ES2621346T3 - Dispositivo para la recuperación del calor y los gases de la escoria resultante del ciclo productivo del acero - Google Patents

Dispositivo para la recuperación del calor y los gases de la escoria resultante del ciclo productivo del acero Download PDF

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Abstract

Un dispositivo para recuperar el calor y los gases del proceso de la escoria, caracterizado en que el dispositivo está colocado debajo del horno de la acería del cual recibe la escoria incandescente, comprendiendo el dispositivo: - una superficie plana (1) para la escoria en la que cae la escoria incandescente, delimitada por paredes laterales, comprendiendo la superficie plana (1) para la escoria y las paredes laterales chapas (9 y 10) de acero, quedando las chapas de acero situadas una delante de la otra y espaciadas entre sí por elementos espaciadores que crean entre las chapas (9 y 10) de acero una pluralidad de conductos (11) a través de los cuales circula el aire; - un número predeterminado de transportadores (12 y 13) de aire con aislamiento asociados con al menos una pared lateral a la salida de los conductos (11), introduciendo al menos uno de los transportadores aire en los conductos (11) y succionando al menos un transportador el aire de los conductos (11), permitiendo los transportadores la circulación de aire en los conductos (11) que se calientan debido al calor emitido por la escoria (6) incandescente presente la superficie plana (1) para la escoria y - una campana (14) de succión situada por encima de la superficie plana (1) para la escoria, teniendo la campana (14) una puerta (15) delantera que puede abrirse, una ventana (16) de succión trasera conectada con un conducto (17) de succión y una abertura (18) superior a través del cual la escoria (6) incandescente se descarga sobre la superficie plana (1) para la escoria.

