ES2386466T3 - Horno alto - Google Patents

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Abstract

Horno alto vertical (100) para una carga (115) que se mueve por gravedad desde la parte superior hasta el fondodel horno alto, en particular para la producción de hierro reducido directamente, con una zona de reducción caliente(101) y una zona de enfriamiento (103) seguida por la zona de reducción (101), en la que están previstas aberturasde alimentación para un gas de refrigeración (165), y con un elemento (160) de recogida de gas de refrigeración queestá previsto en una parte de transición entre la zona de reducción (101) y la zona de enfriamiento(103), caracterizado porque el elemento (160) de recogida de gas de refrigeración comprende brazos colectores(181 a 184) dispuestos en forma de cruz, cada uno de las cuales forma una toma (170 a 173) de derivación de gasde refrigeración.

Description

Horno alto
El presente invento se refiere a un horno alto vertical para una carga que se mueve por gravedad desde la parte superior hasta el fondo del horno alto, en concreto para la producción de hierro reducido directamente, con una zona de reducción caliente y una zona de enfriamiento seguida por la zona de reducción, en la que están previstas aberturas de alimentación para un gas de refrigeración, y con un elemento de recogida de gas de refrigeración que está previsto en la parte de transición entre la zona de reducción y la zona de enfriamiento.
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 este tipo. 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 están 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 se ha hecho pasar a través de la zona de enfriamiento del material, y recircular, a través de un lavador de gas de refrigeración, a la zona de enfriamiento del horno. De esta manera, el DRI se enfría, antes de su descarga a través del fondo del alimentador de descarga del horno alto.
Sin embargo, un elemento de recogida de gas de refrigeración está previsto en la parte central del horno alto. De esta forma en ambos lados permanecen partes estrechas en la zona de transición desde la zona de reducción a la zona de enfriamiento, por las que puede pasar gas de refrigeración a la zona de reducción, ya que no se prevén medidas para evitarlo. Como resultado de esto, no se evita eficazmente la entrada de gas de refrigeración en la zona de reducción, lo que da lugar a un enfriamiento no deseado de la carga en esta zona. De esta manera, se tiene que alimentar más energía térmica a la zona de reducción a fin de mantener la reacción de reducción.
Es por tanto el objeto del presente invento proporcionar un horno alto, en el que se evite eficazmente la entrada del gas de enfriamiento en la zona de reducción.
Este objeto se resuelve en un horno alto del tipo mencionado en el inicio, en que el elemento de recogida de gas de refrigeración comprende brazos colectores dispuestos en forma de cruz, cada uno de los cuales forma una toma de derivación de gas de refrigeración, como se explica en la reivindicación 1 y se muestra en las figuras 1 y 3.
Mediante la provisión de brazos colectores dispuestos en forma de cruz, se evita una transición entre el gas de refrigeración y la zona de enfriamiento en la zona de reducción. En consecuencia, no hay ningún efecto de enfriamiento no deseado en la zona de reducción, por lo que se mejora la eficiencia del horno alto.
Según una primera realización del invento, se prevé que las tomas de derivación de gas de refrigeración tengan una zona en sección transversal que aumente a partir del punto de cruce hacia el lado exterior.
También es posible que los brazos colectores estén inclinados desde la horizontal en la dirección de circulación de la carga. En particular, los brazos colectores pueden estar inclinados formando un ángulo de entre 5º y 10º con la dirección horizontal. De este modo, los brazos colectores ofrecen una resistencia reducida a la carga que circula.
Según otra realización del invento, cada brazo colector tiene un borde para romper la carga, que está orientado opuesto a la dirección de circulación de la carga. De este modo, la carga puede pasar aún más fácilmente mediante el elemento de recogida de gas de refrigeración.
En particular, los brazos colectores pueden estar conectados entre sí por sus partes de borde exterior. De este modo, se obtiene una estabilidad adicional de los elementos de recogida de gas de refrigeración.
Según otra realización preferida del invento, se prevé que el elemento de recogida de gas de refrigeración comprenda al menos un cono, en el que la punta del cono esté orientada opuesta a la dirección del circulación de la carga. Dicho cono rompe la carga en la dirección de las paredes laterales del horno alto.
El horno alto puede comprender además al menos un conducto de gas previsto para descargar un gas de hidrocarburo en el cono. De este modo el cono se enfría, por lo que se mejora su durabilidad.
Se puede proporcionar un cono superior con respecto a la dirección de circulación de la carga delante de los brazos colectores. Mediante este cono superior, se hace pasar la carga fácilmente mediante la parte de cruce de los brazos colectores.
El horno alto puede comprender también un cono inferior que, en relación a la dirección de circulación de la carga, esté dispuesto detrás de los brazos colectores. Este cono inferior puede estar dispuesto directamente en la cara de base del cono superior entre los brazos colectores. El cono inferior soporta la circulación uniforme de la carga.
Una realización del presente invento se describe en detalle a continuación con referencia al dibujo adjunto. En el dibujo:
La figura 1 muestra una vista esquemática en alzado lateral de un horno alto según el presente invento,
La figura 2 muestra una vista ampliada de un elemento de recogida de gas de refrigeración del horno alto según la figura 1,
La figura 3 muestra una vista desde arriba ampliada del elemento de recogida de gas de refrigeración del horno alto de la figura 1,
La figura 4 muestra una vista en alzado lateral ampliada del elemento de recogida de gas de refrigeración del horno alto de la figura 1.
La figura 1 muestra un horno alto 100 según el presente invento 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 90°.
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 manera, 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 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 el hierro reducido del horno alto 100.
El horno alto 100 comprende un dispositivo 130 de alimentación de gas reductor, conectado a 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 provistas de un sistema de inyección 400, 410 para una mezcla de gas. Cada uno de los dos sistemas de inyección 400, 410 está conectado a una fuente 401, 415 de hidrocarburos y a una fuente 402 de oxígeno, pudiendo ser diferentes una de otra las dos fuentes de hidrocarburos 401, 415. Ambos sistemas de inyección 400, 410 están diseñados de manera que la cantidad de hidrocarburo y de oxígeno pueda regularse por separado.
La figura 2 muestra una vista lateral ampliada del sistema de inyección 400. El sistema de inyección 400 comprende dos conducciones 403, 404, de las que la conducción 403 está conectada a la fuente 401 de hidrocarburos mientras que la conducción 404 está conectada a la fuente 402 de oxígeno. La conducción 403 corre coaxialmente por el interior 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 conectados a un colector 165 de entrada de gas de refrigeración 165. Un elemento 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 elemento 160 de recogida de gas de refrigeración se muestra en las figuras 3 y 4 a escala ampliada. Comprende canales estrechados a la inversa, formados en los brazos colectores, 182, 183, 184 dispuestos en forma de cruz, cada uno de las 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 por sus partes de borde exterior, de modo que todos los brazos colectores 181, 182, 183, 184 formen un colector de toma común. El colector de toma está conectado a una salida 164, en la que puede estar previsto un dispositivo de succión.
El elemento 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 colocado detrás (debajo) de los brazos colectores 181, 182, 183, 184, en el centro de los mismos.
Un conducto 151 de gas está conectado al interior del cono superior 161 y está conectado a 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 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 133, 134 de gas de atalaje, que circula en dirección opuesta 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 120, sólo 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 elemento 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 de las tomas 171, 172, 173, 174 de gas de refrigeración. El gas de refrigeración se hace pasar luego al colector 164 de toma de gas de refrigeración a través de las tomas 171, 172, 173, 174 l 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 esta manera, se impide eficazmente que el gas de refrigeración entre en la zona de reducción 101.
La carga 115 enfriada es descargada finalmente a través de la abertura de descarga 190 del horno alto 100.

