MX2014006334A

MX2014006334A - Lanzas refrigeradas para fluido para inyeccion sumergida por la parte superior.

Info

Publication number: MX2014006334A
Application number: MX2014006334A
Authority: MX
Inventors: Robert Matusewicz; Markus Reuter
Original assignee: Outotec Oyj
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-06-23
Also published as: EA025696B1; CL2014001413A1; PH12014501115A1; EP2786083A1; CA2854063C; EA201490789A1; BR112014013142B8; ES2587849T3; AU2012323996A1; US20140327194A1; CN103958994A; BR112014013142B1; EP2786083B1; JP2015503076A; CA2854063A1; PE20141641A1; KR101690393B1; NZ624378A; WO2013080110A1; CN103958994B

Abstract

Una lanza TSL tiene un caparazón exterior de tres tubos de lanza sustancialmente concéntricos, por lo menos otro tubo de lanza concéntricamente en el caparazón, y una pared de extremo anular en un extremo de salida de la lanza que une los extremos de los tubos de lanza más exterior y más interior del caparazón en un extremo de salida de la lanza y separada de un extremo de salida del tubo de lanza intermedio del caparazón. El fluido refrigerante es capaz de ser circulado a través del caparazón, mediante el flujo hacia y lejos del extremo de salida. La separación entre la pared de extremo y el extremo de salida del tubo intermedio proporciona una constricción al flujo del fluido refrigerante para aumentar la velocidad del flujo del fluido refrigerante entre ellos. El otro tubo de lanza define un diámetro interior central y está separado del tubo de lanza más interior del caparazón para definir un paso anular, mediante el cual los materiales pasan a lo largo del diámetro central y el paso se mezcla adyacente al extremo de salida de la lanza. La pared de extremo y una parte menor adyacente de la longitud del caparazón comprende un montaje de punta reemplazable.

Description

LANZAS REFRIGERADAS PARA FLUIDO PARA INYECCIÓN SUMERGIDA POR LA PARTE SUPERIOR Campo de la Invención Esta invención se refiere a lanzas de inyección sumergida por la parte superior para usar en operaciones pirometalúrgicas de baño fundido.

Antecedentes de la Invención La fundición de baño fundido u otras operaciones pirometalúrigicas que requieren la interacción entre el baño y una fuente de gas que contiene oxígeno utilizan diversas disposiciones diferentes para el suministro del gas. En general, estas operaciones comprenden inyección en la mata/metal fundido. Esto puede ser mediante toberas de soplado inferior como en un tipo de horno de Bessemer o toberas de soplado lateral como en tipo de convertidor de Peirce-Smith. Alternativamente, la inyección de gas puede ser por medio de una lanza para proporcionar ya sea soplado por la parte superior o inyección sumergida. Los ejemplos de inyección de lanza de soplado por la parte superior son las plantas para hacer acero KALDO y BOP en las que se sopla oxígeno puro desde la parte superior del baño para producir acero a partir de hierro fundido. Otro ejemplo del proceso de cobre superior de Mitsubishi, en el que las lanzas de inyección originan chorros de inyección de lanza de soplado que contiene oxígeno se proporciona mediante la fundición y las etapas de conversión de mata del gas tal como aire o aire enriquecido con oxígeno, para invadir y penetrar la superficie superior del baño, para producir y para convertir respectivamente la mata de cobre. En el caso de la inyección de lanza sumergida, el extremo inferior de la lanza se sumerge de modo que la inyección ocurre dentro de en vez desde arriba de una capa de escoria del baño, para proporcionar una inyección de punción sumergida por la parte superior (TSL), un ejemplo bien conocido de esto es la tecnología Outotec Ausmelt TSL que se aplica a un amplio rango de procesamiento de metales.

Con ambas formas de inyección anteriormente mencionadas, esto es, tanto con la inyección de soplado por la parte superior como la inyección TSL, la lanza se somete a intensas temperaturas predominantes de baño. El soplado por la parte superior en el proceso de cobre de Mitsubishi utiliza un número de lanzas de acero relativamente pequeñas que tienen un tubo interior de aproximadamente 50 mm de diámetro y un tubo exterior de aproximadamente 100 mm de diámetro. El tubo interior termina en aproximadamente el nivel del techo del horno, muy por encima de la zona de reacción. El tubo exterior, que es giratorio para evitar que se pegue a un collar refrigerado con agua en el techo del horno, se extiende hacia abajo en el espacio del gas del horno para posicionar su extremo inferior aproximadamente 500-800 mm sobre la superficie superior del baño fundido. La alimentación de partículas arrastradas en el aire es soplada a través del tubo interior, mientras que el aire enriquecido con oxígeno es soplado a través de los anillos entre los tubos. A pesar del espacio del extremo inferior del tubo exterior sobre la superficie del baño, y cualquier refrigeración de la lanza mediante los gases que pasan a través de la misma, el tubo exterior se vuelve a quemar en aproximadamente 400 mm por día. El tubo exterior es por lo tanto lentamente reducido y, cuando se requiere, se unen nuevas secciones a la parte superior del tubo exterior consumible.

Las lanzas para la inyección TSL son mucho más grandes que las de para el soplado por la parte superior, tal como en el proceso de Mitsubishi anteriormente descrito. Una lanza TSL tiene usualmente por lo menos un tubo interior y un tubo exterior, como se asume a continuación, pero puede tener por lo menos otro tubo concéntrico con los tubos interior y exterior. Típicamente las lanzas TSL a gran escala tienen un diámetro de tubo exterior de 200 a 500 mm, o más. Además, la lanza es más grande y se extiende hacia abajo a través del techo de un reactor TSL, que puede ser de aproximadamente de 10 a 15 m de altura, de modo que el extremo inferior del tubo exterior se sumerge a una profundidad de aproximadamente 300 mm o más en una fase de escoria fundida del baño, pero se protege mediante un recubrimiento de escoria solidificada formada y mantenida en la superficie exterior del tubo exterior mediante la acción de refrigeración del flujo de gas inyectado dentro. El tubo interior puede terminar en aproximadamente el mismo nivel que el tubo exterior, o a un nivel más alto de hasta aproximadamente 1000 mm sobre el extremo inferior del tubo exterior. De este modo, puede ser el caso de que el extremo inferior de solamente el tubo exterior está sumergido. En cualquier caso, una paleta helicoidal u otro dispositivo para dar forma al flujo se puede montar en la superficie exterior del tubo interior para abarcar el espacio anular entre los tubos interior y exterior. Las paletas imparten una fuerte acción de remolino a un soplo enriquecido con aire u oxígeno a lo largo del anillo y sirven para mejorar el efecto de refrigeración así como asegurar que el gas se mezcle bien con el combustible y el material de alimentación suministrado a través del tubo interior presentándose el mezclado sustancialmente en una cámara de mezcla definida por el tubo exterior, debajo del extremo inferior del tubo interior donde el tubo interior termina a una distancia suficiente sobre el extremo inferior del tubo exterior.

El tubo exterior de la lanza TSL se gasta y se vuelve a quemar en su extremo inferior, pero a una velocidad que es considerablemente reducida por el recubrimiento de escoria congelada protectora de lo que sería en caso de no tener recubrimiento. Sin embargo, esto se controla a un grado sustancial mediante el modo de operación con la tecnología TSL. El modo de operación hace viable la tecnología a pesar de que el extremo inferior de la lanza se sumerge en ambiente altamente reactivo y corrosivo del baño de escoria fundida. El tubo interior de una lanza TSL puede usarse para suministrar los materiales de alimentación, tales como un concentrado, flujos y reductor que se van a inyectar en una capa de escoria del baño, o se puede usar para el combustible. Un gas que contiene oxígeno, tal como aire o aire enriquecido con oxígeno, se suministra a través del anillo entre los tubos. Antes de comenzar la inyección sumergida dentro de la capa de escoria del baño, la lanza se coloca con su extremo inferior, esto es, el extremo inferior del tubo exterior, separado a una distancia conveniente sobre la superficie de escoria. El gas que contiene oxígeno y el combustible, tal como aceite combustible, carbón fino o gas de hidrocarburo, se suministran a la lanza y una mezcla resultante de oxígeno/combustible es disparada para generar un chorro de llama que invade la escoria. Esto hace que la escoria salpique para formar, en el tubo de lanza exterior, la capa de escoria que es solidificada mediante la corriente de gas que pasa a través de la lanza para proporcionar el recubrimiento de escoria sólida anteriormente mencionado. Luego la lanza es capaz de ser disminuida para conseguir la inyección en la escoria, con el paso continuo del gas que contiene oxígeno a través de la lanza que mantiene la extensión inferior de la lanza a una temperatura en la que el recubrimiento de escoria solidificada se mantiene y protege el tubo exterior.

