sbocco del canale di alimentazione (3) nel forno fusorio (1), che inoltre, lungo il canale (3), sono distribuiti ad intervalli regolari, nei punti (P1 ...

Pn), dei sensori di temperatura misuranti la temperatura T dei fumi un analizzatore essendo atto a determinare il contenuto in CO, CO2, didetti fumi e che sono presenti dei mezzi di regolazione che comandano l'adduzione dell'aria di combustione agli ugelli di alimentazione (11; 11 min , 11 min min ), mezzi che vengono pilotati tramite i valori della temperatura T detettati lungo il canale di alimentazione (3) del rottame (4) ed i valori delle analisi eseguite dagli analizzatori di CO, CO2 ed O2, in modo da garantire una propagazione ottimale della fiamma, in controcorrente, lungo il. canale di alimentazione (3) del rottame (4).