ES2288996T3 - Procedimiento y dispositivo para crear un lecho fijo. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para crear un lecho fijo en un gasificador de fundición, en el que se carga sobre una superficie un producto a granel grueso, que contiene mineral de hierro prerreducido así como componentes carbonados, preferiblemente carbón grueso, introduciéndose el mineral de hierro prerreducido y los componentes carbonados a través de diferentes aberturas en el gasificador de fundición, cargándose el mineral de hierro prerreducido a través de varias aberturas no centrales, y cargándose los componentes carbonados centralmente a través de un dispositivo de carga, distribuyéndose los componentes carbonados a través de un medio de distribución radial, visto desde arriba, en dirección radial, dirigida hacia fuera, y produciéndose una mezcla, preferiblemente uniforme, del mineral de hierro prerreducido con los componentes carbonados, caracterizado porque todo el mineral de hierro prerreducido se carga sobre una zona perimetral activa (zona marginal) del lecho fijo, y los componentes carbonadosse dispersan en dirección radial y tangencial, visto desde arriba, en un medio de dispersión, antes de incidir sobre el medio de distribución radial, y una parte de grano grueso de los componentes carbonados, que presenta un tamaño de grano medio, que es mayor que el tamaño de grano medio de los componentes carbonados, se carga sobre el centro de la superficie, y, de esta manera, se crea una distribución del tamaño de grano predefinida, preferiblemente estacionaria.

Description

Procedimiento y dispositivo para crear un lecho fijo.

La invención se refiere a un dispositivo así como a un procedimiento para crear un lecho fijo en un módulo de la técnica metalúrgica, preferiblemente para fabricar arrabio o productos primarios de acero a partir de materiales de explotación ferrosos, especialmente en un gasificador de fundición, en el que se carga sobre una superficie un producto a granel grueso, que contiene componentes metalíferos y carbonados, especialmente mineral de hierro prerreducido, preferiblemente hierro poroso, así como preferiblemente carbón grueso, y se produce una mezcla, preferiblemente uniforme, del componente metalífero y del componente carbonado del producto a granel.

La distribución de un producto a granel grueso sobre una superficie extendida es un problema conocido por los expertos en la construcción de instalaciones y en la ingeniería de procesos. Especialmente en el caso de reactores de la ingeniería de procesos química/física se adoptan grandes esfuerzos para obtener un nivel de distribución óptimo del producto a granel para el proceso respectivo. La carga incorrecta de un reactor de este tipo puede llevar a una reducción de la calidad del producto producido, a una pérdida elevada mediante la descarga de finos, y a una reducción de la productividad de la instalación completa. La distribución del material representa especialmente un instrumento fundamental para el ajuste de la distribución de gases.

El documento DE-C-19623246 describe a este respecto un dispositivo para la introducción conjunta central de carbón y hierro poroso en un gasificador de fundición. Aunque se consigue una mezcla correspondiente de los materiales, la introducción central de la mezcla de carbón y hierro poroso no ha demostrado ser ventajosa por motivos tanto de la técnica de procesos como económicos.

El documento JP 59153815 describe un dispositivo para la introducción de material bruto grueso en un horno. En este caso resulta desventajoso sobre todo que sólo pueden introducirse diferentes materiales brutos uno detrás de otro o de manera alterna.

El documento DE 478532 da a conocer un dispositivo para alimentar un horno de cuba a través de dispositivos de alimentación ajustables verticalmente. Resulta desventajoso sobre todo el mecanismo de ajuste necesario.

El documento US 5.210.962 da a conocer un dispositivo para la introducción de producto de aplicación grueso en un reactor de cuba, permitiéndose un posicionamiento en función del tamaño de grano del producto de aplicación. En este caso resulta desventajoso que en cada caso sólo pueda introducirse un producto de aplicación de una vez.

Desde el punto de vista del estado de la técnica, un objetivo de la presente invención es perfeccionar adicionalmente un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1, así como un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 5, para lograr con respecto al estado de la técnica un desarrollo de proceso más económico así como una realización de la ingeniería de instalaciones más económica.

El objetivo planteado se resuelve según la invención de manera correspondiente al procedimiento según la parte caracterizadora de la reivindicación 1, así como de manera correspondiente al dispositivo según la parte caracterizadora de la reivindicación 5.

La presente invención ha demostrado ser especialmente ventajosa al usarse en un gasificador de fundición, y se documenta a este respecto de la forma más detallada. La aplicación de la invención no se limita sin embargo a esta forma de realización, sino que la descripción es una explicación a modo de ejemplo de las operaciones en un gasificador de fundición.

Un gasificador de fundición, tal como se conoce en el estado de la técnica, sirve para fundir un mineral de hierro prerreducido (DRI) en gran medida, así como para la creación de gas reductor, preferiblemente de carbón.

El carbón así como el DRI se introducen en la mayoría de los casos a través de la cúpula del gasificador de fundición en el mismo, habiéndose demostrado como favorable la introducción central del carbón. El DRI se introduce por tanto en el gasificador de fundición a través de varias aberturas dispuestas de manera no central en la cúpula del gasificador.

