ES2330975T3 - Construccion de suelo para hornos de coque horizontales. - Google Patents
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Abstract
Horno de coque horizontal, que comprende un suelo de horno de coque y varios canales de gas de escape que discurren horizontalmente, dispuestos por debajo del suelo de horno de coque, en donde el suelo de horno de coque situado entre la cámara de horno de coque y el canal de gas de escape está estructurado en dirección vertical al menos con dos capas y está apoyado en las paredes del canal de gas de escape, y cada capa está formada por los mismos o diferentes materiales refractarios, caracterizado porque la primera capa, vista desde la cámara de horno, - representa una capa de cubierta que está formada por un material macizo y - la segunda capa representa una capa inferior que presenta un gran número de aberturas, hendiduras, huecos, etc., en donde las cámaras de gas de estas aberturas, hendiduras, de estos huecos, etc. están unidas a la cámara de gas del canal de gas de escape que discurre por debajo.
Description
Construcción de suelo para hornos de coque
horizontales.
La invención se refiere a un horno de coque en
forma constructiva horizontal, un llamado horno de coque
Non-Recovery o Heat-Recovery, en el
que el suelo de horno de coque está estructurado al menos con dos
capas y las capas están formadas por los mismos o diferentes
materiales refractarios. La primera capa vista desde la cámara de
horno está formada por un material macizo y la segunda capa presenta
un gran número de aberturas, hendiduras, huecos, etc., en donde las
cámaras de gas de estas aberturas, hendiduras, de estos huecos, etc.
están unidas a la cámara de gas del canal de gas de escape que
discurre por debajo. Asimismo la invención se refiere a un segmento
de suelo, que comprende al menos estas dos capas así como un
procedimiento, en el que se usan uno o varios de los hornos de coque
citados.
El calentamiento de los hornos de coque
Heat-Recovery se realiza normalmente mediante la
combustión del gas producido durante la coquización. La combustión
se controla con ello de tal modo, que una parte del gas por encima
de la carga de carbón se quema con aire primario en la cámara de
horno. Este gas parcialmente quemado se alimenta a través de
canales, que reciben también el nombre de "Downcorner", a los
tiros de cuello de la solera de la cámara de horno y aquí se quema
por completo mediante la adición de aire de combustión adicional,
el aire secundario. De este modo se alimenta calor a la carga de
carbón directamente desde arriba e indirectamente desde abajo, lo
que influye ventajosamente en la velocidad de coquización y de este
modo en la potencia de los hornos.
Estos hornos de coque conocidos trabajan
principalmente de forma fiable, pero presentan el inconveniente de
que se necesitan largos tiempos de coquefacción de hasta 60 horas,
para descoquefactar la torta de coque. (Véase p.ej. KNOERZER J.J.
et al.: "JEWELL-THOMPSON
Non-Recovery Cokemaking" Steel Times, Fuel &
Metallurgical Journals Ltd. Londres, RU, tomo 221, Nº 4, 1 de abril
de 1993 (01-04-1993), páginas
172-173, 184, XP000365105 ISSN;
0039-095X). J.J. Knoerzer et al. describen en
el documento XP000365105 cámaras de horno de coque del tipo
"Non-Recovery" y un procedimiento para su
funcionamiento. Se describe en especial un modo de procedimiento,
en el que la cantidad de aire de combustión necesaria para quemar el
gas de coquización se divide en aire primario y aire secundario, en
donde el aire primario se introduce en la puerta a través de caños
de entrada y el aire secundario, a través de canales de entrada, en
el suelo de la cámara de horno de coque. El gas de combustión
secundario es guiado a través de un túnel colector en los canales de
solera tendidos por encima, en donde se utiliza para calentar la
torta de coque. Se describen asimismo modos de procedimiento para
controlar la temperatura de coquización, la carga y la exprimición.
Se cita la posibilidad de recuperar de energía mediante la forma
constructiva "Heat-Recovery". No se describe
una disposición especial de piedras moldeadas. Tampoco se indica
ninguna posibilidad de conseguir, mediante una modificación del
flujo de aire secundario, un acortamiento de los tiempos de
coquefacción y de este modo de una mejora de la calidad de coque. De
este modo la misión de la invención consiste en hacer patente un
horno de coque y un procedimiento, mediante el cual se consigan
tiempos de coquefacción más cortos.
