ES2607816T3

ES2607816T3 - Sistema de condensación de vapor para una instalación de granulación

Info

Publication number: ES2607816T3
Application number: ES14734793.4T
Authority: ES
Inventors: Horst Kappes; Marc Schweitzer; Tommy MATHIEU
Original assignee: Paul Wurth SA
Current assignee: Paul Wurth SA
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2017-04-04
Anticipated expiration: 2034-06-27
Also published as: KR20160027131A; PL3017070T3; ZA201509312B; CA2916571A1; TW201512410A; TWI646200B; LU92236B1; CN105358717A; EA029389B1; UA115816C2; US20160169584A1; EP3017070B1; BR112015032868A2; EA201600079A1; WO2015000809A1; CN105358717B; JP2016528461A; EP3017070A1

Abstract

Una instalación (10) de granulación para granular un material fundido producido en una planta metalúrgica, comprendiendo dicha instalación: un dispositivo (20) de inyección de agua, para inyectar un agua de granulación dentro de un flujo de material (14) fundido y de esta forma granular el material fundido; un depósito (18) de granulación para recoger el agua de granulación y el material granulado; una unidad de deshidratación, en particular una unidad (28) de deshidratación con un tambor (30) de filtrado rotatorio caracterizada por - una campana (48) de recogida de vapor situada por encima de dicha unidad (28) de deshidratación y - un dispositivo (46) de evacuación para evacuar vapor de dicha campana (48), condensar dicho vapor y liberar dicho vapor condensado, presentando dicho dispositivo de evacuación una entrada y una salida, en la que dicho dispositivo de evacuación está conectado con su entrada a dicha campana (48) de recogida de vapor y su salida está dispuesta para evacuar a la atmósfera el vapor condensado.

Description

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DESCRIPCION

Sistema de condensacion de vapor para una instalacion de granulacion Campo tecnico

La presente invencion se refiere, en general, a una instalacion de granulacion para un material fundido, especialmente para fundiciones metalurgicas, como por ejemplo escoria de alto horno. Mas concretamente, se refiere a un sistema de condensacion de vapor mejorado para su uso en dicha instalacion.

Tecnica antecedente

Un ejemplo de una instalacion de granulacion moderna de este tipo, especialmente para escoria de alto horno fundida, se ilustra en la Fig. 2 adjunta que forma parte de un documento titulado "sistema de granulacion de escoria INBA® - Control del proceso medioambiental" publicado en Iron & Steel Technology, publicado en abril de 2005. Como se aprecia en la Fig. 2, este tipo de instalacion, tfpicamente comprende: un dispositivo de inyeccion de agua [2] (tambien denominado caja de soplado), para inyectar agua de granulacion dentro de un flujo de material fundido, por ejemplo escoria que es recibido por medio de una punta de corredera [1]. Por medio de lo cual, se consigue la granulacion del material fundido. La instalacion presenta ademas un deposito [3] de granulacion para recoger el agua de granulacion y el material granulado y para enfriar los granulos en un gran volumen de agua dispuesto por debajo del dispositivo de inyeccion de agua [2]. Una torre de condensacion de vapor, que tfpicamente presenta una carcasa cilindrica cerrada por una campana superior, esta situada por encima del deposito de granulacion para recoger y condensar el vapor generado dentro del deposito de granulacion. De hecho, debido a las altas temperaturas del material fundido y de la enorme cantidad de enfriamiento de agua requerida, una considerable cantidad de vapor es tfpicamente producido por las instalaciones de acuerdo la Fig. 2. Para evitar la contaminacion mediante simple emision de vapor en la atmosfera, la torre de condensacion de vapor incluye un sistema de condensacion de vapor, tfpicamente del tipo contracorriente. El sistema de condensacion de vapor incorpora un dispositivo de pulverizacion de agua [5] para pulverizar gotfculas de agua en forma de vapor que se eleva dentro de la torre de condensacion de vapor y un dispositivo de recogida de agua [6] situado debajo del dispositivo de inyeccion de agua [5], para recoger las gotfculas de condensacion pulverizadas de recogida y del vapor condensado.

De hecho se desprende que en una tfpica instalacion de granulacion de agua de la tecnica anterior, hay importantes fluctuaciones en el caudal de calor entrante debidas a la escoria entrante, por lo tanto, fluctuaciones equivalentes en la cantidad de vapor generadas con el tiempo. Con el fin de encontrar un equilibro apropiado entre el tamano y los costes de la instalacion, la capacidad de vapor de las torres de condensacion tradicionales en las que el agua fria es pulverizada sobre el vapor que asciende hasta el interior de la torre con el fin de condensarlo, a menudo no esta disenado para controlar el flujo de vapor total, que podna generarse durante los flujos de escoria de pico. Se preven unas aletas de escape de sobrepresion (como se aprecia en la campana superior mostrada en la Fig.2) para abrir en dichos casos, con el fin de evacuar el exceso de vapor a la atmosfera.