La invención se caracteriza además por un procedimiento para crear un lecho fijo en un gasificador de fundición en el que se carga, sobre una superficie, un producto a granel grueso, que contiene mineral de hierro prerreducido así como componentes carbonados, preferiblemente carbón grueso, introduciéndose el mineral de hierro prerreducido y los componentes carbonados a través de diferentes aberturas en el gasificador de fundición, cargándose el mineral de hierro prerreducido a través de varias aberturas no centrales, y cargándose los componentes carbonados centralmente a través de un dispositivo de carga, distribuyéndose los componentes carbonados a través de un medio de distribución radial, visto desde arriba, en dirección radial, dirigida hacia fuera, y produciéndose una mezcla, preferiblemente uniforme del mineral de hierro prerreducido con los componentes carbonados, en el que todo el mineral de hierro prerreducido se carga sobre una zona perimetral activa (zona marginal) del lecho fijo, y los componentes carbonados se dispersan en dirección radial y tangencial, visto desde arriba, en un medio de dispersión, antes de incidir sobre el medio de distribución radial, y una parte de grano grueso de los componentes carbonados, que presenta un tamaño de grano medio, que es mayor que el tamaño de grano medio de los componentes carbonados, se carga sobre el centro de la superficie, y, de esta manera, se crea una distribución del tamaño de grano predefinida, preferiblemente estacionaria.

A este respecto, la zona perimetral activa designa aquella zona del lecho fijo que presenta un paso de gas suficiente, uniforme, para la fabricación de arrabio o gas reductor.

Según una característica de la invención se carga, sobre el centro de la superficie, una parte de grano grueso, especialmente del componente carbonado, del producto a granel, que presenta un tamaño de grano medio que es mayor que el tamaño de grano medio del producto a granel que debe distribuirse, especialmente del componente carbonado, y, de este modo, se crea una distribución del tamaño de grano predefinida, preferiblemente estacionaria.

Según otra característica de la invención, el producto a granel, especialmente el componente carbonado del producto a granel, se distribuye a través de un dispositivo de carga esencialmente con simetría de rotación sobre la superficie, aplicándose sobre el centro de la superficie, mediante distribución directa, menos material del que corresponde al promedio de los otros puntos de la superficie, entre el centro y el borde exterior de la zona perimetral activa del lecho fijo.

Según una característica adicional de la invención, la parte de grano grueso, especialmente del componente carbonado, del producto a granel, se aplica en primer lugar sobre el lecho fijo a una distancia del centro, de manera que se carga a continuación automáticamente mediante una distribución indirecta, especialmente una segregación, sobre el centro de la superficie.

Según otra forma de realización del procedimiento según la invención, el producto a granel grueso se carga a través de uno o más dispositivos de carga estacionarios.

Una carga puede realizarse de manera directa o indirecta.

Con la carga directa se designa, según la definición, aquella carga en la que el producto a granel en cuestión, durante su introducción, especialmente en un reactor o en un recipiente, se carga sobre una zona predeterminada de una superficie, especialmente en el centro de una superficie.

Con la carga indirecta se designa, según la definición, la carga en la que el producto a granel se introduce ciertamente mediante una carga directa, pero la distribución resultante sobre la superficie se determina mediante otros efectos, especialmente mediante segregación. De esta manera es posible cargar y distribuir de forma encauzada, por ejemplo mediante segregación, es decir, de manera indirecta, el producto a granel sobre una zona determinada de la superficie, especialmente sobre el centro de la superficie, aunque mediante la carga directa se haya dejado libre, o al menos se haya cargado poco.

Por consiguiente, mediante la carga directa y/o indirecta se ajusta una distribución del tamaño de grano a través de la superficie, que permanece constante esencialmente en el resto del desarrollo del procedimiento, es decir, se comporta de manera estacionaria.

Según una característica de la invención, la superficie extendida es una superficie que puede atravesarse por gases, especialmente atravesada realmente por gases, dirigiéndose el gas de procedimiento de manera encauzada a través de esta superficie. Este tipo de paso de gases es una característica esencial de un procedimiento correspondiente, por ejemplo el paso de gases del lecho fijo de un horno de cuba o un gasificador de fundición.

Un objetivo esencial del procedimiento según la invención es ajustar adecuadamente el lecho del gasificador para impedir variaciones de las cantidades, la presión y el análisis en el sistema de gases por encima del lecho. Puesto que un gasificador de fundición, además de la creación del arrabio, también sirve para la fabricación de gases reductores, corrientes de gas no uniformes perjudican su funcionalidad de manera considerable. Estas irregularidades pueden llevar hasta a la formación de surtidores de gas, que llevan a una súbita extracción de finos desde el módulo. Esta extracción de finos discontinua, tal como aparece por ejemplo debido a una desgasificación súbita, lleva a una carga de los siguientes módulos, especialmente de un horno de cuba de reducción.

Especialmente en el caso de procedimientos en los que, por debajo del lecho, se produce una alimentación lateral de gases, el centro del lecho de reacción se atraviesa por gases durante una carga según el estado de la técnica tan sólo de manera insuficiente. La invención establece medidas contrarias que llevan a una mejora esencial del proceso.

La formación del lecho fijo en un gasificador de fundición se diferencia en este sentido esencialmente de la carga por ejemplo de un alto horno, porque por un lado un gasificador de fundición es un módulo de otra especificación, especialmente de otras dimensiones, y por otro lado el gasificador de fundición se acciona según otro procedimiento, empleándose otros medios de aplicación, que los correspondientes por ejemplo al procedimiento de alto horno.

En un procedimiento preferido de este tipo, se utiliza, como combustible para producir energía, materia sólida carbonada, especialmente carbón y gas con contenido en O_{2}. Según el estado de la técnica, en este caso el carbón se transporta con uno o varios transportadores de tornillo sin fin desde una tolva de carbón, y se alimenta centralmente, cayendo el carbón por tanto en un chorro estrecho y concentrado a través de la cámara de gas del gasificador de fundición sobre la superficie del lecho. También es concebible adicionalmente alimentar el carbón no centralmente sino por separado a través de varias corrientes parciales sobre el lecho fijo.

Partiendo de la introducción central del carbón en el gasificador, el carbón no cae, debido a la característica del transporte mediante el tornillo sin fin, sobre el centro de la superficie del lecho, sino, debido a la velocidad horizontal de lanzamiento del tornillo sin fin, ligeramente fuera del centro.