Ha podido demostrarse que una causa para el
tiempo de coquefacción está representada por el suelo de horno, que
tiene que soportar la pesada de carbón. Este presenta una
considerable resistencia a la conductibilidad térmica, de tal modo
que el lado inferior de la pesada de carbón se descoquefacta
claramente más lentamente que el lado superior. Por ello la
invención resuelve la misión mediante un horno de coque horizontal
de comprende una cámara de horno de coque, un suelo de horno de
coque y varios canales de gas de escape, que discurren
horizontalmente dispuestos por debajo del suelo de horno de coque en
la región de la solera de horno. El suelo de horno de coque situado
entre la cámara de horno de coque y el canal de gas de escape está
estructurado, en dirección vertical, con al menos dos capas y se
apoya en las paredes de los canales de gas de escape. Cada una de
estas capas está formada por el mismo o diferente material
refractario como material de silicio, charnota, etc. El horno de
coque conforme a la invención destaca porque la primera capa, según
se mira desde la cámara de horno, está formada por un material
macizo, y la segunda capa presenta un gran número de aberturas,
hendiduras, huecos, pequeños canales, etc., en donde las cámaras de
gas de estas aberturas, hendiduras, de estos huecos, canales, etc.
están unidos a la cámara de gas del canal de gas de escape que
discurre por debajo.
La segunda capa presenta de forma ideal una
forma curvada de tipo bombeado y la primera capa tiene al menos un
lado superior plano, sobre el cual está situada en el funcionamiento
según lo establecido la tarta de coque o la pesada de carbón o
coque durante el tiempo de coquefacción. Con ello puede mejorarse
además el horno de coque, con la finalidad de que entre la primera
y la segunda capa esté dispuesta(o) al menos otra(o)
capa o elemento de transición.
A las temperaturas presentes de alrededor de
800ºC las proporciones convectivas del transporte de calor son
secundarias con relación a la proporción del transporte de calor
forzado por la radiación, de tal modo que no tiene que afluir
ningún gas en las aberturas, los canales, etc. Con el uso de la
segunda capa en forma de un mecanismo de rejilla de este tipo se
influye por ello sólo mínimamente en la estática del horno; pero el
grosor del suelo de horno de coque que soporta puede reducirse hasta
en un 40%. Esto conduce a una considerable reducción de la
resistencia media a la conducción térmica del suelo de horno de
coque y, como consecuencia de ello, a un acortamiento también
considerable del tiempo de coquefacción o a un aumento de la
potencia del horno. Un efecto secundario positivo se obtiene por
medio de que la mayor rugosidad superficial de la cubierta de canal
de escapes conduce a una reducción local de la velocidad de
corriente, con lo que por unidad de tiempo se produce también un
aumento de la cantidad de calor que puede transmitirse.
Otra optimización consiste en que la segunda
capa está formada por piedras moldeadas, que se componen de un
material macizo y se disponen de tal modo, que entre piedras
moldeadas adyacentes o de la pared se forman aberturas, hendiduras,
huecos, etc. La ventaja de esta estructura es la sencilla
transposición, ya que pueden utilizarse las piedras moldeadas
idénticas cuneiformes que se utilizan ya para la cubierta de canal
sobre toda la superficie y en el estado de la técnica.
Una optimización del horno de coque consiste en
que la segunda capa está formada por piedras moldeadas, en donde
cada piedra moldeada aislada presenta al menos una abertura,
hendidura, un hueco, canal, etc. y de forma ideal cada piedra
moldeada aislada presenta varia(o)s aberturas,
hendiduras, huecos, canales, etc. Con ello pueden combinarse según
los requisitos constructivos también las dos posibilidades antes
citadas para generar huecos o piedras moldeadas con canales, con
piedras moldeadas de material macizo.
Para determinadas requisitos la sección
transversal abierta de las aberturas, hendiduras, los huecos o
canales puede ser diferente en la capa inferior. Secciones
transversales diferentes de las aberturas permiten una optimización
del guiado de gas y de la corriente de calor. De este modo puede
producirse en especial que la sección transversal abierta de los
dispositivos citados se aumente en la región de las puertas y de las
paredes de horno, para hacer posible una distribución uniforme de
la corriente de calor en toda la región del canal de guiado hacia
fuera del gas. Para el dimensionado exacto de las aberturas pueden
calibrarse sus secciones transversales. Por medio de esto puede
configurarse uniformemente el proceso de coquefacción del coque,
según el tipo de ejecución de la invención, por toda la longitud
del horno. Además de esto pueden compensarse carencias de
calentamiento con esta clase de configuración de aberturas. Puede
obtenerse una mejora adicional de la transición de calor si entre
la primera y la segunda capa está dispuesta al menos otra capa, en
donde la propia piedra moldeada que forma la primera capa comprende
una capa de cubierta y una capa inferior, en donde la capa de
cubierta está formada por material macizo y la capa inferior
presenta un gran número de aberturas, hendiduras, huecos, canales,
etc. y forma esta capa intermedia adicional.