Sin embargo, se ha observado que, en la practica dichas aletas de sobrepresion, no se abren de manera fiable a los flujos de material fundido sobrante. En teona el vapor queda bloqueado parcialmente sin que pueda salir traves de las aletas de sobrepresion debido, entre otras cosas, por la "barrera", formado por la "cortina" de agua constantemente producida por el dispositivo [2] de inyeccion de agua. Posiblemente, en tasas de vapor elevadas, tambien existe resistencia al flujo de vapor formado por el dispositivo [6] de recogida de agua. Por consiguiente, el vapor sobrante permanece en el interior de la torre, y a continuacion se genera sobrepresion. Esto puede conducir a un reflujo parcial de vapor en la entrada inferior de la torre de condensacion, en la entrada del deposito [3] de granulacion. Una campana interna especialmente prevista para separar el interior del exterior, y evitando asf que el aire no deseado entre en la torre e impidiendo tambien que el vapor sea expulsada de la torre.

Dicho flujo de vapor inverso puede conducir, como mmimo, a una escasa visibilidad en la nave de colada, lo que evidentemente constituye un riesgo serio para la seguridad del personal operativo. Lo que es peor el reflujo a traves de la campana interna puede conducir a una generacion considerable de partfculas de escoria de baja densidad (llamadas "palomitas de mafz") cuando el vapor se situe en contacto con la fusion de lfquido caliente dentro de la espita de la corredera de la escoria. Dichas partfculas calientes, cuando estan protegidas dentro de la nave de colada, generan un riesgo contra la seguridad incluso mas grave.

El documento WO 2012/079797 A1 se dirige tambien este problema y propone evacuar de manera selectiva el valor sobrante de vapor por medio de una pila hacia la atmosfera. Esta pila presenta una entrada que comunica con la zona inferior de la torre de condensacion y una salida dispuesta para evacuar el vapor a la atmosfera por encima de la torre de condensacion. Asf mismo, la pila esta equipada con un dispositivo obturador para la evacuacion selectiva de vapor a traves de la pila. Sin embargo, tal sistema requiere una inversion adicional.

El documento EP 0 573 769 describe un proceso y una instalacion para una granulacion humeda de escoria que comprende una torre de condensacion. Una mezcla de vapor y de aire contaminado generados durante la granulacion es, en primer lugar canalizado hacia un flujo ascendente y a continuacion la mezcla es aspirada en un flujo descendente hasta un recinto cerrado, que se mantiene en un vacfo parcial. Una solucion alcalina acuosa es pulverizada en un flujo paralelo hacia el interior de dicho flujo descendente y los gases sin condensar

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descontaminados son descargados desde el recinto cerrado mediante un vapor forzado y ajustable que crea y mantiene un vado parcial dentro de dicho recinto cerrado. Los gases y el vapor procedentes del tambor de filtro son tambien guiados hacia la torre de condensacion y tratados alli junto con el vapor y el aire contaminado a partir de la granulacion.

Problema tecnico

Por consiguiente, es un primer objeto de la presente invencion proporcionar una instalacion de condensacion de vapor, que permita una condensacion de vapor fiable generada durante la granulacion de la escoria sin el uso de una torre de condensacion o de unos dispositivos de pulverizacion de agua. Este objeto se consigue mediante una instalacion de un sistema de condensacion de vapor de acuerdo con la reivindicacion 1.

Otro objeto de la invencion es proporcionar una instalacion de condensacion que permita la reduccion de los costes de instalacion y operativos de la planta.

Descripcion general de la invencion

La presente invencion se refiere, en general, a una granulacion para granular el material fundido producidos en una planta metalurgica, comprendiendo dicha instalacion:

• un dispositivo de inyeccion de agua para inyectar agua de granulacion, en un flujo de material fundido y, de esta manera, granular el material fundido;

• un deposito de granulacion para recoger el agua de granulacion y el material granulado;

• una unidad de deshidratacion, en particular una unidad de deshidratacion con un tambor de filtrado rotatorio la instalacion se caracteriza por

• una campana de recogida de vapor situada por encima de dicha unidad de deshidratacion, y

• un dispositivo de evacuacion para evacuar el vapor de dicha campana, condensar dicho vapor y liberar dicho

vapor condensado,

• presentando dicho dispositivo de evacuacion una entrada y una salida en la que el dispositivo de evacuacion esta conectado con su entrada con dicha campana de recogida de vapor y su salida esta dispuesta para evacuar el vapor condensado a la atmosfera.

De acuerdo con una forma de realizacion preferente se proporciona una instalacion (10) de granulacion para granular un material fundido producido en una planta metalurgica, comprendiendo dicha instalacion:

un dispositivo (20) de inyeccion de agua, para inyectar agua de granulacion dentro de un flujo de material (14) fundido para de esta forma granular el material fundido;

un deposito (18) de granulacion para recoger el agua de granulacion y el material granulado; caracterizada por

una campana de recogida de vapor, situada por encima de dicho dispositivo de inyeccion de agua,

un dispositivo de evacuacion para evacuar vapor de dicha campana, condensar dicho vapor y evacuar dicho vapor condensado a la atmosfera, presentando dicho dispositivo (38) de evacuacion una entrada (40) dispuesta para comunicar con dicha campana (24) para evacuar el vapor de dicha campana y una salida dispuesta para evacuar dicho vapor evacuado a la atmosfera.