Debido a la carga de tendencia puntual y debido a las partículas más finas y a las tendencias de aglomeración del carbón, en los puntos de carga centrales del lecho se empeora el comportamiento de paso de gas. Se forma a partir de ello un cono de deyección, que de vez en cuando se desliza, con un volumen de tamaño variable, súbitamente hacia la zona perimetral atravesada por gases. El carbón llega a la zona perimetral más caliente y se desgasifica en este caso muy rápidamente. Variaciones de la cantidad de gas con influencia en la presión y variaciones del análisis son en este caso la consecuencia, con lo cual se obtienen como resultado otros efectos negativos sobre el sistema de gases aguas abajo.

Este deslizamiento del carbón condiciona además una distribución irregular y asimétrica del material en el perímetro. Se perturba de este modo un calentamiento continuo del lecho de fusión, por lo que se obtiene como resultado un calentamiento diferente del hierro reducido directamente (DRI) en el perímetro, y con lo cual no puede ajustarse ningún perfil de temperatura uniforme. Las consecuencias son variaciones en la calidad del arrabio y la escoria. Diferencias locales en la composición de la escoria en el perímetro llevan a defectos en el comportamiento del flujo de salida y la composición de la escoria deseada en la solera tan sólo puede ajustarse de manera insuficiente mediante la mezcla de los materiales de aplicación.

La carga puntual de carbón, habitual en la carga del gasificador de fundición, en la zona central de la superficie del lecho, lleva por consiguiente a una formación no controlada de la superficie del lecho y, en función del comportamiento de segregación, a una distribución desfavorable de los diferentes tamaños de grano del producto a granel.

Preferiblemente, durante una carga de este tipo, el grano más grande se desplaza hacia fuera. El gas, que atraviesa desde abajo el lecho, tiende a desplazarse hacia la pared del gasificador y se distribuye de manera no controlada en la sección transversal del lecho fijo. Velocidades del gas locales elevadas hasta la formación de surtidores perturban las reacciones del gas en la cúpula del gasificador y aumentan la expulsión de finos. Como consecuencia, se obtiene una gran zona en el centro del gasificador, que es atravesada por menos gas. El volumen del lecho activo se reduce por tanto y el hombre muerto en el centro o en la solera se alimenta principalmente con grano más fino, con lo cual se empeora adicionalmente el drenaje.

Un objetivo de la presente invención es cargar el carbón en el gasificador no en un punto, sino dispersar el carbón de manera encauzada, en vista de su tamaño de grano, y además especialmente con simetría de rotación, sobre la superficie del lecho. Ha de tenerse en cuenta en este caso además que, en el centro del lecho se carga carbón más grueso que sobre la zona perimetral, ya que esta configuración del procedimiento se ha demostrado como especialmente favorable.

Un objetivo esencial adicional del procedimiento según la invención es ajustar el lecho del gasificador de manear adecuada para impedir variaciones de las cantidades, la presión y los análisis en el sistema de gases por encima del lecho. Dado que un gasificador de fundición, además de la creación del arrabio, también sirve para la fabricación de gas reductor, corrientes de gas irregulares perjudican su funcionalidad en gran medida. Estas irregularidades pueden llevar hasta la formación de surtidores de gas, que llevan a una extracción de finos súbita del módulo. La extracción de finos discontinua, tal como aparece por ejemplo debido a la desgasificación súbita, lleva a una carga de los siguientes módulos, especialmente del horno de cuba de reducción.

Este objetivo se resuelve mediante la distribución uniforme del carbón, o del material enriquecido con carbono del producto a granel, sobre el lecho fijo, y por tanto mediante una mezcla más homogénea al mismo tiempo del carbón con el hierro reducido directamente (DRI), alimentándose especialmente la zona del centro, para impedir una formación de un cono de deyección, con como máximo tanto carbón como el que se descompone encima del hombre muerto.

La mezcla se produce en este caso especialmente en el caso de una carga simultánea y continua del carbón grueso así como del mineral de hierro prerreducido, especialmente del hierro poroso, tal como es especialmente eficiente en el caso de la carga de un gasificador de fundición.

Según una forma de realización preferida de la invención, mediante la distribución directa, se aplica menos carbón sobre el centro del lecho fijo que el que se descompone a través del hombre muerto, para que disminuya el nivel del lecho y, de esta manera, se carga carbón más grueso mediante segregación, es decir distribución indirecta, hacia el centro del lecho. El nivel por tanto más pequeño, así como el carbón más grueso en el centro del lecho fijo, llevan a una gasificación central más fuerte, y con ello a un aumento del volumen del lecho activo para los procesos químicos o metalúrgicos del gasificador de fundición.

La distribución de grano deseada en el lecho del gasificador de fundición puede materializarse no sólo mediante carga indirecta sino también mediante carga directa, con lo cual la distribución del tamaño de grano a través del lecho fijo se ve influenciada directamente y de manera encauzada. A este respecto puede pensarse en una clasificación previa en función del tamaño de grano del producto a granel.

Con referencia a la carga de altos hornos de cuba se conocen en el estado de la técnica dispositivos de carga móviles, la mayoría de las veces giratorios. Con estos dispositivos de carga puede ajustarse la distribución del lecho de fundición, así como del mineral, sobre todo en la zona de la cuba superior, de manera encauzada a los requisitos del procedimiento.

Con respecto al estado de la técnica, un dispositivo de carga estacionario e inmóvil según la invención tiene diferentes ventajas:

Una ventaja fundamental es, en este sentido, la reducida sensibilidad del dispositivo al desgaste mecánico y termomecánico. Las piezas móviles sólo pueden sustituirse de manera limitada a altas temperaturas, ya que una adaptación requiere un esfuerzo desproporcionado.

