ES2346796T3 - Horno alto. - Google Patents
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Abstract
Horno alto vertical (100) para reducir una carga (115) que se mueve por gravedad desde la parte superior hasta el fondo del horno alto por medio de un gas reductor soplado en una zona de reducción del horno a través de aberturas de gas del atalaje y que circula en dirección contraria a la de la carga, en particular para la producción de hierro reducido directamente, con dos salidas (120) del horno previstas en la parte superior del horno alto y conectadas a un conducto principal (123) de gas de horno, en el que el eje geométrico central de cada salida (120) de gas de horno está inclinado con respecto a la horizontal en un ángulo de entre 45º y 55º, caracterizado porque las dos salidas de gas de horno corren juntas en una parte de conexión hacia al conducto principal (123) de gas de horno, en el que el eje geométrico central de las salidas (120) de gas de horno forman un ángulo de entre 30º y 60º, en particular de 45º.
Description
Horno alto.
El presente invento se refiere a un horno alto
vertical de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
En la técnica anterior se conocen hornos altos
verticales que, en particular, pueden ser utilizados para la
reducción directa de óxidos de hierro. Estos hornos altos están
diseñados de tal manera que la carga alimentada a ellos se mueva
por gravedad desde la parte superior hasta el fondo del horno
alto.
El documento US 4.054.444 describe un horno alto
de esta clase. En este horno alto, hay una abertura de alimentación
para la carga y una salida del gas de horno previstas en la parte
superior del horno alto. Una carga de material de óxido de hierro
puede ser alimentada al horno alto a través de la abertura de
alimentación. La salida del gas de horno sirve para descargar el
gas de horno utilizado.
La abertura de alimentación forma el extremo
superior de una zona de reducción en la que hay previstas aberturas
de atalaje para el gas con el fin de introducir gas de reducción,
que contiene monóxido de carbono e hidrocarburos y que se produce
en un reformador. El gas de reducción reduce el óxido de hierro a
altas temperaturas para obtener directamente hierro.
La zona de reducción va seguida por una zona de
transición por la que el material caliente pasa a una zona de
enfriamiento, con cambios mínimos en la química del producto.
Justo debajo de la zona de transición y un área
de cono superior de la zona de enfriamiento, está prevista una
cámara de recogida de gas de refrigeración. La cámara de recogida de
gas de refrigeración está destinada a recibir gas de refrigeración
caliente que ha sido hecho pasar a través de la zona de enfriamiento
del material DRI (hierro reducido directo) caliente, y a hacerle
recircular, a través de un lavador de gas de refrigeración, a la
zona de enfriamiento del horno. De este modo, se enfría el DRI,
antes de su descarga a través del fondo del alimentador de descarga
del horno alto.
En los hornos altos previos, la salida del horno
descarga en la pared lateral del horno en la parte superior del
horno alto, formando el eje geométrico vertical del horno alto y el
eje geométrico central de la salida del horno un ángulo de 90º.
Esta disposición tiene el problema de que, durante el
funcionamiento, grandes cantidades de polvo pasan por la salida del
horno junto con el gas de horno. Esto incrementa los gastos de
limpieza del gas de horno, debido a que debe preverse un complejo
equipo para la eliminación del polvo.
Así, el objeto del presente invento es
proporcionar un horno alto en el que, al menos, una salida del horno
esté diseñada de tal modo que se reduzca la descarga de polvo.
Este objeto se consigue en un horno alto de la
clase mencionada en el inicio, merced a las características
particulares de la reivindicación 1.
Como la salida del horno está inclinada con
respecto al horno alto en un ángulo de entre 45º y 55º, se consigue
reducir eficazmente la cantidad de partículas de polvo descargadas
desde el horno.
Además, las dos salidas de gas del horno corren
juntas en una parte de conexión hasta el conducto principal para el
gas de horno, formando el eje geométrico central de las salidas del
horno un ángulo de entre 30º y 60º, en particular de 45º.
De acuerdo con otra realización del invento, el
conducto principal del gas de horno y las salidas del horno están
dispuestos de tal modo que el eje geométrico central del conducto
principal del gas de horno y el eje geométrico central de las
salidas del horno formen un ángulo de entre 70º y 100º, en
particular de 90º.
De acuerdo con otra realización preferida del
invento, el diámetro del conducto principal de gas de horno es
mayor que el respectivo diámetro de las salidas de horno.
También es posible que el diámetro de la parte
de conexión sea mayor que el diámetro del conducto de las salidas
de horno y del conducto principal de gas horno.