Con el fin de resolver el problema anteriormente mencionado, la presente invencion propone un dispositivo de evacuacion, para evacuar y condensar de manera selectiva el vapor sin el uso de una torre de condensacion y de pulverizadores de agua. El dispositivo de evacuacion presenta una entrada dispuesta para comunicar con una campana de recogida de vapor y una salida dispuesta para liberar completamente el vapor condensado. Frente a los sistemas conocidos, este sistema opera sin ningun pulverizador de agua. El vapor no se condensa dentro de la torre de condensacion sino en el dispositivo de evacuacion.

Frente al dispositivo del documento WO 2012/079797 A1, el presente dispositivo de evacuacion no solo evacua el vapor y los vapores procedentes de la planta de granulacion y lo condensa al exterior de la instalacion sin el uso de dispositivos de pulverizacion de agua, sino que tambien condensa el vapor y los vapores evacuados para que el impacto sobre el medio ambiente se reduzca en gran medida. En efecto, estos vapores pueden contener componentes sulfurosos como por ejemplo H2S y similares que seran disueltos en agua en la presente invencion.

Frente al dispositivo del documento EP 0 573 769, la presente instalacion trata el vapor y el aire contaminado generado a partir de la granulacion y del vapor y del aire contaminado generado durante la deshidratacion en

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unidades separadas. Se ha encontrado que el vapor y el aire contaminado generados durante la granulacion y durante la deshidratacion difieren en muy gran medida, no solo en cantidad, en cuanto al tiempo sino tambien en cuanto a la calidad. En efecto, dado que son utilizadas grandes cantidades de aire comprimido para limpiar las paredes de filtrado del tambor rotativo de la unidad de deshidratacion, el vapor y el aire contaminado generados en la instalacion de deshidratacion quedan diluidos. Si esta mezcla es conducida hasta la torre de condensacion, el proceso de condensacion puede quedar distorsionado dado que el vapor es diluido por el aire utilizado para limpiar el tambor de deshidratacion y, por lo tanto, la condensacion del vapor dentro del recinto cerrado es insuficiente para mantener un vado parcial constante en dicho recinto. La mezcla de vapor y aire puede de esta forma refluir hacia la instalacion de granulacion con los inconvenientes enumerados anteriormente, esto es, mala visibilidad en la nave de colada y la generacion de partfculas de escoria de baja densidad (llamadas "palomitas de mafz").

En el dispositivo del documento EP 0 573 769, el vapor es condensado por las pulverizadores de agua dentro del recinto cerrado montado en la torre de condensacion, mientras que en la instalacion objeto de la presente solicitud, el vapor no es condensado por los pulverizadores de agua y no se condensa en la torre / campana de condensacion sino en el dispositivo de evacuacion. Aunque los dispositivos de evacuacion utilizados pueden ser similares, funcionan de manera diferente. En efecto, en el documento EP 0 573 769, el dispositivo de evacuacion se utiliza para crear un vado parcial dentro del recinto. Este vado parcial se incrementa por el hecho de que el vapor es condensado, esto es, un gas es convertido en un lfquido. Por tanto, el dispositivo de evacuacion no se utiliza o se utiliza solo marginalmente para condensar vapor dado que el vapor es condensado en la torre de condensacion por el agua de pulverizacion sobre el flujo descendente de vapor y por el aire contaminado dispuesto dentro del recinto cerrado.

Frente a los dispositivos de los documentos WO 2012/079797 A1 y EP 0 573 769, el presente dispositivo de evacuacion no solo evacua el vapor y los vapores procedentes de la planta de granulacion, sino que tambien condensa el vapor y los vapores evacuados para que el impacto sobre el entorno que quede en gran medida reducido. En efecto, estos vapores pueden contener componentes sulfurosos como H2S y similares que seran disueltos en agua en la presente invencion.

La instalacion es compatible con los disenos de plantas de granulacion existentes con costes de inversion comparativamente mas bajos.

Pequenas cantidades de gas hidrogeno siempre se producen mientras se granula la escoria. Se ha encontrado, sin embargo, que durante la granulacion de la escoria, se pueden formar cantidades considerables de gas hidrogeno en algunas circunstancias, en efecto, la escoria lfquida caliente puede contener hierro y, en contacto con el hierro caliente contenido en la escoria, las moleculas de agua pueden escindirse formando hidrogeno y oxfgeno. Este gas hidrogeno es extremadamente explosivo y necesita ser evacuado de la zona de granulacion para evitar cualquier acumulacion de dicho gas en mtima proximidad con la escoria caliente. Bajo circunstancias espedficas, esta mezcla puede incendiarse y como consecuencia producir una explosion o un fuego. Los calculos han demostrado que durante una operacion de granulacion, la produccion de hidrogeno puede variar entre aproximadamente 0,5 m3 H2/min y 8 m3 H/min, dependiendo del contenido de hierro de la escoria y del diametro de los granulos producidos.