Con una nueva lanza TSL, las posiciones relativas de los extremos inferiores de los tubos exterior e interior, esto es, la distancia del extremo inferior del tubo interior se atrasa, si sucede, desde el extremo inferior del tubo exterior, es una longitud óptima para una particular ventana de operación pirometalúrgica determinada durante el diseño. La longitud óptima puede ser diferente para usos diferentes de la tecnología TSL. De este modo, en una operación por lotes de dos etapas para convertir la mata de cobre en cobre blíster con transferencia de oxígeno a través de escoria a mata, una operación de una sola etapa continua para convertir la mata de cobre en cobre blíster, un proceso para reducción de una escoria que contiene plomo, o un proceso para la fundición de un material de alimentación de óxido de hierro para la producción de arrabio, todos tienen una diferente y respectiva longitud de cámara de mezcla. Sin embargo, en cada caso, la longitud de la cámara de mezcla cae progresivamente debajo del óptimo para la operación pirometalúrgica cuando el extremo inferior del tubo exterior se desgasta y se vuelve a quemar lentamente. De manera similar, si hay una compensación cero entre los extremos de los tubos exterior y superior, el extremo inferior del tubo interior puede llegar a exponerse a la escoria, gastándose también y sometiéndose a quemado. De este modo, a intervalos, el extremo inferior de por lo menos el tubo exterior necesita ser cortado para proporcionar un borde limpio al que se suelda una longitud de tubo de diámetro apropiado, para restablecer las posiciones relativas óptimas de los extremos inferiores del tubo para optimizar las condiciones de fundición.

La velocidad a la que el extremo inferior del tubo exterior se desgasta y se vuelve a quemar varía cuando se realiza la operación pirometalúrgica del baño fundido. Los factores que determinan esa velocidad incluyen una velocidad de procesamiento de alimentación, temperatura de operación, fluidez y química del baño, velocidades de flujo de la lanza, etc. En algunos casos, la velocidad del desgaste por corrosión y el nuevo quemado es relativamente alta y puede ser tal que en el peor de los casos se pueden perder un tiempo de operación de varias horas en un día debido a la necesidad de interrumpir el proceso para retirar una lanza gastada de la operación y reemplazarla con otra, mientras se repara la lanza gastada tomada del servicio. Dichos paros pueden presentarse varias veces en un día añadiendo cada paro al tiempo de no procesamiento. Si bien la tecnología TSL ofrece beneficios significativos, incluyendo ahorro de costos, sobre otras tecnología, cualquier tiempo de operación para el reemplazo de las lanzas implica un sobrecosió significativo.

La velocidad a la que el extremo inferior del tubo exterior se desgasta y se quema varía al producirse la operación pirometalúrgica del baño fundido. Los factores que determinan esa velocidad incluyen una velocidad de procesamiento de la alimentación, temperatura operativa, fluidez y química del baño, velocidades de flujo de la lanza, etc. En algunos casos, la velocidad del desgaste por corrosión y el quemado es relativamente alta y puede ser tal que en el peor de los casos se puede perder tiempo de operación de varias horas en un día debido a la necesidad de interrumpir el procesamiento para remover una lanza gastada de la operación y reemplazarla con otra, mientras que se repara la lanza gastada tomada del servicio. Dichos paros pueden presentarse varias veces en un día añadiéndose cada paro a un tiempo de no procesamiento. Si bien la tecnología TSL ofrece beneficios significativos, incluyendo ahorro de costos, sobre otras tecnologías, cualquier tiempo de operación perdido para el reemplazo de las lanzas implica un sobrecosió significativo.

Tanto con las lanzas de soplado por la parte superior como las lanzas TSL, han habido propuestas para una refrigeración con fluido para proteger la lanza de las altas temperaturas encontradas en los procesos pirumetalúrgicas. Los ejemplos de lanzas refrigeradas de fluido para el soplado por la parte superior se divulgan en las patentes estadounidenses: 3223398 otorgada a Bertram et al, 3269829 otorgada a Belkin, 3321 139 otorgada a De Saint Martin, 3338570 otorgada a Zimmer, 3411716 otorgada a Stephan et al, 3488044 otorgada a Sheperd, 3730505 otorgada a Ramacciotti et al, 3802681 otorgada a Pfeifer, 3828850 otorgada a McMinn et al, 3876190 otorgada a Johnstone et al, 3889933 otorgada a Jaquay, 4097030 otorgada a Desaar, 4396182 otorgada a Schaffar et al, 4541617 otorgada a Okane et al; y 6565800 otorgada a Dunne.

Todas estas referencias, con excepción de 3223 398 otorgada a Bretram et al. y la 3269829 otorgada a Belkin, utilizan tubos más exteriores concéntricos dispuestos para permitir que el fluido fluya hacia la punta de salida de la lanza junto con un paso de suministro y de regreso desde la punta junto con un pasaje de retorno, aunque Bertram et al usan una variante en la que dicho flujo está limitado a una porción de boquilla de la lanza. Mientras Belkin proporciona agua de refrigeración, esta pasa a través de salidas a lo largo de la longitud de un tubo interior para mezclar con el oxígeno suministrado a lo largo de un paso anular entre el tubo interior y el tubo exterior, para ser inyectado como vapor con oxígeno. El calentamiento y la evaporación del agua proporcionan refrigeración de la lanza de Belkin, mientras que la corriente generada e inyectada es la que regresa el calor al baño.

Las patentes estadounidenses 3521872 otorgada a Themelis, 4023676 otorgada a Bennett et al y 4326701 otorgada a Hayden, Jr. et al pretenden divulgar lanzas para inyección sumergida. La propuesta de Themelis es similar a la de la US 3269829 otorgada a Belkin. Cada una usa una lanza refrigerada añadiendo agua al flujo de gas y se basa en la evaporación en la corriente inyectada, una disposición que no es la misma que refrigerar la lanza con agua a través de transferencia de calor en un sistema cerrado. Sin embargo, la disposición de Themelis no tiene un tubo interior y el gas y el agua se suministran a lo largo de un único tubo en el que el agua se vaporiza. La propuesta de Bennett et al, si bien se refiere a una lanza, se parece más a una tobera porque inyecta, debajo de la superficie del metal ferroso fundido, a través de la pared periférica de un horno en el que está contenido el metal fundido. En la propuesta de Bennett et al, los tubos concéntricos para la inyección extendida en un mago cerámico mientras que el agua de refrigeración circula a través de los tubos encerrados en la cerámica. En el caso de Hayden, Jr. et al, el suministro para un fluido de refrigeración se hace solamente en una extensión superior de la lanza, mientras que la extensión inferior hacia el extremo de salida sumergible comprende un solo tubo encerrado en cemento refractario.

Las limitaciones de las propuestas de la técnica anterior son resaltadas por Themelis. La discusión es en relación con la refinación de cobre mediante inyección de oxígeno. Si bien el cobre tiene un punto de fusión de aproximadamente 1085°C, Themelis enfatiza que la refinación se realiza a una temperatura sobrecalentada de aproximadamente 1 140°C a 1195°C. A dichas temperaturas las lanzas del mejor acero inoxidable o de aleación tienen muy poca resistencia. De este modo, incluso las lanzas de soplado por la parte superior utilizan típicamente refrigeración de fluido circulado o, en el caso de las lanzas sumergidas de Bennett y Hayden, Jr. et al, un recubrimiento refractario o cerámico. El avance de la patente estadounidense otorgada a Belkin, y la mejora sobre Belkin proporcionada por Themelis, es utilizar el enfriamiento potente capaz de ser alcanzado mediante evaporación del agua mezclada en el gas inyectado. En cada caso, la evaporación se va a conseguir en, y para enfriar, la lanza. La mejora de Themelis sobre Belkin está en la atomización del agua de refrigeración antes de su suministro a la lanza, evitando los riegos de fallo estructural de la lanza y de una explosión causada por la inyección de agua líquida en el metal fundido.

La patente estadounidense 6565800 otorgada a Dunne divulga una lanza de inyección de sólidos para inyectar material particulado sólido en el material fundido, usando un portador no reactivo. Esto es, la lanza es simplemente para usar en el transporte del material particulado en la fusión, antes que como un dispositivo que permite la mezcla de los materiales y la combustión. La lanza tiene un tubo de núcleo central a través del cual el material particulado es soplado y, en contacto térmico directo con la superficie exterior del tubo de núcleo, una cubierta de doble pared a través de la cual el refrigerante tal como agua es capaz de ser circulado. La cubierta se extiende a lo largo de una parte de la longitud del tubo de núcleo para dejar una longitud saliente del tubo de núcleo en el extremo de salida de la lanza. La lanza tiene una longitud de por lo menos 1.5 metro y de los dibujos realistas, es evidente que el diámetro exterior de la cubierta es del orden de aproximadamente 12 cm, con el diámetro interior del tubo de núcleo del orden de aproximadamente 4 cm. La cubierta comprende longitudes sucesivas soldadas entre sí, con las longitudes principales de acero y la sección de extremo más cerca del extremo de salida de la lanza que es de cobre o una aleación de cobre. El extremo de salida saliente del tubo interior es de acero inoxidable que, para facilitar el reemplazo, se conecta con la longitud principal del tubo interior mediante un tornillo enroscado.