Description

DESCRIPCION
Dispositivo para la recuperacion del calor y los gases de la escoria resultante del ciclo productivo del acero
Las acenas y las industrias siderurgicas activas en la produccion de acero con horno electrico o procesos de ciclo integral producen grandes cantidades de escoria basica fluida durante la fase de refinacion de acero lfquido, debido a la adicion de los agentes de escorificacion introducidos previamente en el horno. Esta escoria se estratifica en el bano de acero fundido debido al efecto del peso espedfico inferior y se elimina mediante la operacion de escorificacion, que se realiza al final de la fundicion. La fase de escorificacion consiste en inclinar el horno desde el lado opuesto al lado de la colada, favoreciendo el vertido de la escoria en una cuba.
La cuba que recoge la escoria de la colada se coloca en una carretilla de volteo o en el suelo en el agujero de la escoria. al final de la colada, el carro es accionado manualmente por los operadores del horno y se desliza sobre carriles adecuados hasta la proximidad de la caja, donde el operador de la grua de las grua de carga puede coger la cuba y vaciarla o, la cuba se recoge desde debajo del horno, se lleva y se inclina en la caja de enfriamiento.
La escoria permanece en la caja de escorias durante varias horas, si no dfas, antes de ser recogida y llevada al area de almacenamiento.
La produccion de escoria sacada del horno durante cada fundicion tiene, en porcentaje, entre 12 % y 16 % de la cantidad de acero lfquido procesado en el proceso de colada: por ejemplo, de un horno con una capacidad de 250t de acero una cantidad de escoria que vana entre 30 y 40 toneladas es aprovechada en cada fundicion.
La escoria se aprovecha y se recoge en cubas que normalmente se llevan fuera de las acenas al exterior para que se enfne al aire libre y en algunos casos se enfna con chorros de agua. La escoria enfriada se envfa a la zona de almacenamiento y luego a las fases de procesamiento subsiguientes
En el procedimiento descrito, la escoria contenida en las cubas tiene una temperatura de aproximadamente 1.100/1.200 °C. En consecuencia, en el proceso de recogida y enfriamiento descrito, una gran cantidad de energfa en forma de calor se dispersa en el aire.
Debe considerarse tambien que durante el enfriamiento la escoria libera cantidades no despreciables de contaminantes y que varios estudios realizados por expertos en el sector han demostrado que la reduccion rapida de la temperatura de la escoria limita las emisiones nocivas.
A lo largo de los anos, se han desarrollado metodos y dispositivos para recuperar el calor de la escoria procedente de la elaboracion de acero, tales como, por ejemplo, los descritos en las patentes JP 55 132150 U, JP 53 14983, US379412 y JP 54 139002 U.
En general, el calor de la escoria se recupera en dispositivos conocidos volcando la escoria extrafda del horno y contenida en una cuba sobre una superficie que a su vez transmite el calor a otros dispositivos, tales como, por ejemplo, tubenas en las que el agua o un flujo de aire, se calientan y reutilizan.
Los sistemas conocidos para recuperar el calor de la escoria procedente del procesamiento del acero tienen varios inconvenientes que limitan su difusion y conveniencia, como por ejemplo:
- la descarga de la escoria fundida a alta temperatura desde el horno hasta la caja de enfriamiento por medio de cubas; esta operacion representa un alto grado de riesgo para los operadores y costes considerables debido a la necesidad de utilizar medios especialmente equipados para el transporte y el vuelco de los recipientes.
- La dificultad para obtener una superficie de escoria descargada de la cuba a la caja de enfriamiento que no sea demasiado gruesa y bastantemente uniforme con un aumento considerable de los tiempos de enfriamiento y un enfriamiento no uniforme de la escoria;
- la dispersion de una cantidad significativa de calor de la escoria durante el traslado a la cuba, al verterla en la caja de enfriamiento y en el proceso normal de intercambio de calor con el aire,
- la imposibilidad o dificultad de canalizar los gases emitidos por la escoria durante el tiempo de enfriamiento con la consiguiente dispersion en el aire de sustancias contaminantes.
Un primer objetivo de esta invencion es la recuperacion, para uso posterior, del calor emitido por la escoria que sale del horno sin la necesidad de recoger la escoria en cubas que deben entonces ser transportadas a la superficie de enfriamiento y volcadas allf para sacar la escoria;
un segundo objetivo de esta invencion es transportar y tratar los gases y, en consecuencia, el calor y los contaminantes que la escoria emite durante el deposito y en el tiempo en la superficie de enfriamiento;
un tercer objetivo de esta invencion es proporcionar un sistema para recuperar el calor de la escoria de un horno para la produccion de acero que permita la descarga directa de la escoria a la temperatura de escoria directamente sobre la superficie de enfriamiento del sistema; de esta manera, el calor que se va a recuperar se encuentra a una temperatura maxima y la escoria se inclina sobre la superficie de enfriamiento a la temperatura maxima en estado casi lfquido y tiende a depositarse uniformemente sobre toda la superficie con un pequeno grosor, garantizando un enfriamiento rapido y una maxima recuperacion del calor en muy poco tiempo.
De acuerdo con esta invencion, estos objetivos se alcanzan mediante un dispositivo formado por:
- una superficie plana para escoria, sobre la cual cae la escoria incandescente, elevada con respecto al suelo, que comprende una base cerrada en tres lados por paredes y unida al suelo por un elemento frontal inclinado; la base y las paredes estan hechas preferiblemente de un sandwich de chapas de acero fuerte que comprende dos laminas de acero colocadas una frente a la otra, hechas de acero u otro material similar, espaciadas por elementos de forma adecuada y de manera que, en el espacio entre las dos chapas de acero, una serie de conductos; el espacio entre las dos chapas de acero y/o los conductos resultantes de los elementos espaciadores permiten la circulacion de un fluido tal como, por ejemplo, aire que se calienta por el calor de la escoria incandescente presente en la base;
- dos transportadores de aire aislados situados por encima de los bordes superiores de las paredes derecha e izquierda de la superficie plana para la escoria, en las salidas de los conductos presentes en los lados de las paredes mencionadas anteriormente entre las chapas de acero internas y externas; uno de los conductos es para succion y el otro para el suministro, y colaboran con la circulacion del aire u otro fluido en los conductos, utilizando el empuje de un ventilador centnfugo, aumentando asf la recuperacion de calor de la escoria;
- una campana de succion, por ejemplo con forma de piramide trunca, situada por encima de la superficie plana para la escoria y adyacente a las paredes derecha, izquierda y trasera, equipada con una puerta frontal que puede abrirse y una ventana trasera de succion; la parte superior de la campana esta equipada con una abertura que tiene una forma adecuada para el tipo particular de horno, sellada por el techo para evitar la dispersion de los gases y el calor, a traves de la cual la escoria procedente del ciclo del proceso del acero se descarga sobre la base de la superficie plana para la escoria; la salida de la ventana de succion trasera esta conectada con un tubo de succion en el que los gases calientes son transportados al siguiente proceso sin dispersion en la atmosfera y permitiendo una recuperacion de calor adicional;