La instalacion como se describe en el documento WO 2012/079797 A1 puede en algunos casos tambien ser apropiada para eliminar el riesgo de incendio o explosion, dado que la entrada de la pila esta situada en la zona inferior de la torre de condensacion y al ser el gas de hidrogeno mas ligero que el aire se acumulara inevitablemente en la zona superior de la torre de condensacion y, de esta forma, no se evacuara por el dispositivo segun se describe en el documento WO 2012/079797 A1.

Con el fin de permitir la evacuacion segun lo deseado o requerido, el dispositivo de evacuacion esta, de modo preferente equipado con cualquier dispositivo adecuado para controlar el flujo de vapor y / o de gas a traves del dispositivo de evacuacion.

De modo preferente, el dispositivo de evacuacion comprende una bomba de vado y en particular una bomba de chorro de educcion, que produce un vado mediante el efecto Venturi. Dicha bomba de chorro de educcion es un tipo de bomba que utiliza el efecto Venturi de una tobera convergente - divergente para convertir la energfa de presion de un fluido movil en energfa de velocidad, lo que crea una zona de baja presion y aspira hacia el interior y arrastra un fluido de aspiracion. Despues de pasar por la garganta del inyector, el fluido mezclado se expande y la velocidad se reduce, lo que se traduce en una recompresion de los fluidos mezclados convirtiendo la energfa de velocidad de nuevo en energfa de presion. En este caso concreto, el fluido movil es agua y el fluido de aspiracion arrastrado es vapor y / o una mezcla de vapor y de gas de hidrogeno. Durante la operacion de la bomba, el vapor evacuado es condensado y mezclado con el agua que acciona la bomba. Cualquier compuesto sulfuroso contenido en el vapor sera tambien disuelto y neutralizado en el agua. H2S y SO2 seran disueltos en el agua. Los calculos mostraron que aproximadamente 385 l de agua se requieren para disolver H2S contenido en vapor de 1 t y aproximadamente 142 l se necesitan para disolver el completo SO2 contenido en un vapor de 1 t.

El dispositivo de evacuacion propuesto presenta la ventaja incontestable de evacuar con seguridad cualquier cantidad de vapor y de hidrogeno procedente de la planta de granulacion y de esta forma incrementar de manera considerable la seguridad de la operacion. Asf mismo, el dispositivo de evacuacion permite condensar el vapor

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evacuado y disolver y neutralizar el sulfuro que contiene compuestos en agua, reduciendo asf el efecto medioambiental de la planta.

Otra ventaja adicional del dispositivo descrito anteriormente es que la instalacion puede ser disenada con un sistema de condensacion mas pequeno, esto es, sin una torre de condensacion. Con ello, son posibles ahorros considerables de capital y de los gastos operativos. De hecho, una instalacion equipada con el dispositivo de evacuacion propuesto es capaz de gestionar un flujo de vapor total correspondiente a un caudal de escoria de aproximadamente 6 t / min. Como tambien podra apreciarse, el diseno del dispositivo de evacuacion evita la sobrepresion dentro de la instalacion de granulacion y, de modo seguro, impide que el vapor explote de forma retroactiva al interior de la nave de colada.

Formas de realizacion preferentes se definen en las reivindicaciones dependientes. Como podra entenderse, aunque se limite a ello, la instalacion propuesta esta especialmente indicada para una planta de alto horno.

Breve descripcion de los dibujos

Por la descripcion detallada subsecuente resultaran evidentes otros detalles y ventajas de la presente invencion de diversas formas de realizacion no limitativas con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La FIG. 1 es un diagrama esquematico en bloques de una forma de realizacion de una instalacion de granulacion equipada con un sistema de condensacion de vapor de acuerdo con la invencion;

la FIG. 2 ilustra una instalacion de granulacion conocida de acuerdo con la tecnica anterior.

Los mismos signos de referencia son utilizados en todos los dibujos para identificar elementos estructural o funcionalmente similares.

Descripcion de formas de realizacion preferentes

Para ilustrar una forma de realizacion de la presente invencion, la FIG. 1 muestra una vista esquematica de una instalacion 10 de granulacion disenada para la granulacion de escoria en una planta de alto horno (la planta no se muestra). Hablando en terminos generales, la instalacion 10 sirve, por lo tanto, para granular un flujo de escoria de alto horno fundido mediante el enfriamiento lento con uno o mas chorros 12 de agua de granulacion comparativamente fna. Como se aprecia en la FIG. 1, un flujo de escoria 14 fundida, inevitablemente campana con la fundicion bruta procedente de un alto horno, cae desde una punta 16 de bebedero de masa fundida caliente dentro de un deposito 18 de granulacion 18. Durante la operacion, los chorros de agua 12 de granulacion, que se producen mediante el dispositivo 20 de inyeccion de agua (a menudo tambien llamado "caja de soplado") suministrado a traves de un conducto 22 de suministro por una o mas bomba(s) de alta presion (no mostrada(s)), caen sobre la escoria 14 fundida que cae desde la punta 16 del bebedero caliente. Una configuracion apropiada de un dispositivo 20 de inyeccion de agua es, por ejemplo, descrito en la solicitud de patente WO 2004/048617. En instalaciones de granulacion antiguas (no mostradas, pero contempladas), la escoria fundida cae desde un bebedero caliente sobre un bebedero fno, con chorros de agua de granulacion desde un dispositivo de inyeccion de agua similar que arrastra el flujo sobre el bebedero fno hacia un deposito de granulacion. Con independencia del diseno, la granulacion se consigue cuando los chorros 12 del agua de granulacion inciden sobre el flujo de la escoria 14 fundida.