La lanza de la US6565800 otorgada a Dunne es la que es apropiada para usar en el proceso Hlsmelt para la producción de metal ferroso fundido, permitiendo a la lanza la inyección del material de alimentación de óxido de hierro y un reductor carbonoso. En este contexto, la lanza se expone a condiciones hostiles, incluyendo temperaturas de operación del orden de 1400°C. Sin embargo, como se indicó anteriormente con referencia a Themelis, el cobre tiene un punto de fusión de aproximadamente 1085°C e incluso a temperaturas de aproximadamente 1140°C a 1 195°C, los aceros inoxidables tienen muy poca resistencia. Quizá la propuesta de Dunne es apropiada para usar en el contexto del proceso Hlsmelt, dada la alta proporción de aproximadamente 8: 1 en la sección transversal de la cubierta de refrigeración a la sección transversal del tubo de núcleo, y las secciones totales transversales involucradas. La lanza de Dunne no es una lanza TSL, ni es apropiada para usar en la tecnología TSL.

Los ejemplos de lanzas para usar en los procesos pirometalúrgicos basados en tecnología TSL se proporcionan en por ejemplo la patente estadounidense 4251271 y 5251879, ambas otorgadas a Floyd y la patente estadounidense 5308043 otorgada a Floyd et al. Como se detalló anteriormente, la escoria es inicialmente esparcida usando la lanza para el soplado en una capa de escoria fundida para conseguir un recubrimiento protector de la escoria en la lanza la cual es solidificada mediante gas soplado en la parte superior a alta velocidad lo cual genera el esparcimiento. El recubrimiento de escoria sólida se mantiene a pesar de que la lanza es entonces descendida para sumergir el extremo de salida inferior en la capa de escoria para permitir la inyección requerida de la lanza sumergida por la parte superior en la escoria. Las lanzas de la patente estadounidense 4251271 y 5251879, ambas otorgadas a Floyd, operan de esta manera con la refrigeración para mantener la capa de escoria sólida que está sola mediante el gas inyectado en el caso de la patente estadounidense 4251271 y mediante soplado de gas más gas a través del tubo sobresaliente en el caso de la patente estadounidense 5251879. Sin embargo, con la patente estadounidense 5308043 otorgada a Floyd et al la refrigeración, adicional a la proporcionada por el gas inyectado y el soplado de gas a través del tubo sobresaliente, se proporciona mediante la refrigeración del fluido circulado a través de los pasos anulares de una punta anular de acero de aleación sólido que, en el extremo de salida de la lanza, une la parte más exterior y la parte más interior de aquellos tres tubos alrededor de la circunferencia de la lanza. La punta anular es refrigerada mediante gas inyectado y además mediante un fluido refrigerante que fluye a través de una cara de extremo superior de la punta. La forma sólida de la punta anular, y su fabricación a partir de acero de aleación, da como resultado de que la punta tiene un buen nivel de resistencia al desgaste y al quemado.

La disposición es tal que una vida operativa práctica es capaz de conseguirse con la lanza antes de que sea necesario reemplazar la punta para protegerla contra un riesgo de fallo de la lanza que permite que el fluido de refrigeración sea descargado en el baño fundido.

La presente invención se refiere a un fluido mejorado refrigerado, una lanza de inyección sumergida por la parte posterior en operaciones TSL. La lanza de la presente invención proporciona una elección alternativa a la lanza de la patente estadounidense 5308043 otorgada a Floyd et al pero, por lo menos en formas preferidas, puede proporcionar beneficios sobre la lanza de esa patente.

Compendio de la Invención La presente invención proporciona una lanza de inyección sumergible por la parte superior operativa para usar en la inyección de punción sumergible por la parte superior en una capa de escoria de un baño fundido en un proceso pirometalúrgico, en donde la lanza tiene un caparazón exterior de tres tubos de lanza sustancialmente concéntricos que comprenden un tubo más exterior, un tubo más interior y un tubo intermedio, incluyendo la lanza por lo menos otro tubo de lanza dispuesto sustancialmente concéntrico en el caparazón, incluyendo además el caparazón una pared de extremo anular en un extremo de salida de la lanza que une un respectivo extremo de los tubos de lanza más exterior y más interior del caparazón en un extremo de salida de la lanza y se separa de un extremo de salida del tubo de lanza intermedio del caparazón, en donde, en una ubicación distante del extremo de salida, tal como adyacente a un extremo superior o de entrada, la lanza tiene una estructura mediante la cual se puede suspender para colgar de manera vertical, y el caparazón se adapta mediante lo cual el fluido refrigerante es capaz de ser circulado a través del caparazón, mediante el flujo entre el tubo de lanza intermedio y uno de los tubos de lanza más interior y más exterior hacia el extremo de salida y luego de regreso a lo largo de la lanza, lejos del extremo de salida, mediante el flujo entre el tubo de lanza intermedio y el otro de los tubos de lanza más interior y más exterior, el espacio entre la pared de extremo y el extremo de salida del tubo intermedio proporciona una constricción al flujo del fluido refrigerante operativo para originar un aumento de la velocidad de flujo del fluido refrigerante entre la pared de extremo y el extremo de salida del tubo intermedio; en donde por lo menos otro tubo de lanza define un diámetro central y tiene un extremo de salida separado del extremo de salida del caparazón exterior, mediante lo cual una cámara de mezcla se define mediante el caparazón exterior entre los extremos de salida del caparazón exterior y por lo menos otro tubo, y por lo menos otro tubo se separa del tubo de lanza más interior del caparazón para definir entre los mismos un paso anular, mediante lo cual el material combustible que pasa a lo largo del diámetro interior y el gas que contiene oxígeno que pasa a lo largo del paso anular son capaces de formar una mezcla combustible en la cámara de mezcla y adyacente al extremo de salida de la lanza para la combustión de la mezcla al ser inyectada en la capa de escoria.

La lanza TSL de la invención es necesariamente de grandes dimensiones. Además, en una ubicación lejos del extremo de salida, tal como adyacente a un extremo superior o de entrada, la lanza tiene una estructura mediante la cual se puede suspender para que cuelgue verticalmente en un reactor TSL. La lanza tiene una longitud mínima de aproximadamente 7.5 metros, tal como para un reactor TSL pequeño de propósito especial. La lanza puede ser de hasta aproximadamente 25 metros de longitud, o incluso más, para un reactor TSL grande de propósito especial. De manera más usual, la lanza fluctúa desde aproximadamente 10 a 20 metros de longitud. Estas dimensiones se refieren a la longitud total de la lanza a través del extremo de salida definido por la pared de extremo del caparazón. Por lo menos otro tubo de lanza puede extenderse hacia el extremo de salida y por lo tanto ser similar a la longitud total. Sin embargo, por lo menos otro tubo de lanza puede terminar a una distancia corta, hacia adentro del extremo de salida, de por ejemplo hasta aproximadamente 1000 mm. La lanza tiene típicamente un diámetro grande, tal como se fija mediante un diámetro interior para el caparazón desde aproximadamente 100 a 650 mm, preferentemente 200 a 6500 mm, y un diámetro total desde 150 a 700 mm, preferentemente aproximadamente 250 a 550 mm.

La pared de extremo está separada del extremo de salida del tubo de lanza intermedio del caparazón. Sin embargo, la separación entre el extremo de salida y la pared de extremo es tal como para proporcionar constricción al flujo del fluido refrigerante que ocasiona un aumento en la velocidad de flujo del fluido refrigerante a través y entre la pared de extremo y el extremo de salida del tubo de lanza intermedio. La disposición puede ser tal que el flujo del fluido refrigerante a través de la pared de extremo está en forma de una película relativamente delgada o corriente, siendo la película o corriente preferentemente operativa para suprimir la turbulencia en el fluido refrigerante. Para mejorar dicho flujo, el extremo del tubo de lanza intermedio del caparazón se puede formar de una manera apropiada. De este modo, en una disposición, el extremo del tubo de lanza intermedio puede definir un talón periférico que tiene una superficie convexa y radialmente curva que hace frente hacia la pared de extremo. Con dicho talón, la pared de extremo puede ser de una forma cóncava complementaria. Por ejemplo, en las secciones transversales radicales, el talón puede ser de una forma bulbosa o en forma de nariz de toro, puede ser de una forma de lágrima, o de forma redondeada similar, mientras que la pared de extremo puede tener una forma cóncava hemitoroidal. Con dichas formas convexas y cóncavas opuestas, la constricción entre el extremo de salida y el tubo de lanza intermedio y la pared de extremo es capaz de ser de una extensión sustancial radialmente de la lanza (es decir en planos que contienen el eje longitudinal de la lanza). Esto permite una proporción incrementada del contacto de superficie a superficie entre el fluido refrigerante y cada uno de los talones y la pared de extremo, por flujo de masa unitaria del fluido refrigerante, respecto al flujo de fluido refrigerante a lo largo de la lanza hasta la constricción, y proporciona de este modo la extracción de energía de calor mejorada desde el extremo de salida de la lanza.

En una disposición, el talón en el extremo de salida del tubo de lanza intermedio es de forma de lágrima, o sustancialmente circular, en secciones transversales (es decir en planos que contienen el eje longitudinal de la lanza). En dichos casos, la forma hemitoroidal cóncava de la pared de extremo, mediante el cual la pared de extremo es de una forma complementaria al talón, puede ser sustancialmente circular en secciones transversales en esos planos. Como consecuencia, el talón y la pared de extremo son capaces de estar cercanamente adyacentes como para proporcionar una constricción en la trayectoria del flujo del fluido refrigerante que es capaz de extenderse a través de un ángulo de hasta aproximadamente 180°, tal como desde 90° a 180°, a través del cual la trayectoria del flujo refrigerante cambia del flujo hacia el extremo de salida de la lanza para fluir lejos del extremo de salida. De manera inevitable el flujo cambia a través de un ángulo de aproximadamente 180° simplemente debido a una inversión de la dirección. Sin embargo, de manera diferente una disposición en la que el tubo de lanza intermedio no proporciona una constricción del flujo, la provisión de la constricción disminuye el flujo a una película relativamente delgada que se precipita de manera arqueada desde la superficie exterior del tubo de lanza más interior del caparazón a la superficie interior del tubo de lanza más exterior del caparazón.