- uno o mas intercambiadores de calor de agua situados en las paredes de la campana, preferentemente sobre las paredes laterales, mediante los cuales el calor emitido por la escoria se recupera por irradiacion, generando el repentino aumento de la temperatura del agua y optimizando la recuperacion de calor .
El dispositivo de acuerdo con la presente invencion, fabricado a partir de los componentes descritos anteriormente, esta situado por debajo del horno de la acena en la abertura de la escoria de tal manera que la escoria se vierte directamente a traves de la abertura presente en la parte superior de la campana sobre la base de la superficie plana para la escoria; la escoria, a una temperatura de aproximadamente 1.500 °C, cae sobre la superficie plana para la escoria y es sustancialmente lfquida distribuida sobre toda la superficie de una manera uniforme.
El calor emitido por la escoria dentro de la campana cerrada calienta el aire que circula dentro de los conductos presentes en las paredes laterales de la superficie plana para la escoria a traves de los conductos laterales de succion y de suministro y calienta el agua que circula en los intercambiadores de calor presentes en la paredes laterales de la campana. El conducto de succion de gases evita la dispersion en la atmosfera y permite el tratamiento y enfriamiento con obvias ventajas para reducir la contaminacion y el calor.
La pared frontal de la campana que se puede abrir permite la eliminacion de la escoria enfriada utilizando medios especiales.
El dispositivo de acuerdo con esta invencion se describe a continuacion en una realizacion no limitativa a modo de ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- La figura 1 muestra una vista axonometrica del dispositivo para recuperar calor de la escoria resultante del ciclo de produccion del acero de acuerdo con esta invencion,
- La figura 2, muestra una vista en planta del dispositivo de acuerdo con la presente invencion,
- La figura 3, muestra una vista lateral, con algunas partes en seccion transversal, del dispositivo de acuerdo con la presente invencion;
- La figura 4, muestra una vista frontal del dispositivo de acuerdo con la presente invencion,
- La figura 5 muestra una vista lateral esquematica del dispositivo de acuerdo con esta invencion.
Con referencia a los dibujos anteriormente mencionados, el dispositivo para recuperar calor de la escoria resultante del ciclo de produccion del acero de acuerdo con una realizacion no limitativa mostrada a modo de ejemplo comprende un superficie plana (1) para la escoria sobre la cual la escoria (6) se coloca directamente del horno; la superficie plana (1) para la escoria esta mas alta que el nivel del suelo y esta cerrada en los lados derecho e izquierdo y en el fondo por las paredes (2, 3, 4), el lado frontal esta unido al suelo por una superficie (5) plana inclinada que permite medios mecanicos para eliminar la escoria fna; la superficie plana (1) para la escoria comprende dos superficies (7, 8) planas de chapa de acero situadas una delante de la otra, mantenidas solidarias entre sf y espaciadas convenientemente a aproximadamente 20 cm, usando elementos o vigas en forma de caja que crean una serie de conductos para el paso del aire forzado por una turbina (no ilustrada); se adopta la misma tecnica de construccion de la superficie plana (1) para la escoria para las paredes (2, 3) derecha e izquierda que estan hechas con una chapa (9) de acero interior y una chapa (10) de acero exterior mantenida a una distancia adecuada de aproximadamente 20 cm por elementos o vigas en forma de caja que crean una serie de conductos (11) que se unen con los presentes en la superficie plana (1) para la escoria y que permiten la circulacion del aire en la superficie plana (1) para la escoria y en las paredes (2, 3).
La cara superior de las paredes (2 y 3) laterales derecha e izquierda a la que se dirigen los conductos (11) de aireacion esta unida con transportadores (12 y 13), uno para el suministro conectado preferiblemente a una turbina no mostrada y otro para la succion a traves del cual se conduce el aire caliente para un uso sucesivo.
Las chapas de acero de la superficie plana (1) para escoria, de las paredes (2, 3, 4) laterales y de los elementos o vigas en forma de caja espaciadora deben tener un grosor y una resistencia tales que soporten el peso de la escoria que es vertida sobre y de los medios que se trasladaran sobre la superficie plana para la escoria para retirar la escoria cuando se enfna.
Por encima de la superficie plana (1) para la escoria en el lado interior de las paredes (2, 3, 4) laterales y en el interior de las salidas de los conductos (11) de aireacion y de los transportadores (12 y 13) hay una campana (14) de succion de circuito cerrado, preferiblemente con una forma de piramide trunca, hecha de acero ligero y aislada externamente
La campana (14) esta equipada con una abertura (18) superior, sellada adecuadamente con un techo, a traves del cual la escoria a una temperatura de aproximadamente 1.500 °C, por lo tanto en estado semilfquido, es descargada directamente desde el horno sobre la superficie plana (1) para la escoria.
La campana (14) esta equipada con una puerta (15) delantera que puede abrirse para permitir la entrada de medios mecanicos apropiados para la eliminacion de la escoria (6) fna; en la parte superior del lado trasero, la campana (14) esta equipada con una ventana (16) a la que esta conectado un conducto (17) a traves del cual se transportan los gases y el calor emitidos por la escoria (6) incandescente para su tratamiento y enfriamiento.
Sobre las paredes interiores de la campana, preferentemente sobre las paredes laterales, hay uno o mas intercambiadores (19 y 20) de calor de agua por medio de los cuales el calor emitido por la escoria (6) se recupera por irradiacion, provocando la elevacion rapida de la temperatura del agua, optimizando asf la recuperacion del calor, que se puede utilizar posteriormente.
Como ya se ha mencionado, el dispositivo de recuperacion de calor de la escoria resultante del ciclo de produccion del acero esta situado directamente por debajo del horno de la acena, de tal manera que la escoria se descarga directamente sobre la superficie plana (1) para la escoria, aproximadamente a 1.500 °C, se coloca uniformemente sobre la superficie plana (1) para la escoria evitando la creacion de capas gruesas de escoria, lo que ocurre por el contrario con el basculamiento dentro de las cubas en las que la escoria tiene una temperatura mas baja, en las que el enfriamiento no es uniforme ni rapido y la recuperacion del calor es decididamente pobre, haciendolo inutil.
El calor emitido por la escoria (3) dentro de la campana (14) cerrada y aislada calienta el agua que circula en los intercambiadores (19 y 20) de calor, calienta el aire que circula de manera forzada dentro de los conductos (11) y el conducto (17) de aspiracion de gases impide la dispersion de calor y contaminantes en la atmosfera.
La pared (15) delantera de la campana que se puede abrir automaticamente permite la descarga de la escoria (6) enfriada con medios especiales y sin riesgo para los operadores, a diferencia de la situacion actual, con el movimiento de las cubas que contienen la escoria a una temperatura de aproximadamente 1.000/1.500 °C.
El dispositivo para recuperar el calor de la escoria resultante del ciclo de produccion del acero puede hacerse de un tamano adecuado con el del horno que va a usarlo y un tamano medio puede ser aproximadamente de 12,5 m de longitud por 10,5 m de ancho.