En virtud del enfriamiento rapido, la escoria 14 fundida se convierte en unos "granulos" de tamano de granos, que caen dentro de un gran volumen de agua mantenido en el deposito 18 de granulacion. Estos "granulos" de escoria se solidifican completamente convirtiendose en una arena de escoria mediante el cambio de calor con agua. Puede advertirse que los chorros 12 del agua de granulacion son dirigidos hacia la superficie del agua en el deposito 18 de granulacion, facilitando de esta manera la turbulencia que acelera el enfriamiento de la escoria.

Como es bien conocido, el enfriamiento rapido de una masa fundida inicialmente (> 1000°C) por ejemplo una escoria fundida se traduce en cantidades importantes de vapor (esto es, vapor de agua). Este vapor generalmente esta contaminado, entre otros elementos, con compuestos de sulfuro gaseoso. Con el fin de reducir la contaminacion atmosferica, el vapor liberado del deposito 18 de granulacion es recogida en una campana 24 de recogida de vapor que esta situada verticalmente por encima del deposito 18 de granulacion. Esta campana 24 de recogida de vapor (a continuacion denominada brevemente "campana 24") esta equipada con un sistema de condensacion de vapor. Como se aprecia en la Fig. 1, la campana 24 es un pequeno edificio comparado con una torre de condensacion tradicional como la que se muestra en la Fig. 2. La campana 24 presenta una carcasa exterior, que es tfpicamente, pero no de forma necesaria una construccion de placa de acero soldada. La campana 24 presenta unas determinadas altura y diametro dimensionadas para un volumen de vapor / min emitido.

La campana 24 no contiene ningun dispositivo de pulverizacion de agua para condensar el vapor como en una torre de condensacion convencional.

Durante su operacion, el vapor se eleva desde el deposito 18 de granulacion hasta el interior de la campana 24.

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Como se aprecia en la FIG. 1, en el fondo del deposito 18 de granulacion, la arena de escoria solidificada mezclada con el agua de granulacion es evacuada a traves de un conducto 26 de drenaje. La mezcla (sedimentacion) es alimentada a una unidad de deshidratacion 28. La finalidad de esta unidad 28 de deshidratacion es separar el material granulado (esto es, la arena de escoria) del agua, esto es, para hacer posible la recuperacion separada de la arena de escoria y del agua del proceso. Una configuracion general apropiada de una unidad 28 de deshidratacion es bien conocida a partir de las instalaciones existentes de INBA® o descrita, por ejemplo en la patente estadounidense No. 4,204,855 y, por tanto, no se detallara con mayor detenimiento. Dicha unidad de deshidratacion comprende un tambor 30 de filtrado rotatorio, por ejemplo como se describe con mas detalle en la patente estadounidense No. 5,248,420. Tambien puede ser utilizado cualquier otro dispositivo estatico o dinamico para deshidratar granulos fundidos solidificados finos. Como se muestra de forma mas detallada en la FIG. 1, un deposito 32 de recuperacion del agua de granulacion (a menudo denominado "deposito de agua caliente") esta asociado con la unidad 28 de deshidratacion para recoger el agua que es separada de la arena de escoria granulada. En la mayona de los casos, este deposito 32 de recuperacion del agua esta concebido como un deposito de asentamiento con un compartimiento de asentamiento y un compartimento de agua limpia (no mostrado), dentro del cual se desborda el agua ampOliamenteo exenta de arena ("limpia"). El agua procedente del deposito 32 de recuperacion del agua es alimentada a traves del conducto 34 hasta un sistema 36 de enfriamiento que presenta una o mas torres de enfriamiento.

El agua del proceso enfriada procedente del sistema 36 de enfriamiento es retroalimentada a traves del conducto 22 hasta la instalacion 10 de granulacion para su reutilizacion en el proceso. Mas concretamente, el agua fria es, de modo preferente alimentada al dispositivo 20 de inyeccion de agua a traves de un conducto 22 de suministro. El conducto 22 de suministro esta equipado con la(s) anteriormente mencionada(s) bomba(s). Mientras que dicha configuracion en "circuito cerrado" para el agua del procedimiento es preferente, tambien se contemplan alternativas en circuito abierto, desechandose despues de su uso el agua suministrada a los dispositivos 20 de inyeccion.

De acuerdo con un aspecto digno de ser apreciado, la campana 24 de acuerdo con la invencion esta equipada con tres dispositivos 38 de evacuacion para evacuar vapor y gas de la campana 24. Estos dispositivos 38 de evacuacion, como se ilustra de forma esquematica en la FIG. 1, son bombas de vacfo que estan operativament4 asociados a la campana 24. Mas en concreto, los dispositivos 38 de evacuacion ilustrados en la FIG. 1 presenta una entrada 40 dispuesta para comunicarse con la campana 24 para que el vacfo creado por el dispositivo 38 de evacuacion evacue cualquier gas y / o vapor contenido en la campana 24.