La constricción puede continuar desde el talón, entre la superficie exterior del tubo de lanza intermedio y la superficie interior del tubo de lanza más exterior. La constricción puede extenderse sobre por lo menos la longitud axial del montaje de punta de lanza reemplazable, y siendo el resultado del tubo de lanza intermedio de un espesor incrementado sobre dicha longitud axial relativa al espesor de los tubos de lanza más interiores y más exteriores. En dicho caso la constricción entre los tubos de lanza intermedios y más exteriores puede ser circunferencialmente continua, o puede ser discontinua. En el último caso, la superficie exterior del tubo de lanza intermedio puede definir nervaduras que se extiende lejos del extremo de salida. Las nervaduras pueden soportar contra la superficie interior del tubo de lanza más exterior, siendo posible que se presente el flujo restringido entre las nervaduras sucesivas. Alternativamente, las nervaduras pueden estar separadas ligeramente desde la superficie interior del tubo de lanza más exterior, siendo posible que se presente el flujo restringido entre las nervaduras y el tubo de lanza más exterior, siendo posible que se presente un flujo no restringido o menos restringido entre las nervaduras sucesivas. Las nervaduras pueden extenderse paralelas al eje de la lanza o de manera helicoidal alrededor de ese eje.

La forma del extremo de salida del tubo de lanza intermedio, para proporcionar una constricción apropiada en el flujo del fluido refrigerante, puede ser menos pronunciada de lo que resulta del suministro de un talón. En por lo menos la longitud axial del montaje de punta de lanza reemplazable, el tubo de lanza intermedio puede ser de un espesor incrementado respecto a los tubos de lanza más interiores y más exteriores, tal como se detalló anteriormente. La formación puede comprender un rodeo desde el extremo del tubo de lanza intermedio en el extremo de salida, alrededor de la superficie exterior de la longitud engrosada. La constricción puede extenderse a través del borde del tubo de lanza intermedio hacia la superficie exterior de la longitud engrosada. La superficie exterior puede ser circunferencialmente continua o circunferencialmente discontinua tal como mediante la provisión de nervaduras paralelas al eje de la lanza o que se extienden de manera helicoidal alrededor del eje, como se describe anteriormente. De este modo, la constricción es capaz de extenderse a través de un ángulo de por lo menos 90°, siendo la curvatura de la pared de extremo capaz de asistir en ese ángulo que es en exceso de 90°, tal como hasta aproximadamente 120°.

En un segundo aspecto, la lanza de la presente invención tiene una cubierta a través de la cual se extiende la lanza. La cubierta tiene tres tubos de cubierta sustancialmente concéntricos de los cuales un tubo de cubierta más interior tiene un diámetro interior que es más grande que un tubo de lanza más exterior de la lanza TSL. En un extremo de salida de la cubierta, hay una pared de extremo anular que une el respectivo extremo de salida de los tubos de cubierta más exterior y más interior y está separada del extremo de salida de los tubos de cubierta intermedios. La disposición es tal que el fluido refrigerante es capaz de ser circulado a través de la cubierta, tal como a lo largo de la cubierta hacia el extremo de salida mediante el flujo entre los tubos de cubierta más interiores y más exteriores y luego de regreso a lo largo de la cubierta, lejos del extremo de salida, mediante el flujo entre los tubos de cubierta intermedio y más exterior, o lo contrario de esta disposición de flujo. La pared de extremo, y una menor parte adyacente de la longitud de cada uno de los tres tubos de cubierta, pueden comprender una cubierta reemplazable. De este modo, un montaje de punta de cubierta quemado o gastado es capaz de ser cortado desde la parte mayor de la longitud de cada uno de los tres tubos de cubierta para permitir que un montaje de punta de cubierta nuevo o separado sea soldado en el lugar.

La pared de extremo está separada desde el extremo de salida del tubo de cubierta intermedio. Sin embargo, la separación entre el extremo de salida y la pared de extremo es tal que proporciona una constricción para el flujo de este fluido refrigerante que origina un aumento en la velocidad del flujo del fluido refrigerante a través y entre el extremo de pared y el extremo de salida del tubo de cubierta intermedio. La disposición puede ser tal que el flujo del fluido refrigerante a través de la pared de extremo es en forma de una película relativamente delgada o corriente, siendo la película o corriente preferentemente operativo para suprimir la turbulencia en el fluido refrigerante. Para mejorar dicho flujo, el extremo del tubo de cubierta intermedio puede ser moldeado de manera apropiada. De este modo, en una disposición, el extremo del tubo de cubierta intermedio puede definir un talón que tiene una superficie convexa radialmente curva que hace frente hacia la pared de extremo. Con dicho talón, la pared de extremo puede ser de una forma complementariamente cóncava. Por ejemplo, el talón puede ser de una forma de lágrima, o una forma similar, mientras que la pared de extremo puede tener una forma hemitoridal cóncava. Con dichas formas opuestas convexas y cóncavas, la constricción entre el extremo de salida del tubo de cubierta intermedio y la pared de extremo es capaz de ser de una extensión sustancial radialmente de la cubierta (es decir, en planos que contienen el eje longitudinal de la cubierta). Esto permite una proporción incrementada del contacto superficie a superficie entre el fluido refrigerante y cada uno de los talones y la pared de extremo, por flujo de masa unitaria del fluido refrigerante, respecto al fluido refrigerante a lo largo de la cubierta hasta la constricción, y proporciona de este modo la extracción de energía de calor desde el extremo de salida de la cubierta. En una disposición, el talón del extremo de salida del tubo de cubierta intermedio es de una forma de lágrima, o sustancialmente circular, en secciones transversales (es decir, en planos que contienen el eje longitudinal de la cubierta). En dichos casos, la forma hemitoroidal cóncava de la pared de extremo, mediante cuya pared de extremo es de forma complementaria con el talón, puede ser sustancialmente circular en secciones transversales en esos planos. Como consecuencia, el talón y la pared de extremo son capaces de ser estrechamente adyacentes para proporcionar una constricción en la trayectoria del flujo del fluido refrigerante que es capaz de extenderse a través de un ángulo de hasta aproximadamente 180°, tal como de 90° a 180°, a través del cual la trayectoria del flujo del fluido refrigerante cambia desde un flujo hacia el extremo de salida de la cubierta hacia un flujo lejos del extremo de salida. Diferente de una disposición en la que el tubo de cubierta intermedio no proporciona una constricción de flujo, proporcionar la constricción restringe el flujo de una película relativamente delgada o corriente que se precipita de manera arqueada desde la superficie exterior del tubo de cubierta más interior hacia la superficie interior del tubo de cubierta más exterior.

En paralelo con la lanza de la presente invención, la constricción puede continuar desde el talón, entre la superficie exterior del tubo de cubierta intermedio y la superficie interior del tubo de cubierta más exterior. La constricción puede extenderse sobre por lo menos la longitud axial del montaje de punta de cubierta reemplazable, y resulta del tubo de cubierta intermedio que es de un espesor incrementado sobre dicha longitud axial respecto al espesor de los tubos de cubierta más interiores y más exteriores. En dicho caso, la constricción entre los tubos de cubierta intermedio y más exterior puede continuar de manera circunferencial, o puede ser discontinuo. En el último caso, la superficie exterior del tubo de cubierta intermedia intermedio puede definir nervaduras que se extienden lejos del extremo exterior. Las nervaduras pueden soportar contra la superficie interior del tubo de cubierta más exterior, siendo posible que se presente un flujo restringido entre las nervaduras sucesivas. Alternativamente, las nervaduras pueden estar separadas ligeramente desde la superficie interior del tubo de cubierta más exterior, siendo posible que se presente un flujo restringido entre las nervaduras y el tubo de cubierta más exterior, y siendo posible que se presente un flujo no restringido o menos restringido entre las nervaduras sucesivas. Las nervaduras pueden extenderse en forma paralela al eje de la cubierta o helicoidalmente alrededor del eje.

La forma del extremo de salida del tubo de cubierta intermedio, para proporcionar una constricción apropiada en el flujo del fluido refrigerante, puede ser menos pronunciado de lo que resulta de proporcionar un talón. En por lo menos la longitud axial del montaje de punta de cubierta reemplazable, el tubo de cubierta intermedio puede ser de un espesor incrementado respecto a los tubos de cubierta más interior y más exterior, tal como se detalló anteriormente. La forma puede comprender un redondeo desde el extremo del tubo de cubierta intermedio en el extremo exterior, alrededor de la superficie exterior de la longitud engrosada. La constricción puede extenderse a través del borde del tubo de cubierta intermedio hacia la superficie exterior de la superficie engrosada. Esa superficie exterior puede ser circunferencialmente continua o circunferencialmente discontinua tal como mediante el suministro de nervaduras paralelas al eje de cubierta o que se extienden helicoidalmente alrededor del eje, como se detalló anteriormente. De este modo, la constricción es capaz de extenderse a través de un ángulo de por lo menos 90°, con una curvatura de la pared de extremo capaz de tomar parte del ángulo que tiene 90° en exceso, tal como hasta aproximadamente 120°.