Si la primera capa presenta dos lados de caras
paralelas y la segunda capa se ha construido arqueada a modo de
arco, normalmente es necesario prever una capa intermedia
compensadora o elementos de transición, para que la primera capa
pueda apoyarse de forma ideal sobre la segunda capa. En este caso
una variante de ejecución mejorada consiste en que la capa
intermedia o el punto de transición, que están previstos para
compensar diferentes contornos de las capas, se componen de piedras
moldeadas que presentan al menos una abertura, una hendidura, un
hueco, un canal, etc.
En el suelo de horno de coque formado por muchas
piedras aisladas tienen que realizarse obras de albañilería, con un
elevado consumo de tiempo. Este consumo de tiempo puede reducirse
considerablemente mediante una variante de ejecución ulterior del
horno de coque conforme a la invención, si el suelo de horno de
coque está formado en dirección vertical sólo por un segmento de
suelo enterizo, que comprende una capa de cubierta y una capa
inferior, en donde la capa de cubierta está formada por material
macizo y la capa inferior presenta un gran número de aberturas,
hendiduras, huecos, canales, etc.
Estos segmentos de suelo están conformados de
forma ideal de tal modo, que estos presentan en el lado inferior un
bombeado cóncavo. La capa inferior de estos segmentos de suelo puede
formar también, en la ejecución conforme a la invención del
procedimiento, la cubierta del canal de gas de escape. En el caso de
un funcionamiento según lo establecido del dispositivo las tortas
de coque o la pesada de coque se encuentran sobre la capa de
cubierta del suelo de horno de coque. La capa de cubierta no está
conformada por ello normalmente de forma bombeada, sino que posee
una forma constructiva nivelada horizontalmente.
Para facilitar la fabricación constructiva del
horno de coque las piedras moldeadas de suelo poseen ya
ventajosamente, en su forma exterior, el contorno del suelo
acabado. De este modo pueden poseer una forma curvada de tipo
bombeado, ya como piezas constructivas aisladas, las piedras
moldeadas de suelo previstas para la segunda capa. Las piedras
moldeadas previstas para la primera capa poseen por el contrario
como piedras constructivas aisladas en su lado superior,
ventajosamente, una forma plana.
Para una sencillez constructiva especial de la
forma constructiva, las piedras moldeadas de suelo pueden estar
también conformadas y estar dimensionadas en su tamaño de tal modo,
que en toda su extensión estén adaptadas a la anchura del
respectivo canal de gas de escape y al grosor de las paredes de
canal de gas de escape. Cada piedra moldeada de suelo aislada
recubre después el canal de gas de escape en toda su anchura y está
situada con sus extremos sobre las paredes de canal de gas de
escape. Un gran número de piedras moldeadas de suelo situadas en
paralelo sobre el canal de gas de escape recubre después el canal de
gas de escape.
Asimismo la invención comprende un procedimiento
para producir coque, en el que se usa un horno de coque en una de
las formas de ejecución antes citadas.
A continuación se pretende describir con más
detalle, con base en las figuras 1 a 3b, a modo de ejemplo algunas
variantes de ejecución. La fig. 1 muestra en una representación en
corte un horno de coque 1 conocido en forma constructiva
horizontal. La verdadera cámara de horno de coque 2 está circundada
por los muros exteriores 3 y se abastece de aire de combustióna
través del canal de aire primario 9. Los gases de combustión se
conducen desde la cámara de horno de coque 2 a través de un canal
de pared, el llamado Downcorner 4, hasta los canales de gas de
escape 5, que discurren por debajo del suelo de horno de coque 11.
Los canales de gas de escape 5 están separados por paredes de
separación 6, pero están unidos entre sí de una forma no
representada. Por debajo de los canales de gas de escape 5
discurren canales de aire secundarios 8, a través de los cuales
puede controlarse la combustión en los canales de gas de escape 5.
La pesada de carbón o del coque 10 está situada, en el caso de
funcionamiento según lo establecido, como pesada o torta comprimida
sobre el suelo de horno de coque 11.