Dicho dispositivo 38 de evacuacion comprende de modo preferente, una bomba de vacfo, tambien llamada bomba de chorro de educcion, que utiliza la energfa cinetica de un lfquido para provocar el flujo de otro y operar sobre los principios basicos de la dinamica de los fluidos. Las bombas de chorro de educcion comprenden una tobera de convergencia, un cuerpo y un difusor y unos sifones de aspecto parecido. En operacion, la energfa de presion del lfquido movil se convierte en una energfa de velocidad mediante la tobera de convergencia. El flujo del lfquido de alta velocidad arrastra entonces el fluido de aspiracion. La mezcla completa del lfquido movil y del fluido de aspiracion se lleva a cabo dentro del cuerpo y de la seccion de difusion. La mezcla de lfquido / fluido es a continuacion reconvertida en una presion intermedia despues de pasar por el difusor.

La entrada 40 del dispositivo 38 de evacuacion, de modo preferente, esta situada cerca de la parte superior de la campana 24.

Aunque en la Fig. 1 se representan tres dispositivos 38 de evacuacion, se entiende que puede instalarse un numero diferente de dichos dispositivos de evacuacion sobre la campana 24. Dichos dispositivos 38 de evacuacion pueden por ejemplo ser instalados en un anillo alrededor de la parte superior de la campana 24. Esto es, en el mismo plano horizontal, pueden ser instalados en un plano vertical, esto es, uno encima del otro, o en filas uno encimo del otro alrededor de la parte superior de la campana 24.

Con una disposicion como la mostrada en la FIG. 1, los dispositivos 38 de evacuacion pueden ser facilmente soportados por la estructura de la campana exterior y / o, si se desea, parcial o completamente suspendidos de la estructura de la campana 24. Por consiguiente, no se necesita ninguna estructura de soporte adicional o un grosor de pared considerable de la campana 24.

En la forma de realizacion mostrada en la Fig. 1, los dispositivos 38 de evacuacion estan situados por fuera de la campana 24, pero es evidente que dicho(s) dispositivo(s) 38 de evacuacion puede(n) estar instalado(s) dentro de la campana 24.

El dispositivo 38 de evacuacion esta conectado a un conducto de suministro de agua y el agua de ese conducto 42 de suministro se utiliza para accionar los dispositivos 38 de evacuacion y crear un vacfo para evacuar el vapor y los gases contenidos en la campana 24 y condensar el vapor y mezclar el vapor y el gas condensados con el agua utilizada para accionar los dispositivos 38 de evacuacion. Para un sistema de condensacion pequeno, se puede necesitar aproximadamente entre 10-20 m3 / h de agua a una presion de aproximadamente 4 barias. Para un sistema mayor, se pueden necesitar aproximadamente 300 m3/ h y aproximadamente 4 barias.

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Concretamente, como se pondra de manifiesto mas adelante, el dispositivo 38 de evacuacion permite la evacuacion y condensacion de vapor as^ como la evacuacion de cualquier gas no deseado como por ejemplo hidrogeno a partir de la campana 24. Dado que el dispositivo 38 de evacuacion no requiere ningun tipo de electricidad ni contiene ninguna parte movil, no presenta riesgo de crear chispas o superficies calientes y de esta manera se elimina el riesgo de incendios o explosiones.

Asf mismo dado que el dispositivo 38 de evacuacion no requiere ningun tipo de electricidad, la instalacion de dicho dispositivo se consigue facilmente con bajo coste.

Como se comprendera, el dimensionamiento apropiado, respectivamente, del numero del (de los) dispositivo(s) 38 de evacuacion determina la cantidad de vapor y gas que puede evacuarse de forma segura a traves del dispositivo 38 de evacuacion (sin riesgo de reflujo de vapor). En el caso de una instalacion 10 disenada para escorias de alto horno, un dispositivo 38 de evacuacion correspondiente consiguen facilmente un flujo capaz de evacuar y compensar el vapor generado por una granulacion de escoria del orden de 4 - 6 t/min. Se necesitanan aproximadamente cuatro grandes eyectores de aproximadamente 6 m de longitud para evacuar la cantidad de vapor producida por una granulacion de aproximadamente de 4-6 t/min con un consumo de agua total de 1000 m3 / h para los eyectores. Sin embargo, la produccion de vapor para la produccion de la escoria de 1 - 2 t/min se manejanan con tres eyectores de tamano medio, que consumieran aproximadamente de 200 - 600 m3 / h de agua.

El caudal del gas / vapor evacuado de la campana 24 a traves del dispositivo 38 de evacuacion depende directamente del caudal y de la presion del agua utilizada para accionar el dispositivo 38 de evacuacion. Un dispositivo de control, como una valvula, (no mostrada) que regule el flujo y / o la presion del agua utilizados para accionar el dispositivo 38 de evacuacion puede asf ser utilizado para regular el caudal de gas / vapor evacuado desde la campana 24.