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Horno alto vertical (100) para una carga (115) que se mueve por gravedad desde la parte superior hasta el fondo del horno alto, en particular para la producción de hierro reducido directamente, con una zona de reducción caliente
    (101) y una zona de enfriamiento (103) seguida por la zona de reducción (101), en la que están previstas aberturas de alimentación para un gas de refrigeración (165), y con un elemento (160) de recogida de gas de refrigeración que está previsto en una parte de transición entre la zona de reducción (101) y la zona de enfriamiento (103), caracterizado porque el elemento (160) de recogida de gas de refrigeración comprende brazos colectores (181 a 184) dispuestos en forma de cruz, cada uno de las cuales forma una toma (170 a 173) de derivación de gas de refrigeración.
  2. 2.
    Horno alto (100) según la reivindicación 1, caracterizado porque las tomas (171 a 173) de derivación de gas de refrigeración tienen una zona en sección transversal que aumenta a partir del punto de cruce hacia el lado exterior.
  3. 3.
    Horno alto (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los brazos colectores (181 a 184) están inclinados desde la horizontal en la dirección de circulación de la carga (115).
  4. 4.
    Horno alto (100) según la reivindicación 3, caracterizado porque los brazos colectores (181 a 184) están inclinados formando un ángulo de entre 5º y 10º con la dirección horizontal.
  5. 5.
    Horno alto (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada brazo colector (181 a 184) tiene un borde para romper la carga (115), que está orientado opuesto a la dirección de circulación de la carga (115).
  6. 6.
    Horno alto (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los brazos colectores (181 a 184) están conectados entre sí, en particular, por sus partes de borde exterior.
  7. 7.
    Horno alto (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un elemento (160) de recogida de gas de refrigeración comprende al menos un cono (161, 162), en el que la punta del cono está orientada opuesta a la dirección del circulación de la carga (115).
  8. 8.
    Horno alto (100) según la reivindicación 7, caracterizado porque comprende al menos un conducto (150) de gas previsto para descargar un gas de hidrocarburo en el cono (161, 162).
  9. 9.
    Horno alto (100) según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque un cono superior (161) está previsto, con respecto a la dirección del circulación de la carga (115) delante de los brazos colectores (181 a 184).
  10. 10.
    Horno alto (100) según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque un cono inferior (162) está previsto con respecto a la dirección de circulación de la carga (115) detrás de los brazos colectores (181 a 184).
  11. 11.
    Horno alto (100) según la reivindicación 10, caracterizado porque el cono inferior (162) está previsto directamente en la cara de base del cono superior (161) entre los brazos colectores (181 a 184).
    FIG. 1
    FIG. 2
    FIG. 3
    FIG. 4
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