Además, los dispositivos móviles necesitan generalmente un accionamiento, que por un lado condiciona a su vez un coste de mantenimiento adicional y, por otro lado, para el movimiento de un dispositivo robusto y resistente a altas temperaturas, especialmente reforzado de manera especial, también debe dimensionarse de manera correspondiente y por tanto requiere un coste de energía elevado.

Según una característica de la presente invención, la dispersión del carbón se realiza mediante el uso de un dispositivo de carga en el chorro de carbón que está cayendo, el cual garantiza una carga esencialmente uniforme, especialmente con simetría de rotación, a través de la superficie del lecho de carga. Dependiendo de la realización de este dispositivo de carga, el perfil de superficie puede ajustarse, con lo cual es posible influir de manera encauzada en el flujo de material sólido y gaseoso en el lecho fijo. Según una forma de realización de la invención preferida adicional, con un dispositivo de carga puede cargarse especialmente mediante la división de la corriente de producto a granel en varios puntos.

También puede concebirse la realización móvil de un dispositivo de carga según la invención, con lo cual se alimentan de manera encauzada zonas individuales de la superficie, especialmente del lecho fijo, con producto a granel, especialmente clasificado previamente.

La dispersión y la distribución adecuadas de carbón sobre la superficie del lecho según el procedimiento, encontrándose carbón más grueso en el centro, que tiende a atravesarse peor por gases, de un gasificador de fundición, lleva a que el carbón cargado esté sometido de manera más uniforme al gas caliente y se desgasifique de manera continua. Se impiden desplazamientos súbitos de material desde zonas más frías a más calientes y la producción de gas se uniformiza y se estabiliza. Mediante la dispersión del carbón se impide el flujo de salida irregular desde el cono de deyección central hacia fuera.

Una formación de material más homogénea en el lecho de carga (lecho del carbón grueso) se garantiza de esta manera y, con ello, además de la producción de gas, también se uniformiza la composición de escoria y arrabio en el perímetro (zona de lecho activa). Esta uniformización provoca una conducción de escoria más homogénea con comportamiento de drenaje mejorado. Esto repercute a su vez positivamente en la función de intercambio térmico en el lecho fijo, así como en la calidad del arrabio.

Mediante la dispersión predeterminada del carbón sobre la superficie del lecho de carga se impide el flujo de material partiendo desde un cono de deyección central. Ya no es posible un deslizamiento súbito no controlado de un mayor volumen de carbón hacia fuera.

La dispersión del carbón sobre la superficie del lecho reduce la formación de aglomerados que perturban el flujo de material en el gasificador, porque no se da ninguna acumulación de material excesiva que se encuentre en el mismo estadio de pirólisis.

Además, mediante la dispersión se produce una desgasificación uniforme, ya que el carbón se carga directamente en la zona de paso de gas y no se desliza de manera no controlada, y por tanto se desgasifica súbitamente.

El carbón distribuido de manera uniforme y simétrica tiene además la ventaja de que se mezcla de forma homogénea con el DRI en el perímetro. La cantidad de arrabio y escoria uniformes así como su composición aproximadamente constante en el perímetro mejoran las condiciones metalúrgicas en el lecho del gasificador por encima de las toberas de oxígeno. La escoria puede salir por tanto más fácilmente y las relaciones de paso de gas y drenaje se mejoran.

En el caso de emplear un dispositivo de carga inmóvil, estacionario, especialmente sin accionamiento, que se encuentra por encima del centro del gasificador, según una forma de realización de la invención, el carbón se distribuye sobre una gran superficie, especialmente con simetría de rotación, sin que se cargue carbón en el centro del gasificador. El carbón grueso llega mediante segregación al centro y a la zona del hombre muerto. Con esto se consigue que el hombre muerto se alimente con carbón grueso y, con ello, se mejora el drenaje hasta la sangría. La parte de DRI en la zona en la que el flujo térmico es pequeño debido a la velocidad del gas más baja (peor conducción de calor), debe mantenerse en este caso baja.

Mediante la configuración encauzada de este tipo del perfil de superficie del lecho de carga y la distribución del tamaño de grano controlada a través de la superficie de sección transversal, puede influirse en la corriente de gas y el flujo de salida de la fase fluida. Las condiciones para el intercambio térmico en el lecho fijo se mejoran, con lo cual la necesidad de energía se reduce. El mantenimiento de la corriente de gas apartada de la pared protege el revestimiento resistente al fuego.

Mediante la alimentación del centro del lecho fijo del gasificador de fundición con carbón grueso, el hombre muerto se configura con un volumen de huecos más grande, con lo cual es posible transportar calor de manera reforzada por flujo de gas a esta zona y dar a la fase fluida la posibilidad de salir en esta zona y minimizar las perturbaciones por encima de la zona de gasificación. Una uniformización del paso de gas reduce el contenido de finos en el gas del proceso. Con ello se produce una carga de finos más pequeña en la cuba de reducción, una descarga de la recirculación de finos y menos pérdidas de fangos en el proceso.

Según una forma de realización preferida de la invención, está prevista la colocación de un dispositivo de carga que divide la corriente de producto a granel en varias corrientes parciales y, así, mediante distribución directa o indirecta se carga carbón más grueso en el centro, o en otro lugar predeterminado por el procedimiento, especialmente del gasificador de fundición.

Combinaciones de dispositivos de carga, que aprovechan la distribución directa y/o indirecta, son formas de realización adicionales de la invención.