El agua procedente del conducto 42 que es utilizada para accionar los dispositivos 38 de evacuacion se mezclan dentro del dispositivo 38 de evacuacion con el vapor evacuado procedente de la campana 24. El vapor condensa y cualquier gas evacuado sera disuelto al menos parcialmente en el agua y evacuado hacia el sistema de enfriamiento a traves de un conducto 44 de evacuacion. En este caso en concreto, y como se representa en la FIG. 1. El conducto 44 de evacuacion conduce el agua desde el dispositivo 38 de evacuacion hasta la parte inferior del sistema 36 de enfriamiento. Esto permite la evacuacion de cualquier gas de hidrogeno de la campana 24 hasta un emplazamiento, que este situado a una gran distancia de la instalacion de granulacion, para que se elimine el riesgo de incendio y explosion de la instalacion de granulacion. En otras formas de realizacion, el conducto 44 tambien podna estar conectado al conducto 26 de drenaje y ser transportado hasta el sistema 56 de enfriamiento junto con el agua procedente del dispositivo 42 de enfriamiento de agua.

Con el fin de garantizar una condensacion eficiente y una contaminacion minima de cualquier caudal, los dispositivos 38 de evacuacion de la FIG. 1 estan equipados con el dispositivo de control anteriormente mencionado. Este dispositivo de control sirve para "cerrar" los dispositivos 38 de evacuacion, esto es para cerrar o al menos restringir de manera considerable el caudal del agua utilizada para accionar los dispositivos 38 de evacuacion siempre que la instalacion 10 de granulacion opere a o por debajo de unos caudales nominales. En otras palabras, el dispositivo de control es utilizado para evacuar vapor a traves del dispositivo 38 de evacuacion de manera selectiva solo cuando se requiera o se desee en funcion de la cantidad de vapor generada de hecho y / o en funcion del contenido / concentracion de hidrogeno dentro la campana 24.

En un sistema convencional, se ilustra en la FIG. 2, siempre que los caudales de material fundido sobrepasen la capacidad de la campana 24, la experiencia ha demostrado que existe un riesgo grave de flujo (flujo inverso) de vapor, por ejemplo dentro del bebedero de masa caliente e incluso hasta el interior de la nave de colada (no mostrada) corriente arriba de la punta 16 del bebedero incluso con las aletas de sobrepresion dispuestas en la tapa superior y con una campana interna, como se ilustra en la FIG. 2, consiguiendo una determinada resistencia contra el reflujo, todavfa el flujo puede producirse. De la manera conocida, la campana interna (mostrada en la FIG. 2) esta dispuesta principalmente para cerrar de forma estanca la torre contra la entrada de aire ambiental "falso".

Frente a dicho diseno convencional, el dispositivo 38 de evacuacion propuesto proporciona una solucion fiable para evacuar y condensar con seguridad cualquier cantidad vapor. Como se comprendera, la cantidad de vapor generada durante la granulacion vana ampliamente, por ejemplo, en el caso de picos de escoria fundidos debido a un problema en el agujero para calada del alto horno. La produccion de material fundido en los procesos metalurgicos es tfpicamente dclica y sometida a fluctuaciones considerables en terminos de caudales producidos. Por ejemplo, durante una operacion de colada de un alto horno, el caudal de escoria dista de ser constante. Muestra valores de pico que pueden ser de mas de cuatro veces el caudal de escoria promediado a lo largo de la duracion de la operacion de colada. Dichos picos se producen, ocasional o regularmente, durante cortos periodos, por ejemplo, varios minutos.

Un dispositivo 46 de evacuacion similar puede ser utilizado con fines de evacuacion adicionales. En particular, la unidad 28 de deshidratacion incorpora una campana 48 de recogida de vapor por encima del tambor 30 de filtrado rotatorio. Dicho dispositivo 46 de evacuacion puede ser instalado para aspirar vapor y gas desde la unidad 28 de deshidratacion y / o desde la campana 48 de recogida de vapor. El hecho de utilizar dos campanas separadas para

abarcar mejor a los volumenes y calidades diferentes de vapor producidos por un lado en la instalacion de granulacion y por el otro en la unidad de deshidratacion. Asf mismo, en algunos casos, la unidad de deshidratacion puede ser situada tranquilamente alejada de la instalacion de granulacion, para que en dicho caso no sea posible tratar el vapor y el aire contaminado en la torre de condensacion como se propone en el documento EP 0 573 769.

5 Esta configuracion presenta la ventaja de evacuar adecuadamente el vapor y el gas de la unidad 28 de deshidratacion y condensar el vapor y con ello reducir los problemas de visibilidad en el entorno de la unidad 28 de deshidratacion y en la instalacion 10 en general.

