MX2011010340A - Planta de coquizacion con recirculacion del gas de escape. - Google Patents

Abstract

Procedimiento y dispositivo para la homogeneización de la característica de combustión total y la reducción de las emisiones térmicas de NOx de una planta de coquización de acuerdo con el procedimiento Non-Recovery o con el procedimiento Heat-Recovery, con múltiples hornos que presentan en cada caso una cámara de horno delimitada por puertas y paredes laterales, para verter el carbón o una torta de carbón compactada, y una cámara vacía que se encuentra por encima de ella, dispositivos de evacuación para el gas de escape de la cámara vacía, dispositivos de alimentación de aire fresco a la cámara vacía así como un sistema de canales de solera para la conducción de gas de escape o aire de alimentación secundario, el cual está integrado cuando menos parcialmente en el fondo, debajo de la cámara del horno, siendo que el gas de escape que se genera en el proceso de combustión del horno, se recircula parcialmente a la cámara del horno a través de aberturas o canales.

Description

PLANTA DE COQUIZACIÓN CON RECIRCULACION DEL GAS DE ESCAPE Campo de la invención La invención se refiere a una planta de coquización de acuerdo con el procedimiento Non-Recovery (sin recuperación) o el procedimiento Heat-Recovery (con recuperación de calor) para la obtención de coque a partir de carbón. Para la rentabilidad de una planta de coquización conforme al procedimiento Non-Recovery o al procedimiento Heat-Recovery, en lo sucesivo denominados conjuntamente NR / HR, es de particular relevancia un alto rendimiento de paso, esto sobre todo dado que en esta tecnología, debido a la poca posibilidad de influencia en la liberación del gas de combustión en comparación con la técnica convencional de cámara horizontal, siempre debe ajustarse un mayor tiempo de operación, es decir, una menor rentabilidad. Únicamente se puede influir en la velocidad de esta tecnología de coquización alimentando homogéneamente el aire al proceso en varias etapas, con lo que se optimiza la combustión.

Técnica anterior En los últimos años se han difundido numerosas propuestas de mejora para homogeneizar la alimentación de aire primario y secundario en el horno superior e inferior y garantizar así un calentamiento de la superficie de la carga de carbón/coque desde arriba y desde abajo. De este modo se puede reducir el tiempo de operación que se requiere para la coquización completa de la carga de carbón y aumentar la rentabilidad. Aun así, las soluciones actuales constituyen únicamente una aproximación a un calentamiento de la superficie, ya que tanto el aire primario en el horno superior como el aire secundario en el horno inferior, sólo se pueden alimentar de manera puntual a la base del horno.

Descripción de la invención Un ejemplo de la estructura fija del fuego en el horno inferior se muestra en la vista en planta de la Figura 1. El gas bruto/la mezcla de gas de escape que se forma en la cámara de combustión del horno superior se alimenta a los canales de solera en el horno inferior en 2 a 20 canales descendentes por horno. Ahí se calienta por completo bajo la adición de aire de combustión. El calor que se genera en ese lugar sirve para la coquización de la carga de carbón desde abajo, con lo cual se garantiza un corto tiempo de operación y un alto rendimiento del horno. Para ello, en el horno inferior se succiona a través de las aberturas en los lados frontales así llamado aire secundario, el cual a través de un sistema ramificado de canales verticales, se ofrece a los conductos de calefacción en sí de la solera para la combustión secundaria de los gases inflamables. Con ello, en los canales de solera se forman numerosas flamas individuales cortas. El calor generado en estos conductos de calefacción de la solera, se suministra entonces verticalmente a través de procesos de conducción térmica, pasando por la solera del horno, a la carga de carbón para la coquizacion de la misma. En la figura se observa que la estructura de varios canales del horno inferior difícilmente ofrece ya la posibilidad de aumentar el número de etapas de aire secundario y, por lo tanto, de incrementar la eficiencia de la combustión secundaria. Una solución así también demandaría un gasto adicional de la técnica de procedimientos inexigiblemente elevado para procesos de calibración.