Se describirá con detalle un horno alto haciendo
referencia al dibujo adjunto. En el dibujo:
la figura 1 muestra una vista esquemática en
alzado lateral del horno alto;
la figura 2 ilustra una vista agrandada de un
miembro de recogida de gas de refrigeración del horno alto de
acuerdo con la figura 1;
la figura 3 es una vista desde arriba agrandada
del miembro de recogida de gas de refrigeración del horno alto de
la figura 1, y
la figura 4 es una vista en alzado lateral,
agrandada, del elemento de recogida de gas de refrigeración del
horno alto de la figura 1.
La figura 1 muestra un horno alto 100 en vista
esquemática, destinado en particular a la producción de hierro
reducido directamente. El horno alto 100 tiene, en general, forma
cilíndrica y está dispuesto verticalmente.
Una salida 120 para gas de escape del horno está
prevista en la parte superior del horno alto 100, estando inclinado
el eje geométrico central de la salida 120 del horno alto con
respecto al eje geométrico horizontal del horno alto 100 en un
ángulo de entre 45º y 55º. La salida 120 de gas de horno está
conectada con un conducto principal 123 para el gas de horno de tal
manera que el eje geométrico central de la salida 120 de gas de
horno y el del conducto principal 123 para gas de horno, formen un
ángulo de
90º.
90º.
Además, una abertura de alimentación 109 para
una carga 115 de material de óxido de hierro está prevista en la
parte superior del horno alto 100. El horno alto 100 está diseñado
de tal modo que la carga 115 se mueva, por gravedad, desde la parte
superior hasta el fondo del horno alto, descendiendo por el interior
del horno alto 100.
El interior del horno alto 100 está dividido en
una zona de reducción 101, cuyo extremo superior forma la abertura
de alimentación 109, y una zona de enfriamiento 103 que está
dispuesta inmediatamente debajo de la zona de de reducción 101.
En el extremo inferior de la zona de
enfriamiento 103, está prevista una abertura de descarga 190, a
través de la cual puede descargarse del horno alto 100 el hierro
reducido.
El horno alto 100 comprende un dispositivo 130
de alimentación de gas reductor, conectado con dos conducciones de
gas de atalaje 131, 132, con dos grupos de aberturas 133, 134, de
gas de atalaje. Las aberturas 133, 134 de gas de atalaje están
dispuestas a dos alturas verticalmente diferentes en la periferia de
la pared del horno alto.
Ambas conducciones 131, 132, de gas de atalaje
están equipadas con un sistema de inyección 400, 410 para una
mezcla de gas. Cada uno de los dos sistemas de inyección 400, 410
está conectado con una fuente 401, 415 de hidrocarburos y una
fuente 402 de oxígeno, pudiendo ser diferentes, una de otra, las dos
fuentes de hidrocarburos 401, 415. Ambos sistemas de inyección 400,
410 está diseñados de tal modo que la cantidad de hidrocarburos y
de oxígeno pueda regularse por separado.
La figura 2 muestra una vista lateral agrandada
del sistema de inyección 400. El sistema de inyección 400 comprende
dos conducciones 403, 404, de las que la conducción 403 está
conectada con la fuente 401 de hidrocarburo mientras que la
conducción 404 está conectada con la fuente 402 de oxígeno. La
conducción 403 corre coaxialmente dentro de la conducción 404, y
ambas conducciones están conectadas a una parte mezcladora 405. La
parte mezcladora 405 tiene una abertura de descarga 406 para la
mezcla de hidrocarburo-oxígeno.
En la zona de enfriamiento 103, hay previstas
boquillas 166 de gas de refrigeración en la camisa, las cuales
están conectadas con un colector 165 de entrada de gas de
refrigeración. Un miembro 160 de recogida de gas de refrigeración
está previsto en la parte inferior de la zona de transición, entre
la zona de reducción 101 y la zona de enfriamiento 103.
El miembro 160 de recogida de gas de
refrigeración se ilustra en las figuras 3 y 4 a escala agrandada.
Comprende canales estrechados a la inversa formados en los brazos
colectores 181, 182, 183, 184 dispuestos en forma de cruz, cada uno
de los cuales forma una toma 170, 171, 172, 173, de derivación de
gas de refrigeración. El lado inferior de los brazos colectores
181, 182, 183, 184 opuestos al fondo del horno alto, tiene aberturas
de succión para el gas de refrigeración allí formado. El área de la
sección transversal de las tomas 170, 171, 172, 173 de gas de
refrigeración aumenta a partir del punto de cruce hacia el lado
exterior.
Además, los brazos colectores 181, 182, 183, 184
están inclinados formando un ángulo de entre 5º y 10º con la
dirección horizontal, en dirección a la camisa del horno alto.
Los brazos colectores 182, 183 y 183, 184 y 181,
184 están conectados entre sí en sus partes de borde exterior, de
manera que todos los brazos colectores 181, 182, 183, 184 formen un
colector de toma común. El colector de toma está conectado con una
salida 164 en la que puede estar previsto un dispositivo de
succión.