La invención se caracteriza además por un procedimiento según la invención para distribuir un producto a granel grueso, especialmente un carbón grueso, desde una corriente de producto a granel sobre una superficie extendida, especialmente sobre un lecho fijo, extendiéndose esta superficie preferiblemente en un reactor o contenedor de la ingeniería de procesos físicos o químicos, especialmente en un reactor de una planta metalúrgica para crear arrabio o productos primarios de acero, y cargándose el producto a granel grueso a través de un dispositivo de carga, distribuyéndose mediante un medio de distribución radial, visto desde arriba, en dirección radial, dirigida hacia fuera, caracterizado en el que además el producto a granel, antes de incidir sobre el medio de distribución radial, se dispersa en un medio de dispersión, visto desde arriba, en dirección radial y tangencial.

Según una característica del procedimiento según la invención, antes de la dispersión del producto a granel, la corriente de producto a granel se centra en una etapa, preferiblemente la primera, del procedimiento transportándose la corriente de producto a granel sobre un medio de centrado, y el producto a granel fluye a través de una cantidad de aberturas de centrado del medio de centrado, saliendo un desbordamiento del producto a granel, que aparece dado el caso, mediante al menos un medio de descarga, especialmente mediante una abertura adicional.

Según otra característica de la invención, el producto a granel forma sobre el medio de centrado un cono de deyección.

Según una característica adicional de la invención, especialmente aprovechando una segregación, una parte de grano grueso del producto a granel, que presenta un tamaño de grano medio que es mayor que el tamaño de grano medio de todo el producto a granel distribuido, se carga sobre una zona predeterminada de la superficie, especialmente sobre un centro de la superficie, creándose de este modo una distribución del tamaño de grano predefinida, preferiblemente estacionaria.

Como distribución del tamaño de grano se designa, según la definición, la parte cuantitativa de cada fracción de grano en un lugar, con respecto a la cantidad total de los granos en ese lugar.

Con un denominado comportamiento estacionario de la distribución del tamaño de grano se designa, según la definición, la existencia de una distribución del tamaño de grano aproximadamente constante temporalmente con respecto al lugar respectivo. Además, según una forma de realización de la invención adicional, la cantidad de granos de una fracción, en función del lugar de la superficie, en relación a la cantidad total de los granos de la fracción respectiva muestra un comportamiento esencialmente independiente temporalmente.

La invención se caracteriza además por un dispositivo según la invención para realizar el procedimiento para crear un lecho fijo en un gasificador de fundición según una de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende un gasificador de fundición con un dispositivo de carga que está dispuesto centralmente, con varias aberturas no centrales en la cúpula del gasificador de fundición para la introducción de mineral de hierro prerreducido y el dispositivo de carga para la introducción de los componentes carbonados del producto a granel, presentando el dispositivo de carga al menos un medio de distribución radial del producto a granel en, visto desde arriba, dirección radial, dirigida hacia fuera, en el que además el dispositivo de carga antes del medio de distribución radial presenta al menos un medio de dispersión del producto a granel, dispuesto en la parte superior del reactor, preferiblemente fijo, pudiendo distribuirse al menos una parte del producto a granel en, visto desde arriba, dirección radial y tangencial, y presentando el medio de dispersión del producto a granel un número de elementos planos y/o en forma de barra unidos entre sí, que describen conjuntamente aproximadamente la forma de un cuerpo que presenta varias aberturas que se estrechan en contra de la dirección de la corriente de producto a granel, especialmente piramidales, o presentando un número de anillos que describen conjuntamente aproximadamente la forma de un cuerpo que presenta varias aberturas que se estrechan en contra de la dirección de la corriente de producto a granel, especialmente cónicas, y que están unidos entre sí al menos a lo largo de una línea generatriz.

Mediante el dispositivo según la invención se dispersa el producto a granel en una primera etapa de manera uniforme, y en una segunda etapa se distribuye radialmente hacia fuera.

La distribución radial se caracteriza según una forma de realización preferida porque una parte de superficie determinada se apantalla por el medio de distribución radial y, con ello, se carga con poco producto a granel. Un cono de dispersión, conocido por el estado de la técnica, provoca no sólo una distribución radial, sino también un apantallamiento de una zona predeterminada de una superficie.

Según una forma de realización preferida de la invención, el medio de distribución radial está realizado como dispositivo dispuesto de manera fija por debajo del medio de dispersión.

Según una característica del dispositivo de la invención, el medio de distribución radial presenta una parte con simetría de rotación, que se estrecha en contra de la corriente de granel, especialmente en forma de cono y, dado el caso, una parte en forma de barra, conectándose centralmente dado el caso la parte que se estrecha con la parte en forma de barra en la dirección de la corriente del producto a granel.

Según otras formas de realización son posibles también formas convexas y cóncavas, así como cuerpos esencialmente piramidales, y combinaciones adicionales de los mismos, siempre que provoquen la función de una distribución radial del producto a granel.

La parte en forma de barra prevista dado el caso del medio de distribución radial sirve también para la fijación y el posicionamiento de la parte en forma de cono.

La parte en forma de cono provoca una distribución radial del producto a granel, rebotando el producto a granel desde la superficie de revestimiento, o deslizándose a lo largo de ésta, y así estando sujeto a una distribución específica.

A este respecto, la parte de la superficie, especialmente de la superficie del lecho fijo, que se cubre y se apantalla por el cono o, en el caso de un rebote y deslizamiento del producto a granel contra el revestimiento del cono, por su superficie de revestimiento imaginaria alargada, se carga mediante distribución directa con menos producto a granel que el que corresponde al promedio de la otra parte de la superficie.

Según una forma de realización especialmente preferida, la parte que se estrecha del medio de distribución radial presenta al menos un cono o tronco de cono con un ángulo de abertura de la línea generatriz con respecto a la línea central inferior a 60º, preferiblemente en el intervalo de 10 a 60º.