En un tercer aspecto, la presente invención proporciona una lanza de acuerdo con el primer aspecto, en combinación con una cubierta de acuerdo con el segundo aspecto, estando la lanza y la cubierta en un montaje en el que la lanza se extiende a través de la cubierta para definir un paso anular entre la parte más exterior en los tres tubos de lanza del caparazón de la lanza y el tubo de cubierta más interior, con la salida de la cubierta dispuesta intermedia de los extremos de la lanza y la abertura hacia el extremo de salida de la lanza.

Un montaje de punta de acuerdo con la presente invención tiene elementos de manga concéntricos interior y exterior que, en un extremo del montaje de punta, se juntan entre sí por la pared de extremo anular. El montaje de punta tiene además un elemento de manga intermedio que comprende un deflector que está localizado entre los elementos de manga interior y exterior, adyacente a la pared de extremo. El deflector tiene por lo menos una porción de superficie del mismo que coopera con por lo menos parte de una superficie opuesta, de por lo menos una pared de extremo y los elementos de manga interior y exterior, para controlar la velocidad de flujo del fluido refrigerante entre los mismos para conseguir la extracción de energía de calor del ensamblaje.

Los elementos de manga interior y exterior y la pared de extremo mediante los cuales están unidos pueden formarse de manera integral para comprender un único componente del montaje de punta. Con este fin, se pueden formar a partir de una única pieza de un metal apropiado, tal como una palanquilla. Es necesario que el montaje de punta facilite la refrigeración, y los elementos de manga interior y exterior y la pared de extremo son por lo tanto preferentemente de un material apropiado. En muchos casos, son apropiados los materiales de alta conductividad térmica, por ejemplo, cobre o una aleación de cobre.

El deflector también puede ser de un material de alta conductividad térmica, tal como cobre o una aleación de cobre. Sin embargo, la conductividad térmica del deflector es menos importante ya que, durante el uso, es contactada mediante el refrigerante fluido sobre sustancialmente toda su área superficial. La temperatura del deflector por lo tanto no subirá sobre la del refrigerante fluido. De este modo, el material del que se hace el deflector puede elegirse para otras razones, tales como el costo, la resistencia y la facilidad de fabricación. El deflector puede hacerse, por ejemplo, de un acero apropiado, tal como acero inoxidable. El deflector puede formarse a partir de una pieza apropiada de material, o puede ser fundido y, de ser necesario, someterse a acabado de superficie en por lo menos las áreas en las que su superficie va a cooperar para controlar la velocidad de flujo de fluido refrigerante.

En el montaje de punta, el deflector se mantiene en una posición requerida, respecto a los elementos de manga interior y exterior y la pared de extremo, conectándose en relación con esos elementos y la pared. Con este fin, el deflector puede asegurarse a la pared de extremo, uno de los elementos de manga interior y exterior, o a una extensión anular de uno de los elementos de manga. Como una cuestión de práctica, es más conveniente proporcionar seguridad a un elemento de manga, o a una extensión de un elemento de manga. Sin embargo, en cada caso, la seguridad es preferentemente tal que permite que el fluido fluya entre el deflector y el elemento, extensión o pared a la que se asegura. Con este fin, la seguridad se proporciona en una pluralidad de ubicaciones circunferencialmente separadas. De manera más conveniente, la seguridad es mediante un respectivo dispositivo de aleta, de bloque o de cierre en cada ubicación a la que está unido, tal como mediante soldadura, con el deflector y con el elemento, la extensión o la pared a la que se asegura el deflector. Sin embargo, con el montaje de punta conectado como parte de una lanza, el deflector puede ser longitudinalmente ajustable para permitir la variación en el nivel en el que la constricción es capaz de reducir la velocidad de flujo del fluido refrigerante. Dicho ajuste puede permitirse mediante, por ejemplo, el tubo intermedio de la lanza, al que se conecta el deflector, que es longitudinalmente ajustable respecto a los tubos más interiores y más exteriores de la lanza.

En una disposición apropiada, el deflector se asegura de tal modo que sus superficies periféricas exteriores y de extremo son estrechamente adyacentes a la superficie opuesta periférica interior del elemento de manga exterior y a la superficie interior de la pared de extremo, respectivamente. Adicionalmente, con el deflector de este modo asegurado, parte de su superficie periférica interior adyacente a su superficie de extremo puede ser estrechamente adyacente a parte de la superficie periférica exterior opuesta del elemento de manga interior. Las respectivas superficies opuestas pueden estar sustancial y uniformemente separadas. La separación es preferentemente menos que la separación entre la parte de la superficie periférica interior del deflector que está separado de la superficie de extremo y la superficie periférica exterior opuesta del elemento de manga interior. La disposición es tal que el fluido refrigerante es capaz de fluir a través del ensamblaje de punta, pasando entre el deflector y el elemento de manga interior hacia la pared de extremo, a través de la pared de extremo y luego entre el deflector separado desde la superficie de extremo y el elemento de manga exterior lejos de la pared de extremo. Con dicho flujo, se hace que el fluido refrigerante que pasa entre las superficies opuestas estrechamente adyacentes aumente la velocidad de flujo respecto al flujo a través de una separación más ancha entre el deflector y el elemento de manga interior. Sin embargo, tiene que notarse que el flujo del fluido refrigerante puede estar en dirección contraria. Sin embargo, tiene que notarse que el flujo del fluido refrigerante puede estar en dirección contraria a la indicada, con la disposición entre el deflector y los elementos de manga interior y exterior también correspondientemente cambiada.

La superficie periférica exterior del deflector puede ser de una sección circular sustancialmente uniforme donde está estrechamente adyacente a la superficie interior opuesta del elemento de mango exterior. En consecuencia puede haber un paso sustancialmente uniforme de sección transversal entre las superficies estrechamente adyacentes, diseñadas para conseguir un flujo adecuado y una velocidad para promover la transferencia de calor que asegura que la temperatura superficial del material de punta permanezca debajo de una temperatura en la que se presenta el daño. Por ejemplo, la separación entre esas superficies puede ser aproximadamente 1 a 25 mm y más preferentemente 1 a 10 mm y esto puede variar de acuerdo con el fluido usado y la velocidad de remoción de calor que se necesita. Sin embargo, en disposiciones alternativas, la superficie exterior del deflector puede ser diferente a la sección sustancialmente transversal.

En una primera disposición alternativa, la superficie exterior del deflector puede tener una "cintura", de modo que la separación entre las superficies opuestas aumenta en una dirección desde la superficie de extremo del deflector. En otras alternativas, la superficie exterior del deflector puede tener una nervadura helicoidal de un solo inicio o de múltiples inicios o una formación de ranura que actúa para generar un flujo helicoidal de fluido refrigerante. En otra alternativa, la superficie exterior del deflector puede tener nervaduras alternativas y ranuras que se extienden en una dirección lejos de la superficie de extremo del deflector.

El montaje de punta puede ser proporcionado solamente en el extremo de salida de una lanza. Alternativamente, con una lanza recubierta, un montaje de punta puede definir el extremo de descarga de tanto o ambas lanzas y su cubierta.

Cada una de la lanza y la cubierta es de forma alargada, siendo el caparazón de la lanza y la cubierta de construcción similar. La cubierta, naturalmente, es de un diámetro más grande, mientras que tiene además una longitud más corta, que el caparazón de la lanza. Sin embargo, cada una de la cubierta y el caparazón de la lanza tiene tres tubos concéntricos, comprendiendo tubos interiores y un tubo intermedio. Además, cada una de la cubierta y el caparazón puede tener un ensamblaje de punta proporcionado en su extremo de descarga. Para facilitar la descripción, los tubos concéntricos de tanto la cubierta como el caparazón de la lanza están referidos mediante el término "caparazón".

Cuando el montaje de punta define el extremo de descarga de un caparazón (de una cubierta o lanza), los tubos interior y exterior del caparazón se unen en una relación de extremo a extremo con el elemento de mango interior y exterior, respectivamente, del montaje de punta. Además, el tubo intermedio del caparazón está acoplado al deflector del montaje de punta.

Como se indicó anteriormente, los elementos de manga interior y exterior y la pared de extremo del montaje de punta pueden ser de un material de alta conductividad térmica, tal como cobre o una aleación de cobre. Sin embargo, los tubos de un caparazón no necesitan tener una alta conductividad térmica de ese tipo. Se pueden hacer por lo tanto de un material elegido para cumplir otros criterios, tales como el costo y/o la longitud. En una disposición conveniente, los tubos interior e intermedio son de acero inoxidable, tal como 316L, con el tubo exterior de un acero de carbono. Con el tubo exterior, la exposición a altas temperaturas y los gases del proceso en vez de al fluido refrigerante, tal como agua, es más probable que sea el determinante de su vida efectiva de trabajo, mientras que la resistencia a la corrosión mediante el fluido refrigerante es el factor relevante para los tubos interior e intermedio.