El miembro 160 de recogida de gas de
refrigeración está provisto, además, de un cono hueco superior 161,
previsto encima de los brazos colectores 181, 182, 183, 184, en el
centro de los mismos (véase la figura 4). El cono superior 161 es
hueco. Además, está previsto un cono inferior 162 que, en relación
con la dirección de circulación de la carga 115, está posicionado
detrás (debajo) de los brazos colectores 181, 182, 183, 183, en el
centro de los mismos.
Un conducto 151 de gas está conectado con el
interior del cono superior 161 y está conectado con la fuente de
hidrocarburo que no se muestra en los dibujos.
En la tercera parte inferior de la zona de
enfriamiento 133, hay previstos ejes giratorios 180, 185 para romper
y moler los aglomerados, si existiesen.
Durante el funcionamiento del horno alto 100, la
carga 115 de material de óxido de hierro es alimentada a través de
la abertura de alimentación 109, a la zona de reducción 101. Al
mismo tiempo, se sopla un gas de reducción caliente formado por
hidrógeno y monóxido de carbono a la zona de reducción 101 a través
de las aberturas de gas 133, 134 del atalaje, que circula en
dirección contraria a la de la carga 115, que circula hacia abajo
por gravedad. Así, el gas de reducción reduce el óxido de hierro a
alta temperatura y en contacto directo con el hierro.
El gas de reducción que ha reaccionado llega
luego a la parte superior del horno alto, donde entra en la salida
120 de gas de horno. Debido a la inclinación de la salida 120 de gas
de horno, solamente una pequeña cantidad de partículas de polvo
llegan al conducto principal 123 de gas de horno, ya que la gravedad
limita las partículas de polvo.
La carga 115 reducida desciende desde la zona de
reducción 101 a la zona de enfriamiento 103. En su camino, pasa por
el miembro 160 de recogida de gas de refrigeración, pasando por
tanto entre los brazos colectores 181, 182, 183, 184, que ofrecen
relativamente poca resistencia. Al mismo tiempo, la carga 115 es
aflojada por el cono superior 161 en la dirección de la pared del
horno alto. El cono superior 161 es enfriado por el gas que entra
en él.
En la parte inferior de la zona de enfriamiento
102, se sopla un gas de refrigeración mediante las aberturas 166 de
gas de refrigeración. Las corrientes de gas de refrigeración
ascienden en contra de la carga 115 que baja, enfriando por tanto
la carga 115. Finalmente, el gas caliente llega a los brazos
colectores 181, 182, 183, 184 y sale por sus aberturas de succión a
las tomas 171, 172, 173, 174 de gas de refrigeración. El gas de
refrigeración es hecho pasar luego al colector 164 de toma de gas de
refrigeración a través de las tomas 171, 172, 173, 174 de gas de
refrigeración y es retirado así, de manera efectiva, del horno alto
100 en el límite inferior de la zona de enfriamiento 103. De este
modo, se impide efectivamente que el gas de refrigeración entre en
la zona de reducción 101.
La carga 115 enfriada es descarga finalmente a
través de la abertura de descarga 190 del horno alto 100.
Claims (4)
1. Horno alto vertical (100) para reducir una
carga (115) que se mueve por gravedad desde la parte superior hasta
el fondo del horno alto por medio de un gas reductor soplado en una
zona de reducción del horno a través de aberturas de gas del
atalaje y que circula en dirección contraria a la de la carga, en
particular para la producción de hierro reducido directamente, con
dos salidas (120) del horno previstas en la parte superior del
horno alto y conectadas a un conducto principal (123) de gas de
horno, en el que el eje geométrico central de cada salida (120) de
gas de horno está inclinado con respecto a la horizontal en un
ángulo de entre 45º y 55º, caracterizado porque las dos
salidas de gas de horno corren juntas en una parte de conexión hacia
al conducto principal (123) de gas de horno, en el que el eje
geométrico central de las salidas (120) de gas de horno forman un
ángulo de entre 30º y 60º, en particular de 45º.
2. Horno alto de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque el eje geométrico central del
conducto principal de gas de horno forman con el eje geométrico
central de las salidas de gas de horno un ángulo de entre 70º y
100º, en particular de 90º, respectivamente.
3. Horno alto de acuerdo con la reivindicación 1
o la reivindicación 2, caracterizado porque el diámetro del
conducto principal de gas de horno es mayor que el diámetro de las
salidas del horno.
4. Horno alto de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
diámetro de la parte de conexión es mayor que el diámetro del
conducto de las salidas del horno y que el del conducto principal
de gas del horno.
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