Claims (10)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un dispositivo para recuperar el calor y los gases del proceso de la escoria, caracterizado en que el dispositivo esta colocado debajo del horno de la acena del cual recibe la escoria incandescente, comprendiendo el dispositivo:
    - una superficie plana (1) para la escoria en la que cae la escoria incandescente, delimitada por paredes laterales, comprendiendo la superficie plana (1) para la escoria y las paredes laterales chapas (9 y 10) de acero, quedando las chapas de acero situadas una delante de la otra y espaciadas entre sf por elementos espaciadores que crean entre las chapas (9 y 10) de acero una pluralidad de conductos (11) a traves de los cuales circula el aire;
    - un numero predeterminado de transportadores (12 y 13) de aire con aislamiento asociados con al menos una pared lateral a la salida de los conductos (11), introduciendo al menos uno de los transportadores aire en los conductos (11) y succionando al menos un transportador el aire de los conductos (11), permitiendo los transportadores la circulacion de aire en los conductos (11) que se calientan debido al calor emitido por la escoria (6) incandescente presente la superficie plana (1) para la escoria y
    - una campana (14) de succion situada por encima de la superficie plana (1) para la escoria, teniendo la campana (14) una puerta (15) delantera que puede abrirse, una ventana (16) de succion trasera conectada con un conducto (17) de succion y una abertura (18) superior a traves del cual la escoria (6) incandescente se descarga sobre la superficie plana (1) para la escoria.
  2. 2. El dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque comprende un numero predeterminado de intercambiadores (19, 20) de calor de agua situados en las paredes internas de la campana (14) para la recuperacion por irradiacion del calor emitido por la escoria (6) incandescente.
  3. 3. El dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizado porque los intercambiadores (19, 20) de calor estan situados en las paredes laterales internas de la campana.
  4. 4. El dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque comprende tambien medios para el tratamiento termico, y preferiblemente para el enfriamiento de los gases producidos por la escoria (6) incandescente y succionados a traves de la ventana (16) de succion, desde el conducto (17) de succion.
  5. 5. El dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque comprende tambien medios para el tratamiento y supresion de componentes contaminantes contenidos en los gases producidos por la escoria (6) incandescente.
  6. 6. El dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque los elementos espaciadores son elementos en forma de caja.
  7. 7. El dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque los elementos espaciadores son vigas.
  8. 8. El dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque los elementos espaciadores son elementos tubulares.
  9. 9. El sistema de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque las paredes de la campana (14) estan aisladas.
  10. 10. El dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque la campana (14) esta hecha en acero ligero.
ES13739792.3T 2012-06-15 2013-06-03 Dispositivo para la recuperación del calor y los gases de la escoria resultante del ciclo productivo del acero Active ES2621346T3 (es)

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