Los tubos interior y exterior se unen más preferentemente con los elementos de manga interior y exterior del montaje de punta mediante soldadura. Cada tubo se puede soldar directamente al respectivo elemento de manga. Sin embargo, para por lo menos un tubo y el respectivo elemento de manga, pero preferentemente para cada tubo y su elemento de manga, cada tubo y elemento de manga se puede soldar a un tubo de extensión proporcionado entre los mismos. Por lo menos, por ejemplo, cuando se proporciona soldadura entre un cobre o una aleación de cobre y un elemento de acero, se usa preferentemente aluminio bronce preferentemente en la formación de la soldadura. La manera en la que el tubo intermedio del caparazón y el deflector del montaje de punta cooperan puede ser similar.

Cuando cada una de las lanzas y la cubierta de la presente invención, la velocidad de flujo de la masa del refrigerante podría ser menos de lo que se requeriría si no fuera para la constricción. De este modo, las bombas de la salida inferior son capaces de ser usadas para un fluido refrigerante dado. Una velocidad de flujo de masa apropiado variará con el refrigerante de fluido elegido. La velocidad de flujo de masa de fluido refrigerante para una lanza dada y el fluido refrigerante se fijan mediante la capacidad de refrigeración requerida para un proceso pirometalúrgico dado. De este modo, la velocidad de flujo de la masa puede variar sustancialmente. En una forma preferida de la invención, el flujo del fluido refrigerante está conectado con la temperatura de salida del fluido refrigerante. La lanza por lo tanto puede proporcionarse con un sensor para monitorear esa temperatura. La disposición es preferentemente de tal modo que la energía usada para circular el fluido refrigerante se minimiza, en base a la demanda de eliminación de calor en ese momento.

Con el uso de agua como el refrigerante de fluido, la velocidad de flujo de la masa puede estar en el orden de 500 a 2,000 1/min para la lanza y un flujo similar para la cubierta, dependiendo de tanto el fluido usado como la aplicación. Nuevamente, con agua como el fluido refrigerante, la constricción es preferentemente tal que da como resultado una velocidad de flujo de fluido a través de la constricción que es mayor que la velocidad de flujo corriente arriba de la constricción mediante un factor de aproximadamente 6 a 20. Nuevamente, para el agua como el fluido refrigerante, la constricción para la cubierta da como resultado preferentemente un aumento en la velocidad de flujo del mismo orden que para la lanza.

Breve Descripción de los Dibujos Para que la invención sea más fácilmente entendida, la referencia ahora se dirige a los dibujos que se acompañan, en los que: La Figura 1 es una representación esquemática de una forma de una lanza de acuerdo con la presente invención; La Figura 2 es una sección transversal de la parte inferior de un montaje de lanza con cubierta de acuerdo con la presente invención; y Las Figuras 3 a 7 muestran las respectivas vistas en perspectiva de las formas alternativas para un componente del montaje de lanza con cubierta de la Figura 2.

Descripción Detallada de la Invención La Figura 1 ilustra esquemáticamente una lanza TSL L de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La lanza L tiene cuatro tubos concéntricos Pl a P4 de los que los tubos Pl a P3 forman la parte principal de un caparazón S que incluye además una pared de extremo anular W. En la disposición ilustrada la lanza L hace posible la inyección sumergida por la parte superior en la capa de escoria de un baño fundido, para un proceso pirometalúrgico requerido, mediante la inyección de combustible hacia abajo del diámetro interior del tubo P4 y la inyección de aire y/u oxígeno hacia abajo a través del pasaje anular A entre los tubos P3 a P4. Según se muestra, el tubo P4ún se muestra, el tubo P4 termina sobre el extremo de salida inferior E de la lanza L, para proporcionar una cámara de mezcla M en la que el combustible y el aire y/u oxígeno son capaces de mezclarse para la combustión del combustible. La proporción de combustible a oxígeno se controla para generar condiciones de oxidación, de reducción o neutrales en la escoria. Cualquier combustible que no es quemado es inyectado en la escoria para formar parte de los requisitos reductores cuando son necesarias las condiciones de reducción.

La pared de extremo W o el caparazón S une los extremos de los tubos Pl y P3 alrededor de toda la circunferencia de los tubos Pl a P3 en el extremo de salida E de la lanza L. Además, el extremo inferior del tubo P2 se separa de la pared de extremo W. Según se muestra, el fluido refrigerante es capaz de ser circulado a través del caparazón S. En la Figura 1, el fluido refrigerante se muestra como aquel que es proporcionado hacia abajo entre los tubos P2 y P3 para el flujo alrededor del extremo inferior del tubo P2 y de vuelta hacia arriba entre los tubos Pl y P2. Sin embargo, lo contrario a este flujo se puede usar si es apropiado un nivel menor de la extracción de energía de calor del tubo Pl, en particular.

Excepto en el extremo inferior E de la lanza L, el caparazón S tiene secciones horizontales sustancialmente constantes en la orientación normal durante el uso mostrada.

Sin embargo, en el extremo E, una constricción C se proporciona mediante la forma del extremo inferior del tubo P2 y su cooperación con el tubo P3 y la pared de extremo W. Según se muestra, el extremo inferior del tubo P2 lleva un talón alargado B que tiene sustancialmente la forma de un toro como para ser de una forma de lágrima, o sustancialmente circular, en secciones transversales radiales (es decir, en planos que contienen el eje longitudinal X de la lanza L). Además, la superficie de la pared de extremo anular W del caparazón S que hace frente al talón B es de forma hemitoroidal somplementariamente cóncava y el talón B está colocado de modo que su superficie convexa inferior es estrechamente adyacente pero no está en contacto con la superficie cóncava de la pared de extremo W. La disposición es tal que la velocidad del flujo del fluido refrigerante es sustancialmente constante en el flujo hacia abajo entre los tubos P2 y P3 hasta que alcanza la superficie convexa superior del talón B, después de lo cual la velocidad de flujo aumenta progresivamente. El aumento se presenta en el flujo a través de un ángulo de aproximadamente 90°, alrededor de la parte superior de la perla B, a un máximo alrededor de la mitad inferior del talón en el flujo entre el talón B y la pared de extremo W. La máxima velocidad de flujo se mantiene en el flujo del fluido refrigerante a través de un ángulo de aproximadamente 180°, alrededor de la mitad inferior del talón B hasta que se reduce hasta un mínimo en el flujo ascendente entre los tubos Pl y P2. La constricción C se define principalmente mediante la separación entre la mitad inferior del talón B y la pared de extremo W, pero la constricción C comienza con 90° del flujo en el tubo P3 alrededor de la superficie superior del tubo B.

El aumento de la velocidad de flujo del fluido refrigerante en la constricción C aumenta la proporción del contacto de superficie a superficie, entre el fluido refrigerante y cada talón B y la pared de extremo W, por velocidad de flujo de níasa unitaria del fluido refrigerante. Como consecuencia, aumenta la extracción de energía de calor del extremo de salida E de la lanza L. Esto es particularmente beneficioso en la medida que el quemado y el desgaste en el extremo inferior sumergido de la lanza L tienden a ser mayores y fija el intervalo de tiempo entre los paros para la reparación de la lanza.

La vista transversal de la Figura 2 muestra un ensamblaje de lanza con cubierta 10 en una orientación durante el uso. Según se muestra, el ensamblaje 10 incluye una pluralidad de elementos tubulares concéntricos. Estos constan de elementos de una cubierta anular 12, y elementos de una lanza 14 que se extienden a través de la cubierta 12 para definir un paso anular 16 entre los mismos. La Figura 2 muestra solamente la parte inferior del montaje 10. Sin embargo, como es evidente de la Figura 2, la lanza 14 es más larga que la cubierta 12 y se proyecta más allá de la cubierta 12 en el extremo inferior del montaje 10. La extensión a la que la lanza 14 se proyecta más allá de la cubierta 12 no es evidente de la Figura 2, debido a que una sección de la lanza 14 debajo de la cubierta 12 es omitida en la orientación durante el uso mostrada.

Los elementos tubulares de la lanza 14 incluyen un tubo más interior 18, y un caparazón exterior 20 alrededor del tubo 18 que termina en un ensamblaje de punta anular 22 en el extremo inferior del caparazón 20. El tubo 18 es más corto que la lanza 14 de modo que se extiende en y termina en el ensamblaje de punta anular 22. El tubo 18 define un paso central 24. Además un paso anular 25 se define entre el tubo 18 y el caparazón 20. La disposición es de tal modo que el combustible carbonoso y el gas que contiene oxígeno son capaces de ser pasados bajo presión a lo largo de los respectivos pasos 24 y 26, y se mezclan en una cámara de mezcla 27 en el extremo del tubo 18, en el ensamblaje 22, para la combustión del combustible y la generación de una región de combustión que se extiende desde la cámara 27 y más allá del montaje 22.