A este respecto, el medio de distribución radial está hecho de material resistente al calor y al desgaste y/o presenta denominados acolchados de material. Preferiblemente, el cono o tronco de cono presenta en su superficie de base con un diámetro que es un 50% del diámetro del medio de dispersión o de la sección transversal de alimentación.

Según una característica de la invención, antes del medio de dispersión, está previsto al menos un medio de centrado de la corriente de producto a granel.

Con esto se garantiza que la corriente de producto a granel incide centralmente sobre el medio de dispersión.

La invención se caracteriza además por un medio de dispersión, en el que el medio de dispersión presenta un número de elementos planos y/o en forma de barra unidos entre sí, que describen conjuntamente aproximadamente la forma de un cuerpo que presenta varias aberturas que se estrechan en contra de la dirección de la corriente de producto a granel, especialmente piramidales.

La invención se caracteriza además por un medio de dispersión, en el que el medio de dispersión presenta una cantidad de anillos que describen conjuntamente aproximadamente la forma de un cuerpo que presenta varias aberturas que se estrechan en contra de la dirección de la corriente de producto a granel, especialmente en forma de cono, y que están unidos entre sí a lo largo de al menos una línea generatriz.

Se trata en este caso especialmente de un cuerpo piramidal, cuyas líneas de borde de su revestimiento imaginario están unidas mediante almas, especialmente secciones transversales con simetría de rotación.

La corriente de producto a granel, preferiblemente concentrada, se distribuye o dispersa en este caso uniformemente, por ejemplo sobre el lecho de carga (lecho de carbón grueso) del gasificador de fundición.

El producto a granel se somete con esto, mediante desvío, a menudo reiterado, a una dispersión, lográndose mediante la construcción especial según la invención una dispersión del producto a granel claramente más uniforme con respecto al estado de la técnica.

Según la invención se produce una distribución del producto a granel, distribuyéndose el producto a granel en un plano normal a la dirección de la corriente de producto a granel, o en dirección radial y tangencial, visto desde arriba.

Un cono de dispersión conocido en el estado de la técnica, tal como enseña el documento EP-A-0076472, provoca por el contrario principalmente una distribución del producto a granel en dirección radial, visto desde arriba, dentro de un anillo estrecho.

Además, el medio de dispersión según la invención dispersa, partiendo de la corriente de producto a granel, visto desde arriba, no sólo radialmente hacia fuera, sino también radialmente hacia dentro. Mediante la forma especial del cuerpo que se estrecha, especialmente piramidal, se provoca según la invención una dispersión radial, tendiendo a disiparse no obstante más material hacia fuera, en un radio mayor, que hacia dentro, en un radio menor.

Según otra característica según la invención, el medio de dispersión presenta un número de cuerpos aproximadamente anulares que describen aproximadamente la forma de un cuerpo que se estrecha en contra de la dirección de la corriente de producto a granel, especialmente en forma de cono.

Los cuerpos anulares están unidos entre sí a lo largo de una o varias líneas generatrices.

El medio de dispersión debe abarcar según otra característica toda la sección transversal de la corriente de producto a granel.

Según una característica adicional, las aberturas en el medio de dispersión son en este caso al menos tan grandes como el tamaño máximo del material que va a cargarse.

Los elementos planos, anulares o en forma de barra se fabrican, según una forma de realización de la invención, de materiales resistentes al desgaste y a los golpes, y resistentes al calor, y/o presentan preferiblemente una sección transversal triangular o rectangular.

La invención se caracteriza además por un medio de centrado de una corriente de producto a granel para su uso en un dispositivo según la reivindicación 5, con al menos una abertura de centrado, en el que está previsto al menos un medio de descarga, preferiblemente otra abertura, mediante la cual puede descargarse un desbordamiento de producto a granel que aparece dado el caso durante el centrado de la corriente de producto a granel.

Según una característica de la invención, el medio de centrado está configurado como plancha de centrado, que presenta una plancha en forma de anillo circular con un radio interior y exterior, del que se ha quitado al menos una zona parcial, especialmente un seg-
mento de anillo circular o un sector de anillo circular.

Según otra característica de la invención, la plancha de centrado está configurada de tal manera que de la plancha en forma de anillo circular se ha quitado un segmento de anillo circular con un ángulo central de 180º.

La plancha de centrado en un dispositivo de carga sirve para la concentración y el centrado de la corriente de producto a granel o del propio producto a granel que se transporta por ejemplo por transportadores de tornillo sin fin desde una tolva. Una extracción de este tipo lleva siempre a una curva de descarga que varía según las revoluciones o la potencia de transporte.

A este respecto, la plancha de centrado está configurada de una manera que presenta al menos una primera abertura, que sirve para el centrado del producto a granel, así como al menos un medio de descarga, preferiblemente una abertura para la descarga de un desbordamiento que aparece dado el caso. Este tipo de desbordamiento se forma cuando la primera abertura de concentración según la invención está desplazada o atascada.

Esta plancha de centrada está configurada especialmente de manera que, de una plancha en forma de anillo circular con un radio interior y exterior, se ha quitado al menos una parte, especialmente al menos un sector circular o segmento de anillo circular.

Realizaciones alternativas presentan por ejemplo planchas de centrado abombadas o en forma de embudo.

La abertura de centrado de la plancha de centrado se representa, en una forma de configuración en forma de anillo circular, de manera ventajosa como la abertura central de la chapa limitada por el anillo circular. Las demás aberturas, que corresponden al medio de descarga, pueden estar previstas de manera que se conectan con la abertura de centrado y, de esta manera no pueden diferenciarse estructuralmente de ésta. No obstante existe una separación funcional ya que estas otras aberturas sirven para la descarga del desbordamiento.