De modo preferente, el(los) dispositivo(s) 38, 46 de evacuacion, esta(n) conectado(s) a un controlador, que puede estar integrado en el sistema de control de proceso de la entera planta. El controlador opera como una valvula 10 automatica controlable a distancia conectada a la salida de la bomba que alimenta el (los) dispositivo(s) 38, 46 de evacuacion. Por consiguiente, mediante el control de la apertura y el cierre de la valvula, el controlador controla el operacion del (de los) dispositivo(s) 38, 46 de evacuacion, para restringir o permitir selectivamente el paso de vapor y gas a traves del dispositivo de evacuacion.

En conclusion, debe apreciarse que la presente invencion no solo hace posible un aumento importante en la 15 seguridad operativa de una instalacion 10 de granulacion a base de agua, especialmente respecto de la escorias de alto horno. Asf mismo, la invencion permite una operacion fiable con unos gastos de capital y operativos inferiores.

Leyenda:

10: Instalacion de granulacion 30 Tambor de filtrado rotatorio

12: Chorros de agua 32 Deposito de recuperacion de agua

14: Flujo de material fundido 34 Conducto

16: Punta de bebedero caliente 36 Sistema de enfriamiento

18: Deposito de granulacion 38 Dispositivo de evacuacion

20: Dispositivo de inyeccion de agua 40 Entrada

22: Conducto de suministro (de 20) 42 Conducto de suministro

24: Campana de recogida de vapor 44 Conducto de evacuacion

26: Conducto de drenaje 46 Dispositivo de evacuacion

28: Unidad de deshidratacion 48 Campana de recogida de vapor

20

25

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

REIVINDICACIONES

1. Una instalacion (10) de granulacion para granular un material fundido producido en una planta metalurgica, comprendiendo dicha instalacion:

un dispositivo (20) de inyeccion de agua, para inyectar un agua de granulacion dentro de un flujo de material (14) fundido y de esta forma granular el material fundido;

un deposito (18) de granulacion para recoger el agua de granulacion y el material granulado;

una unidad de deshidratacion, en particular una unidad (28) de deshidratacion con un tambor (30) de filtrado rotatorio

caracterizada por

- una campana (48) de recogida de vapor situada por encima de dicha unidad (28) de deshidratacion y

- un dispositivo (46) de evacuacion para evacuar vapor de dicha campana (48), condensar dicho vapor y liberar dicho vapor condensado, presentando dicho dispositivo de evacuacion una entrada y una salida, en la que dicho dispositivo de evacuacion esta conectado con su entrada a dicha campana (48) de recogida de vapor y su salida esta dispuesta para evacuar a la atmosfera el vapor condensado.
2. Una instalacion (10) de granulacion para granular un material fundido producido en una planta metalurgica, comprendiendo dicha instalacion:

un dispositivo (20) de inyeccion de agua, para inyectar un agua de granulacion dentro de un flujo (14) de material fundido y de esta manera granular el material fundido;

un deposito (18) de granulacion para recoger el agua de granulacion y el material granulado; caracterizada por

una campana (24) de recogida de vapor situada por encima de dicho dispositivo (20) de inyeccion de agua ,

un dispositivo (38) de evacuacion para evacuar vapor de dicha campana, condensar dicho vapor para evacuar dicho vapor condensado a la atmosfera, presentando dicho dispositivo (38) de evacuacion una entrada (40) dispuesta para comunicar con dicha campana (24) para evacuar el vapor de dicha campana y una salida dispuesta para evacuar a la atmosfera dicho vapor condensado.
3. La instalacion (10) de granulacion de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizada porque dicho dispositivo (38, 46) de evacuacion esta equipado con un dispositivo para controlar la evacuacion selectiva de vapor a traves de dicho dispositivo (38, 46) de evacuacion, en particular con un dispositivo de regulacion para regular un caudal del dispositivo (38, 46) de evacuacion.
4. La instalacion (10) de granulacion de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizada porque dicho dispositivo (38, 46) de evacuacion comprende una bomba de chorro de educcion que produce un vacfo por medio del efecto Venturi.
5. La instalacion (10) de granulacion de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho dispositivo (38, 46) de evacuacion esta dispuesto por fuera de dicha campana (24, 48).
6. La instalacion (10) de granulacion de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho dispositivo (38) de evacuacion es soportado por dicha campana (24, 48).
7. La instalacion (10) de granulacion segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho dispositivo (38, 46) de evacuacion esta conectado a un conducto (42) de suministro de agua.
8. La instalacion (10) de granulacion de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho dispositivo (38, 46) de evacuacion comprende un dispositivo de control que regula el flujo y / o la presion del agua utilizada para accionar el dispositivo (38, 46) de evacuacion.
9. La instalacion (10) de granulacion de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho vapor condensado es evacuado hacia un sistema (36) de enfriamiento o similar.
10. La instalacion (10) de granulacion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende ademas un sensor que mide el contenido en hidrogeno y / o el contenido en vapor, estando instalado dicho sensor en la campana (24, 48).
11. La instalacion (10) de granulacion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende ademas un dispositivo controlador que esta conectado para operar un dispositivo obturador para restringir o permitir selectivamente el paso de vapor y gas a traves de dicho dispositivo (38, 46) de evacuacion.
12. Planta de alto horno que comprende una instalacion (10) de granulacion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.