Además, en aras de un funcionamiento del horno amable con el medio ambiente, se requiere reducir lo más posible las emisiones de óxido de nitrógeno (NOx) de las plantas indus riales. Los óxidos de nitrógeno se generan en los procesos de combustión de combustibles fósiles tales como el carbón, en la flama y en la zona circundante de alta temperatura, debido a la oxidación parcial del nitrógeno molecular del aire de combustión así como del nitrógeno enlazado químicamente en el combustible. El NO formado térmicamente como el componente principal de NOx, se obtiene a partir de nitrógeno molecular N2 en la flama por oxidación con oxígeno molecular a temperaturas > 1300 aC . Dado que en el horno NR / HR pueden presentarse temperaturas de hasta aprox. 14502C , se requieren esfuerzos técnicos para reducir esta formación térmica de NO y, con ello, la carga para el medio ambiente. En la siguiente figura se muestran, resumidas, las posibilidades teóricas más importantes para la disminución del NO: • Razón total de aire · Escalonamiento del aire • Inyección de NH3 • Inyección de vapor/agua • Recirculación de gas de escape Para resolver de forma eficiente y conjunta las dos problemáticas expuestas, se propone la opción de la técnica de procedimientos de la recirculación del gas de escape a las cámaras de combustión del horno NR / HR. En ello, por un lado se puede utilizar una recirculación interna del gas de escape en el sistema de canales de la solera del horno inferior. Justo antes de su evacuación definitiva del horno en el canal de solera, una corriente parcial del gas de escape se ramifica y se recircula a través de un sistema de canales o una o varias aberturas, corriente arriba al canal de solera. El impulso para la recirculación del gas de escape es la diferencia de presión entre el canal de solera que se encuentra corriente arriba y el que se encuentra corriente abajo, lo que produce una recirculación al canal que se encuentra corriente abajo. La diferencia de presión se debe a la mayor temperatura del gas de escape y, con ello, a la menor densidad en el canal de solera corriente arriba.

Apfndice2 · índicel = g X Esta medida produce un retraso de la combustión secundaria, prolonga las flamas individuales en el canal de solera y favorece la homogeneizacion de la característica de combustión total así como la desvinculación de calor en el horno inferior. Además, con esta medida se reduce la presión parcial de oxígeno en los conductos de calefacción de la solera del horno inferior, con lo cual resulta una reducción de la porción NOx de gas de escape formado térmicamente. Esto se debe a que, dada la mezcla de gas de escape, disminuye la temperatura de los medios y, por lo tanto, la formación térmica de NO en el canal de solera.

Sin embargo, también es posible extraer el gas apenas más adelante en la corriente, es decir, de forma externa del sistema de canales del horno, y recircularlo mediante un ventilador a la cámara del horno, los canales descendentes o el sistema de canales de solera en el horno inferior. En una etapa de tratamiento intermedia de conformidad con la técnica de procedimientos, del gas de escape se pueden extraer otros componentes que afecten al medio ambiente o al procedimiento, antes de recircularlo al horno .

La invención logra el objetivo mediante las características señaladas en las reivindicaciones. Se ilustra más detalladamente en las Figuras 1 a 5.

Breve descripción de las figuras La Figura 1 muestra el sistema de solera de 2 hornos de coque dispuestos de forma contigua asi como las corrientes de gas.

Las Figuras 2a y 2b muestran las guias de las corrientes y la formación de flamas en los canales de solera de conformidad con la técnica anterior y, en comparación, de conformidad con la invención.

La Figura 3 muestra otra vista en planta del sistema de solera de 2 hornos de coque dispuestos de manera contigua.

La Figura 4 muestra otra vista en planta del sistema de solera de 2 hornos de coque dispuestos de manera contigua .

La Figura 5 muestra otra vista frontal del sistema de solera de 2 hornos de coque dispuestos de manera contigua.

Descripción detallada de la invención La Figura 1 muestra en vista en planta y vista frontal, 2 hornos NR / HR 1 y 2 dispuestos de manera contigua, entradas de aire secundario 3, salidas de aire secundario 4 y canales descendentes 5. También se pueden ver los canales de aire secundario 6 integrados en el fondo, asi como el canal de gas de escape 7 y los canales de solera 8 internos y externos 9.

La Figura 2a muestra las guias de la corriente y la formación de flamas en los canales de solera de conformidad con la técnica anterior. En ello, la mezcla gas bruto-gas de escape del horno superior viene de los canales descendentes 5 y se quema en las flamas 11 y 12 con el aire de las salidas de aire secundario 13 en los canales de solera 8 y 9.

En comparación con lo anterior, en el procedimiento de conformidad con la invención y el respectivo dispositivo, como se muestra en la Figura 2b, se prevén aberturas 10 de corriente circulante individual, las cuales permiten una recirculación del gas de escape, con lo que mejora la geometría de las flamas 11 y 12 y se logran las ventajas de conformidad con la invención en cuanto a la formación de contaminantes .

En la Figura 3 se muestra un ejemplo de la geometría del canal de solera con una abertura individual 10 para la generación de una recirculación interna de gas de escape en el horno inferior.

En la Figura 4 se muestra un ejemplo de la geometría del canal de solera con dos aberturas individuales 10 para la generación de una recirculación interna de gas de escape en el horno inferior.

En la Figura 5 se muestran ejemplos de posibilidades de recirculación externa del gas de escape, en los que ventiladores 14 se encargan en cada caso de la recirculación.