La plancha de centrado de un dispositivo de carga está dispuesta de tal manera que el medio transportador, especialmente el denominado tornillo sin fin transportador, transporta el producto a granel sobre la plancha de centrado, y preferiblemente con esto no carga la parte de la chapa que presenta el medio de descarga, por ejemplo las demás aberturas adicionales para el flujo de salida del material que al desplazarse la primera abertura de centrado se acumula en la plancha de centrado.

A este respecto, sobre la plancha de centrado se forma de una manera especialmente preferida un cono de deyección, desde el que fluye material a través dicha primera abertura de centrado, y de esta manera se centra.

Mediante la construcción según la invención se garantiza que en caso de un desplazamiento, especialmente a corto plazo de la abertura de centrado de la plancha de centrado, el producto a granel puede salir a través de dicho medio de descarga.

Con respecto a los dispositivos de centrado de la corriente de producto a granel conocidos en el estado de la técnica se alcanzan una serie de ventajas:

Especialmente en el caso de una alimentación mediante tornillo sin fin transportador, debe considerarse la trayectoria en forma de parábola de la corriente de producto a granel. La velocidad horizontal que aparece en este caso lleva a un desplazamiento predefinido de la corriente de producto a granel y, con ello, a una incidencia excéntrica sobre el dispositivo de distribución de material.

Adicionalmente, mediante el uso de un dispositivo conocido en el estado de la técnica, por ejemplo un tubo con un diámetro que se estrecha, puede ocurrir mediante modificación del caudal, una obstrucción o desplazamiento del medio de centrado de la corriente de producto a granel. La realización de la plancha de centrado según la invención presenta por el contrario, independientemente de una o varias aberturas de centrado, al menos un medio de descarga del material en caso de desbordamiento.

El tamaño de la abertura de concentración es, según una forma de realización de la invención, de al menos 6 a 10 veces el diámetro máximo del producto a granel transportado.

Mediante la formación del cono de deyección y mediante el deslizamiento, provocado de esta manera, del producto a granel sobre el cono de deyección, a través de la abertura de centrado se produce, con respecto al estado de la técnica, una solicitación mecánica o termomecánica del dispositivo mucho menor. El medio de centrado está fabricado además de materiales de trabajo resistentes a las altas temperaturas y al desgaste elevado.

A continuación se explicarán más detalladamente ejemplos de realización de la invención no limitativos con ayuda de dibujos esquemáticos. Muestran:

la figura 1, esquemáticamente, la distribución de carbón en un gasificador de fundición como ejemplo de un dispositivo de carga estacionario

la figura 2, una forma de realización a modo de ejemplo de un dispositivo de carga estacionario según la invención.

En la figura 1 se esboza esquemáticamente la distribución de carbón en un gasificador 1 de fundición. En este caso, partiendo de un dispositivo 2 de carga estacionario, el carbón se introduce en el gasificador de fundición. Adicionalmente está prevista un introducción 3 de DRI, por ejemplo a través de varias aberturas dispuestas concéntricamente con respecto a la introducción de carbón, una recirculación 4 de finos, una alimentación 5 de oxígeno, así como una sangría 15 de escoria y arrabio y una evacuación 6 de gases en el gasificador 1 de fundición.

El carbón se distribuye de manera uniforme sobre el lecho 7 con simetría de rotación del gasificador 1 de fundición, cargándose mediante la realización especial del dispositivo 2 de carga en el centro nada o al menos poco carbón. La distribución del carbón mediante introducción directa se representa esquemáticamente en la figura 1, esbozándose especialmente un perfil de la distribución 8 de carbón de manera esquemática. Por consiguiente, la corriente de masa por superficie en la zona de la mitad del radio es claramente mayor que en el centro del lecho.

Al deslizarse carbón más grueso hacia el centro del lecho y por tanto llegando a la zona del denominado hombre 9 muerto se produce, mediante segregación, una modificación de la distribución de carbón así como, especialmente, de la distribución del tamaño de grano del lecho de carga. El hombre muerto y la solera se alimentan de este modo con carbón más grueso (carga). Mediante la distribución especial del carbón especialmente más grueso se produce una ampliación del lecho de carga, que lleva como consecuencia adicional a un paso central de gas reforzado.

En la figura 2 está representado esquemáticamente un dispositivo 2 de carga estacionario según la invención. Este dispositivo de carga presenta una plancha 10 de concentración que sirve para la concentración de la corriente de producto a granel que se transporta a su vez por el transportador de tornillo sin fin desde una tolva. En este sentido, esta plancha 10 de concentración está configurada de tal manera que de una plancha en forma de anillo circular se ha quitado una mitad simétrica con respecto al diámetro exterior de la plancha. La plancha de concentración presenta una abertura 11 de concentración, así como una abertura 12 para la descarga del desbordamiento.

Mediante la realización de la plancha de concentración según la invención, independientemente de la propia abertura de centrado de la plancha de concentración, una gran parte de la abertura de carga del gasificador de fundición permanece descubierta, con lo cual se permite un desbordamiento del producto a granel.

Por debajo de la plancha de concentración se distribuye la corriente de producto a granel concentrado mediante un medio 13 de dispersión, en el caso representado a través de un divisor 13 de carbón, una realización especial de un deflector, de manera uniforme en el espacio libre, o sobre la superficie del lecho de carga del gasificador de fundición. Los ensayos han mostrado que la forma del divisor de carbón tiene una gran influencia en la calidad de la distribución del carbón sobre el lecho de carga, pudiendo demostrarse como especialmente útil la forma representada del divisor de carbón. El divisor 13 de carbón presenta en este caso una forma aproximadamente piramidal y permite por tanto una dispersión del producto a granel.