El caparazón 20 de la lanza 14 se forma mediante un tubo interior 28, un tubo exterior 30 y un tubo intermedio 32, y una pared de extremo anular 40 que une los extremos de los tubos 28 y 30 alrededor de toda la circunferencia del montaje de punta 22. Un paso anular 42 se define entre el tubo interior 28 y los tubos intermedios 32 del caparazón 20. Además, un paso anular 44 se define entre el tubo intermedio 32 y el tubo exterior 30 del caparazón 20. Los pasos 42 y 44 están en comunicación debido a la separación entre la pared de extremo 40 y el extremo adyacente del tubo intermedio 32. De este modo, el fluido refrigerante es capaz de pasar a lo largo del paso 42, a través del caparazón 20 y su ensamblaje 22 y luego de regreso a lo largo del paso 44.

El tubo intermedio 32 del montaje de punta 22 tiene una superficie exterior cilindrica que es estrechamente adyacente al tubo exterior 30. De este modo, el paso 44 es relativamente angosto en su extensión radial, por lo menos en el montaje 22 pero preferentemente también a lo largo de toda la extensión del caparazón 20. Si bien variar el diámetro de la lanza, la separación entre los tubos intermedio y exterior 32 y 30 en el ensamblaje 22, pero preferentemente también a lo largo de toda la extensión del caparazón 20, puede ser desde aproximadamente 5 mm a 10 mm, tal como aproximadamente 8 mm, y ligeramente mayor que una distancia corta sobre la pared inferior hacia el extremo inferior del tubo intermedio 32. Por el contrario, el paso 42 es relativamente ancho, tal como entre 15 a 30 mm entre los tubos interior e intermedio 28 y 32 del caparazón 20. Sin embargo, la superficie periférica interior del tubo intermedio 32 en el montaje de punta 22 se ahusa de manera frustocónica de manera que aumenta de espesor y disminuye de diámetro interior en una dirección que se extiende hacia la pared de extremo 40. Como consecuencia, la extensión radial del paso 42 disminuye progresivamente en el montaje 22. La disminución es preferentemente a una extensión radial del paso 42 que es similar a la del paso 44. Además, la separación entre la pared de extremo 40 y el extremo adyacente del tubo 38 es similar a la extensión radial del paso 44. De este modo, se hace que el fluido refrigerante suministrado bajo presión a lo largo del paso 42 aumente progresivamente de velocidad en su flujo entre los tubos 28 y 32, y para fluir a una alta velocidad de flujo a través de la pared de extremo 40 y a lo largo del paso 44. En consecuencia, el fluido refrigerante es capaz de conseguir un alto nivel de extracción de energía de calor desde las superficies exteriores de la lanza 14, en su caparazón 20 y el montaje de punta 22 y, por lo tanto, salvaguardar contra el efecto de las altas temperaturas a las que está expuesta la lanza durante el uso.

El extremo de la lanza 14 que define el montaje de punta 22 es la región más expuesta al desgaste y el quemado. La disposición es tal que los extremos inferiores de los tubos 28, 30 y 32 se pueden cortar y se instala el montaje de punta de reemplazo 22, tal como mediante soldadura. La longitud del corte y reemplazo puede variar, tal como en relación con la profundidad a la que se sumerge la lanza 14.

El tubo intermedio 32 de la lanza 14 puede mantenerse en una relación fija con los tubos 28 y 30, y con la pared de extremo 40. Esto se puede conseguir mediante una disposición conveniente. Una relación fija conserva la trayectoria del flujo para el fluido refrigerante a lo largo del paso 42 y luego de regreso a lo largo del paso 44 de modo que una velocidad requerida de extracción de energía de calor mediante el fluido refrigerante es capaz de mantenerse, de ser necesario variando la velocidad del suministro del fluido refrigerante al paso 42. Establecer y mantener la relación fija puede asegurarse mediante unos cuantos hoyuelos pequeños u otras formas apropiadas de espaciados proporcionados en ubicaciones alrededor de la superficie superior de la pared 40 o la cara de extremo del tubo 32. Dichos espaciadores también pueden ayudar a evitar el desarrollo no deseado de las vibraciones en la lanza 14.

Volviendo ahora a la cubierta 12, se notará que aparte de los respectivos diámetros más grandes de los tubos del que se forma y la longitud de la cubierta 12, su construcción es la misma que la del caparazón 20 y su montaje de punta 22. En consecuencia, los componentes de la cubierta 12 tienen el mismo número de referencia que el usado para el caparazón 20 y su montaje 22, más 100. De este modo, una descripción adicional de la cubierta 12 no es por lo tanto necesaria, además de notar que tiene un caparazón 120 y un montaje de punta 122.

Con el uso del montaje de lanza 10, la superficie exterior de la lanza 14 hasta la cubierta 12 está provisto de un recubrimiento de escoria solidificada, como se describió anteriormente, mientras que dicho recubrimiento también puede formarse en la extensión inferior de la superficie exterior de la cubierta 12. Después de esto, el extremo inferior de la lanza 14 se sumerge a una profundidad requerida en un baño de escoria desde donde se formó el recubrimiento, pero con la extensión inferior de la cubierta 12 separada sobre el baño. Las reacciones pirometalúrgicas conducidas en un reactor que contienen el baño de escoria dan como resultado usualmente gases combustibles, principalmente monóxido de carbono e hidrógeno, que evolucionan de la escoria hacia el espacio del reactor sobre el baño. De ser requerido, esos gases pueden ser sometidos a una combustión superior a partir de la cual la energía de calor es capaz de ser recuperada por la escoria. Para esto, se puede suministrar gas que contiene oxígeno al espacio del reactor siendo suministrado a emitido desde el extremo inferior del paso 16.

La refrigeración principal de la cubierta 12 es mediante fluido refrigerante circulado a lo largo del paso 142 y de regreso a lo largo del paso 144, aunque se consigue cierta refrigeración adicional por el gas inyectado a través del paso 16, sobre la superficie del baño de escoria. Con la lanza 14, se puede conseguir la refrigeración sustancial mediante el gas de alta velocidad, subsónico inyectado a través del paso 26, mientras que se consigue otra refrigeración sustancial mediante el fluido refrigerante circulado a lo largo del paso 42 y de regreso a lo largo del paso 44. El equilibrio entre las dos acciones de refrigeración para la lanza 14 puede ser variado cambiando la velocidad del flujo de masa a la que el fluido refrigerante es circulado. Nuevamente, una velocidad de flujo incrementada del fluido refrigerante, respecto a la velocidad de flujo en el paso 42, originada por una constricción proporcionada por la extensión angosta del paso 44 (por lo menos en el montaje 22) mejora la extracción de energía de calor del montaje 22 y la extensión inferior del caparazón 20. Como consecuencia, aumenta la vida operativa de la lanza mediante una reducción resultante en el desgaste y el quemado, particularmente en el montaje 22.

La disposición con la lanza L de la Figura 1 y la lanza 10 de la Figura 2 es tal que el fluido refrigerante es capaz de ser circulado a través del caparazón de la lanza, tal como a lo largo del caparazón hacia el extremo de salida mediante el flujo entre los tubos de lanza más interior e intermedio del caparazón y luego de regreso a lo largo de la lanza, lejos del extremo de salida, mediante el flujo entre los tubos de lanza intermedio y más exterior del caparazón, o lo contrario de esta disposición de flujo. La respectiva pared de extremo W,40 y una parte menor adyacente de la longitud de cada uno de los tres tubos de lanza del caparazón 3,20, comprende un montaje de punta de lanza reemplazable, mediante el cual un montaje de punta de lanza quemado o gastado es capaz de ser cortado de una parte mayor de la longitud de cada uno de los tres tubos de lanza para permitir que un montaje de punta de lanza nuevo o reparado se suelde en el lugar. Además, por lo menos otro tubo de lanza P4,18 define un diámetro interior central 24, y por lo menos otro tubo de lanza P3,18 se separa del tubo de lanza más interior del caparazón S,20 para definir entre ellos un paso anular A,42, mediante lo cual los materiales que pasan a lo largo del diámetro interior y el paso son capaces de mezclarse en forma adyacente al extremo de salida de la lanza al ser inyectado en la capa de escoria.

La lanza TSL L,10 es necesariamente de grandes dimensiones. Además en una ubicación alejada del extremo de salida, tal como adyacente a un extremo superior o de entrada, la lanza tiene una estructura (no mostrada) mediante la cual se puede suspender para colgar hacia abajo de manera vertical en un reactor TSL. La lanza L,10 tiene una longitud mínima de aproximadamente 7.5 metros, pero puede ser hasta aproximadamente 20 metros de longitud, o incluso mayor, para un reactor TSL grande de propósito especial. De manera más usual, la lanza fluctúa desde aproximadamente 10 a 15 metros de longitud. Estas dimensiones se refieren a la longitud total de la lanza a través del extremo de salida definido por la pared de extremo del caparazón. Por lo menos otro tubo de lanza P4, 18 puede extenderse hacia el extremo de salida y por lo tanto ser similar a la longitud total pero, como se muestra, puede terminar a una corta distancia, hacia adentro del extremo de salida, tal como en hasta aproximadamente 1000 mm. La lanza tiene típicamente un diámetro grande, tal como el fijado por un diámetro interior para el caparazón desde aproximadamente 100 a 650 mm, preferentemente aproximadamente 200 a 500 mm, y un diámetro total de 150 a 700 mm, preferentemente aproximadamente 250 a 550.