La representación en corte de la fig. 2a muestra
en detalle el suelo de horno de coque 11. El suelo de horno de
coque 11 estructurado con las dos capas 11a y 11b está colocado
sobre las paredes de separación, que están formadas por piedras de
pared de separación 20. La verdadera superficie del suelo de horno
de coque 11 está formada por placas de suelo 15 planas, que están
colocadas encima de las piedras de transición 13 horizontales.
Estas piedras de transición 13 horizontales forman el cierre
vertical de las paredes de separación 6. Por debajo de la piedras
de transición 13 están dispuestas dos piedras de apoyo 17, que por
su lado descansan sobre las coronas de muro de la respectiva pared
de separación 6. La pared de separación 6 está formada por piedras
moldeadas 20 paralelepipédicas. En los flancos de las piedras de
apoyo 17 se apoya la cubierta 12 del canal de gas de escape 5, que
está conformada como arco y está formada por un gran número de
piedras de cubierta 16 cuneiformes. Las piedras de cubierta 16
están dispuestas de tal modo, que entre las piedras de cubierta 16
se obtiene siempre un hueco 18 o canal, como se ha representado en
la vista inferior de la cubierta 12 en la fig. 2a. Otra ventaja de
la invención estriba en que con el mecanismo de rejilla en la vista
inferior 11b se necesita menos material de construcción, lo que es
ventajoso desde el punto de vista
económico.
económico.
En la fig. 3a se muestra en un dibujo en corte
la estructura del suelo de horno de coque, cuando se utilizan los
segmentos de suelo 19 conforme a la invención. El segmento de suelo
19 está configurado en dirección vertical como una piedra moldeada
pasante y descansa, en estado de montaje, en cada caso sobre dos
paredes de separación 6. En el segmento de suelo 19 están previstos
por el lado de fabricación aberturas, canales 18, etc. Los canales
18 abiertos por un lado están unidos a la cámara de gas del canal de
gas de escape 5. Los canales 18 discurren en el ejemplos mostrado
no verticalmente sobre la primera capa 11a, sino que están
dispuestos de forma compartimentada, de tal modo que sólo
permanecen sin unirse a los extremos de los canales 18 las menos
regiones posibles de la primera capa 11a. En la figura 3b se ha
representado la vista inferior del segmento de suelo 19. Las
aristas de sombra de los canales de cubierta 18 se muestran, para
obtener una mejor visibilidad, sólo para una serie de los canales
de cubierta 18 como líneas a trazos.
- 1
- Horno de coque
- 2
- Cámara de horno de coque
- 3
- Muro exterior
- 4
- Downcorner
- 5
- Canal de gas de escape
- 6
- Pared de separación lateral del canal de gas de escape
- 7
- Cimiento del horno de coque
- 8
- Canal de aire secundario
- 9
- Canal de aire primario
- 10
- Torta, pesada de coque
- 11
- Suelo de horno de coque
- 11a
- primera capa, capa de cubierta
- 11b
- segunda capa, capa inferior
- 12
- Cubierta del canal de gas de escape
- 13
- Piedra de transición horizontal
- 14
- Piedras de transición vertical
- 15
- Placa de suelo
- 16
- Piedra de cubierta del canal de gas de escape
- 17
- Piedra de apoyo
- 18
- Canal de cubierta, hueco, abertura
- 19
- Piedra moldeada, segmento de suelo
- 20
- Piedra moldeada de la pared de separación
Claims (19)
1. Horno de coque horizontal, que comprende un
suelo de horno de coque y varios canales de gas de escape que
discurren horizontalmente, dispuestos por debajo del suelo de horno
de coque, en donde el suelo de horno de coque situado entre la
cámara de horno de coque y el canal de gas de escape está
estructurado en dirección vertical al menos con dos capas y está
apoyado en las paredes del canal de gas de escape, y cada capa está
formada por los mismos o diferentes materiales refractarios,
caracterizado porque la primera capa, vista desde la cámara
de horno,
- -
- representa una capa de cubierta que está formada por un material macizo y
- -
- la segunda capa representa una capa inferior que presenta un gran número de aberturas, hendiduras, huecos, etc., en donde las cámaras de gas de estas aberturas, hendiduras, de estos huecos, etc. están unidas a la cámara de gas del canal de gas de escape que discurre por debajo.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Horno de coque horizontal según la
reivindicación 1, caracterizado porque la segunda capa tiene
una forma curvada de tipo bombeado y la primera capa presenta al
menos un lado superior plano.
3. Horno de coque horizontal según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque entre la primera
y la segunda capa están dispuestos además una capa adicional o
elementos de transición.