Por debajo del divisor 13 de carbón se encuentra un medio 14 de dispersión radial, con un cono, que impide una alimentación del centro del lecho de carga o, al menos, reduce la cantidad de producto a granel cargado en esta zona. Este cono puede estar fijado, según otra realización según la invención, a una parte en forma de cilindro, y presenta especialmente un ángulo de abertura entre línea generatriz y línea media de aproximadamente 10 a 60º. Especialmente preferido es en este caso un ángulo de abertura de 30 a 45º.

Todas las partes del dispositivo presentado en la presente memoria deben adaptarse a las condiciones ambientales en sus respectivos campos de aplicación. En el caso de un uso en un gasificador de fundición, para una parte predominante se utilizan materiales resistentes a altas temperaturas y resistentes a un alto desgaste. Además, puede considerarse un revestimiento resistente al fuego para aquellas partes que se someten a temperaturas especialmente elevadas.

Aquellas partes del dispositivo representado en la presente memoria que están sometidas, según la experiencia, a una carga especialmente condicionada por el desgaste, se protegen adicionalmente mediante blindajes, por ejemplo mediante refuerzo de chapas resistentes a un alto desgaste.

Claims (9)

1. Procedimiento para crear un lecho fijo en un gasificador de fundición, en el que se carga sobre una superficie un producto a granel grueso, que contiene mineral de hierro prerreducido así como componentes carbonados, preferiblemente carbón grueso, introduciéndose el mineral de hierro prerreducido y los componentes carbonados a través de diferentes aberturas en el gasificador de fundición, cargándose el mineral de hierro prerreducido a través de varias aberturas no centrales, y cargándose los componentes carbonados centralmente a través de un dispositivo de carga, distribuyéndose los componentes carbonados a través de un medio de distribución radial, visto desde arriba, en dirección radial, dirigida hacia fuera, y produciéndose una mezcla, preferiblemente uniforme, del mineral de hierro prerreducido con los componentes carbonados, caracterizado porque todo el mineral de hierro prerreducido se carga sobre una zona perimetral activa (zona marginal) del lecho fijo, y los componentes carbonados se dispersan en dirección radial y tangencial, visto desde arriba, en un medio de dispersión, antes de incidir sobre el medio de distribución radial, y una parte de grano grueso de los componentes carbonados, que presenta un tamaño de grano medio, que es mayor que el tamaño de grano medio de los componentes carbonados, se carga sobre el centro de la superficie, y, de esta manera, se crea una distribución del tamaño de grano predefinida, preferiblemente estacionaria.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los componentes carbonados se distribuyen a través de un dispositivo de carga esencialmente con simetría de rotación sobre la superficie, aplicándose sobre el centro de la superficie, mediante distribución directa, menos material del que corresponde al promedio de los otros puntos de la superficie, entre el centro y el borde exterior de la zona perimetral activa del lecho fijo.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la parte de grano grueso de los componentes carbonados se aplica en primer lugar sobre el lecho fijo a una distancia del centro, con un descenso del nivel del lecho fijo en el centro, de modo que a continuación ésta se carga automáticamente mediante una distribución indirecta, especialmente una segregación, sobre el centro de la superficie.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque, antes de la dispersión, se centra la corriente de producto a granel de los componentes carbonados, transportándose sobre un medio de centrado, y el producto a granel fluye a través de un número de aberturas de centrado del medio de centrado, saliendo un desbordamiento del producto a granel, que aparece dado el caso, mediante al menos un medio de descarga, especialmente a través de una abertura adicional.

5. Dispositivo para la realización del procedimiento para crear un lecho fijo en un gasificador de fundición según una de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende un gasificador de fundición con un dispositivo de carga que está dispuesto centralmente, con varias aberturas no centrales en la cúpula del gasificador de fundición para la introducción del mineral de hierro prerreducido, y el dispositivo de carga para la introducción de los componentes carbonados del producto a granel, presentando el dispositivo de carga al menos un medio (14) de distribución radial del producto a granel en, visto desde arriba, dirección radial, dirigida hacia fuera, caracterizado porque el dispositivo de carga antes del medio de distribución radial presenta al menos un medio (13) de dispersión del producto a granel, dispuesto en la parte superior del reactor, preferiblemente fijo, pudiendo distribuirse al menos una parte del producto a granel en, visto desde arriba, dirección radial y tangencial, y presentando el medio (13) de dispersión del producto a granel un número de elementos planos y/o en forma de barra unidos entre sí, que describen conjuntamente aproximadamente la forma de un cuerpo que presenta varias aberturas que se estrechan en contra de la dirección de la corriente de producto a granel, especialmente piramidales, o presentando un número de anillos que describen conjuntamente aproximadamente la forma de un cuerpo que presenta varias aberturas que se estrechan en contra de la dirección de la corriente de producto a granel, especialmente en forma de cono, y que están unidos entre sí al menos a lo largo de una línea generatriz.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque, antes del medio de dispersión está previsto al menos un medio (10) de centrado de la corriente de producto a granel.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque el medio (10) de centrado presenta al menos una abertura (11) de centrado y está previsto al menos un medio de descarga de producto a granel sobrante, preferiblemente otra abertura, mediante la cual puede descargarse un desbordamiento de producto a granel que aparece dado el caso durante el centrado de la corriente de producto a granel.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque el medio (10) de centrado está configurado como plancha de centrado, que presenta una plancha en forma de anillo circular con un radio interior y exterior, del que se ha quitado al menos una zona parcial, especialmente un segmento de anillo circular o un sector de anillo circular.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque la plancha de centrado está configurada de tal manera que, de la plancha en forma de anillo circular, se ha quitado un segmento de anillo circular con un ángulo central de 180º.