Claims (15)

REIVI DICACIO ES

1. Un procedimiento para la homogeneizacion de la característica de combustión total y para la reducción de las emisiones térmicas de NOx de una planta de coquización de acuerdo con el procedimiento Non-Recovery o con el procedimiento Heat-Recovery, con múltiples hornos (1, 2) que presentan en cada caso una cámara de horno delimitada por puertas y paredes laterales, para verter el carbón o una torta de carbón compactada, y una cámara vacía que se encuentra por encima de ella, dispositivos de evacuación (7) para el gas de escape de la cámara vacía, dispositivos de alimentación de aire fresco a la cámara vacía así como un sistema de canales de solera (8, 9) para la conducción de gas de escape o aire de alimentación secundario, el cual está integrado cuando menos parcialmente en el fondo, debajo de la cámara del horno, caracterizado porque en la demás evolución de la corriente, el gas de escape que se genera en el horno (1) se recircula al proceso de combustión del horno (1) corriente arriba de la cámara del horno, a los canales descendentes (5) o al sistema de canales de solera (8, 9) en el horno inferior.

2. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la recirculación del gas de escape generado en el horno (1) y extraído de la cámara de combustión, mediante la extracción del sistema de canales (7) externo del horno (1) y a través de un ventilador (14) , se realiza a la cámara del horno, los canales descendentes (5) o al sistema de canales de solera (8, 9) en el horno inferior y tiene lugar dentro del horno (1) .

3. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque antes de la evacuación definitiva del horno (1) en el canal de solera (9), el gas de escape se recircula a través de aberturas (10) o canales (10), corriente arriba a los canales de solera (8) .

4. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la recirculación del gas de escape generado en el horno (1) y extraído de la cámara de coquización, se realiza a través de una sola abertura (10) en la pared separadora entre los canales de solera (8, 9) .

5. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la recirculación del gas de escape generado en el horno (1) y extraído de la cámara de coquización, se realiza a través de varias aberturas (10) en la pared separadora entre los canales de solera (8, 9) .

6. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la recirculación del gas de escape generado en el horno (1) y extraído de la cámara de coquización, se realiza a través de una o varias aberturas (10) en la pared separadora entre los canales de solera (8, 9) y la calibración de la cantidad se efectúa mediante tacos de corredera, toberas o tubos de Venturi .

7. El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la recirculación del gas de escape generado en el horno (1) y extraído de la cámara de coquización, se realiza fuera del horno (1) .

8. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la recirculación del gas de escape generado en el horno (1) y extraído de la cámara de coquización, se realiza mediante un ventilador (14) a los canales de solera (8) dispuestos corriente arriba.

9. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la recirculación del gas de escape generado en el horno (1) y extraído de la cámara de coquización, se realiza mediante un ventilador (14) a los canales descendentes (5) .

10. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la recirculación del gas de escape generado en el horno (1) y extraído de la cámara de coquización, se realiza mediante un ventilador (14) a las aberturas de aire primario de la puerta del horno.

11. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la recirculación del gas de escape generado en el horno (1) y extraído de la cámara de coquización, se realiza mediante un ventilador (14) a las aberturas de aire primario de la bóveda del horno .

12. El uso de un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 para reducir el tiempo de operación de un horno que se requiere para la coquización completa de la carga de carbón, caracterizado porque se alargan las flamas individuales en el canal de solera y se favorece la homogeneizacion de la característica de combustión total, de modo que se incrementa la rentabilidad del procedimiento.

13. Un dispositivo como planta de coquización de acuerdo con el procedimiento Non-Recovery o con el procedimiento Heat-Recovery, para la obtención de coque a partir de carbón para la realización del procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque se prevén una o varias aberturas (10) en la pared separadora entre los canales de solera (8, 9).

14. Un dispositivo como planta de coquización de acuerdo con el procedimiento Non-Recovery o con el procedimiento Heat-Recovery, para la obtención de coque a partir de carbón para la realización del procedimiento de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque las aberturas (10) en la pared separadora entre los canales de solera (8, 9) se cierran mediante tacos de corredera o la cantidad de gas de escape se puede calibrar mediante tacos de corredera, toberas o tubos de Venturi adecuados.

15. Un dispositivo como planta de coquizacion de acuerdo con el procedimiento Non-Recovery o con el procedimiento Heat-Recovery, para la obtención de coque a partir de carbón para la realización del procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado porque se prevé un ventilador (14) y se conecta de tal modo que los gases de escape extraídos de la cámara de coquizacion se pueden transportar a los canales de solera (8, 9) dispuestos corriente arriba, a los canales descendentes (5) o a las aberturas de aire primario de la puerta o la bóveda del horno.