4. Horno de coque horizontal según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la segunda capa
está formada por piedras moldeadas, que se componen de un material
macizo y se disponen de tal modo, que entre piedras moldeadas
adyacentes se forman aberturas, hendiduras, huecos, etc.
5. Horno de coque horizontal según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la segunda capa
está formada por piedras moldeadas, en donde cada piedra moldeada
aislada presenta al menos una abertura, hendidura, un hueco, canal,
etc. y, de forma ideal, cada piedra moldeada aislada presenta
varia(o)s aberturas, hendiduras, huecos, canales,
etc.
6. Horno de coque horizontal según una de las
reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado porque la segunda capa
está formada por piedras moldeadas de material macizo y piedras
moldeadas conforme a la reivindicación 5.
7. Horno de coque horizontal según una de las
reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado porque la segunda capa
está formada por una combinación de la estructura de capas conforme
a las dos reivindicaciones 4 ó 5.
8. Horno de coque horizontal según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque entre la primera
y la segunda capa está dispuesta al menos otra capa, en donde la
propia piedra moldeada que forma la primera capa comprende una capa
de cubierta y una capa inferior, en donde la capa de cubierta está
formada por material macizo y la capa inferior presenta un gran
número de aberturas, hendiduras, huecos, canales, etc. y forma esta
capa
intermedia.
intermedia.
9. Horno de coque horizontal según una de las
reivindicaciones 3 a 7, caracterizado porque la capa
intermedia o piedras de transición, que están previstos para
compensar diferentes contornos de las capas, se componen de piedras
moldeadas que presentan al menos una abertura, una hendidura, un
hueco, un canal, etc.
10. Horno de coque horizontal según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el suelo de
horno de coque está formado en dirección vertical sólo por un
segmento enterizo, que comprende una capa de cubierta y una capa
inferior, en donde la capa de cubierta está formada por material
macizo y la capa inferior presenta un gran número de aberturas,
hendiduras, huecos, canales, etc.
11. Horno de coque horizontal según la
reivindicación 10, caracterizado porque las piedras moldeadas
que forman el suelo de horno de coque están bombeadas de forma
convexa en el lado inferior.
12. Horno de coque horizontal según una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la sección
transversal abierta de las aberturas, hendiduras, los huecos,
canales, etc. es diferente en la capa intermedia por metro
cuadrado.
13. Horno de coque horizontal según una de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la sección
transversal abierta de las aberturas, hendiduras, los huecos,
canales, etc. por metro cuadrado en la región de las puertas y/o de
las paredes de horno sin horno adyacente está aumentada.
14. Horno de coque horizontal según una de las
reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque las aberturas,
hendiduras y los huecos para calentar específicamente la superficie
base del suelo de horno están dotados de secciones transversales de
abertura calibradas de forma diferente.
15. Piedra moldeada de suelo para hornos de
coque en forma constructiva horizontal, caracterizada porque
esta piedra moldeada forma un segmento de suelo enterizo, que
comprende una capa de cubierta y una capa inferior, en donde la
capa de cubierta está formada por material macizo y la capa inferior
presenta un gran número de aberturas, hendiduras, huecos, canales,
etc. y, en un funcionamiento según lo dispuesto,
- -
- la torta de coque o la pesada de coque se vierte sobre la capa de cubierta y
- -
- la capa inferior forma la cubierta del canal de gas de escape.
16. Piedra moldeada de suelo según la
reivindicación 15, caracterizada porque el contorno exterior
de la segunda capa tiene una forma curvada de tipo bombeado y la
primera capa tiene al menos un lado superior plano.
17. Piedra moldeada de suelo según una de las
reivindicaciones 15 ó 16, caracterizada porque éstas están
adaptadas en anchura al respectivo canal de gas de escape y al
grosor de las paredes de canal de gas de escape, de tal modo que
cada piedra moldeada de suelo recubre el canal de gas de escape
respectivo y puede estar situada sobre las paredes de canal de gas
de escape, en donde en el punto de montaje según lo dispuesto un
gran número de piedras moldeadas de suelo paralelas cubre un canal
de gas de escape.
18. Piedra moldeada para hornos de coque en
forma constructiva horizontal conforme a una de las reivindicaciones
15 a 17, caracterizada porque la capa inferior en el lado
inferior está bombeada de forma cóncava hacia la capa de
cubierta.
19. Procedimiento para producir coque,
caracterizado porque se usa un horno de coque en forma
constructiva horizontal según una de las reivindicaciones 1 a
11.
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