Cada una de las Figuras 3 a 7 ilustra esquemáticamente un forma respectiva alternativa para el tubo que comprende el deflector 38 del montaje de punta 22 de la lanza 14 y/o el tubo 138 de la cubierta 12, aunque el deflector empleado en la lanza 14 no necesita de ser del mismo tipo que el usado en la cubierta 12. El tubo 60 de la Figura 3 difiere del tubo 38 o el tubo 138 de la Figura 2. Cada uno de los tubos 38 y 138 tiene una superficie exterior cilindrica que está en un espacio sustancialmente constante desde el respectivo tubo exterior 36, 136, de modo que una velocidad de flujo de fluido refrigerante sustancialmente constante se mantiene entre los mismos en el paso 44. Por el contrario, la superficie exterior del tubo 60 se perfila de modo que, al fluir hacia arriba en el paso 44, una velocidad de flujo de fluido progresivamente decreciente es habilitada después de la disminución de la velocidad de flujo que resulta del diámetro exterior más grande en el extremo inferior del tubo 60. Sujeto a la disminución que no procede debajo de un nivel que proporciona la remoción requerida de energía de calor desde el tubo exterior 36 y/o 136, es posible conseguir una buena remoción de energía desde el extremo inferior del montaje de punta 22 y/o 122.

Los respectivos tubos 62 y 64 de las Figuras 4 y 5 difieren además en la superficie exterior desde la disposición de los tubos 38, 138. Si bien los tubos 62 y 64 muestran las respectivas formas, estos consiguen un resultado similar. En el caso del tubo 62, un talón o cresta 63 en espiral levantado se extiende en una formación helicoidal alrededor de la superficie exterior cilindrica y puede ser continuo o intermitente, tal como cuando se emplea una disposición de paleta. Por el contrario, la superficie exterior del tubo 54 tiene formada allí una ranura helicoidal 65. En cada caso, el fluido refrigerante es restringido a fluir helicoidalmente en el paso 44 y/o 144, por lo menos en el montaje de punta 22 y/o 122. Se muestra que el talón o cresta 63 alrededor del tubo 62 es de una sección transversal redondeada y se puede proporcionar mediante soldado con alambre al tubo 62. Sin embargo, el talón o cresta 63 puede tener otras formas transversales, mientras que la ranura 65 del tubo 64 puede tener una forma transversal distinta a la forma rectangular mostrada.

El tubo 66 de la Figura 6 es similar en toda forma a los tubos 38 y 138. Sin embargo, se diferencia por tener una formación circunferencial de agujeros 67 allí atravesada adyacente a su extremo inferior. El fluido refrigerante es capaz de atravesar atravesando los agujeros 67, además del flujo que pasa alrededor del extremo inferior del tubo 66. De este modo la energía de calor es capaz de ser más efectivamente removida del extremo inferior de una lanza 14 y/o 1 14 proporcionada con un tubo 66.

El tubo 68 de la Figura 7 se proporciona en su superficie exterior con una formación de estrías o ranuras 69, dando como resultado crestas longitudinales 70. En este caso, la extensión del aumento de la velocidad de flujo del fluido refrigerante es menos que si las ranuras 69 no se hubieran formado. Esto es, la velocidad de flujo es dependiente del radio promedio de la superficie exterior del tubo 68.

Los respectivos tubos 38 y 138 de la disposición de la Figura 2, y los respectivos tubos 60, 62, 64, 66 y 68 de las Figuras 3 a 7, pueden producirse de cualquier forma apropiada. Por ejemplo, los tubos pueden ser mecanizados o forjados a partir de una palanquilla de un metal apropiado, o fundiendo una forma sustancialmente final de metal apropiado.

El fluido refrigerante puede ser de cualquier líquido o gas apropiado. Se prefiere un agente refrigerante líquido, y los refrigerantes líquidos capaces de ser usados incluyen agua, líquidos iónicos y apropiados materiales poliméricos, incluyendo compuestos organosilícicos tales como siloxanos. Los ejemplos de polímeros de silicona específicos capaces de ser usados incluyen los fluidos de transferencia de calor disponibles bajo la marca de fábrica SYLTHERM, de propiedad de Dow Corning Corporation.

Finalmente, debe entenderse se pueden introducir varias alteraciones, modificaciones y/o adiciones en las construcciones y disposiciones de las partes previamente descritas sin apartarse del espíritu o ámbito de la invención.

Claims

Reivindicaciones

1. Una lanza de inyección sumergible por la parte superior operativa para usar en una inyección de punción sumergida por la parte superior dentro de una capa de escoria de un baño fundido en un proceso pirometalúrgico, en donde la lanza tiene un caparazón exterior de tres tubos de lanza sustancialmente concéntrico que comprenden un tubo más exterior, un tubo más interior y un tubo intermedio, incluyendo la lanza por lo menos otro tubo de lanza dispuesto sustancialmente en forma concéntrica dentro del caparazón, incluyendo además el caparazón una pared de extremo anular en un extremo de salida de la lanza que une un respectivo extremo de los tubos de lanza más exterior y más interior del caparazón en un extremo de salida de la lanza y separado de un extremo de salida del tubo de lanza intermedio del caparazón; en donde, en una ubicación remota desde el extremo de salida, tal como adyacente a un extremo superior o de entrada, la lanza tiene una estructura mediante la cual se puede suspender para colgar de manera vertical, y el caparazón está adaptado mediante lo cual el fluido refrigerante es capaz de ser circulado a través del caparazón, mediante el flujo entre el tubo de lanza intermedio y uno de los tubos de lanza más interior y más exterior hacia el extremo de salida y luego de regreso a lo largo de la lanza, lejos del extremo de salida, mediante el flujo entre el tubo de lanza intermedio y otro de los tubos de lanza más interior y más exterior, la separación entre la pared de extremo y el extremo de salida del tubo intermedio proporciona una constricción hacia el flujo del fluido refrigerante operativo para originar un aumento de la velocidad de flujo del fluido refrigerante entre la pared de extremo y el extremo de salida del tubo intermedio, en donde por lo menos otro tubo de lanza define un diámetro interior central y tiene un extremo de salida separado del extremo de salida del caparazón exterior, mediante lo cual una cámara de mezcla está definida por el caparazón exterior entre los extremos de salida del caparazón exterior y de por lo menos otro tubo, y por lo menos otro tubo de lanza está separado desde el tubo de lanza más interior del caparazón para definir entre los mismos un paso anular, mediante lo cual el material combustible que pasa a lo largo del diámetro interior y el gas que contiene oxígeno que pasa a lo largo del paso anular son capaces de formar una mezcla de combustible en la cámara de mezcla y adyacente al extremo de salida de la lanza para la combustión de la mezcla al ser inyectada en la capa de escoria.

2. La lanza de inyección sumergible por la parte superior de la reivindicación 1 , en donde la constricción es operativa para proporcionar un flujo del fluido refrigerante a través de la pared de extremo en forma de una película delgada o corriente respecto al flujo antes y después de la constricción.

3. La lanza de inyección sumergible por la parte superior de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el extremo del tubo de lanza intermedio define un talón que tiene una superficie convexa radialmente curva que hace frente hacia la pared de extremo, tal como debido al talón que es de forma de una lágrima, o de forma redonda similar, con el extremo de forma complementariamente cóncava, tal como de una forma hcmitoroidal cóncava, por ejemplo sustancialmente semicircular en planos que contienen un eje para la lanza.

4. La lanza de inyección sumergible por la parte superior de la reivindicación 3, en donde la constricción entre el extremo de salida del tubo intermedio y la pared de extremo es de una extensión sustancial radialmente de la lanza en planos que contienen un eje para la lanza, tal como con el talón y la pared de extremo que proporciona la constricción mediante un ángulo de hasta aproximadamente 180°, tal como de 90° a 180°.

5. La lanza de inyección sumergible por la parte superior de la reivindicación 3 o la reivindicación 4, en donde la constricción continúa desde el talón, entre la superficie exterior del tubo de lanza intermedio y una superficie interior del tubo más exterior, en por lo menos parte de la longitud de la lanza a lo largo de la cual el tubo intermedio es de un espesor de pared incrementado.

6. La lanza de inyección sumergible por la parte superior de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde la constricción se define por lo menos en parte de un redondeo del extremo del tubo intermedio y entre la superficie exterior del tubo intermedio y la superficie interior del tubo más exterior, en por lo menos parte de la longitud de la lanza a lo largo de la cual el tubo intermedio tiene un espesor de pared incrementado, tal como con la constricción que se extiende mediante un ángulo de por lo menos 90°, tal como hasta aproximadamente 120°.

7. La lanza de inyección sumergible por la parte superior de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la lanza incluye una cubierta anular dispuesta concéntricamente alrededor de una extensión superior del caparazón separado del extremo de salida.

8. La lanza de inyección sumergible por la parte superior de la reivindicación 7, en donde la cubierta tiene un caparazón exterior de tres tubos de cubierta sustancialmente concéntricos que comprenden un tubo más exterior, un tubo más interior y un tubo intermedio, e incluyendo además una pared de extremo anular en un extremo de salida de la cubierta que une un extremo de salida respectivo de los tubos de cubierta más exterior y más interior del caparazón y se separa de un extremo de salida del tubo de cubierta intermedio del caparazón, mediante lo cual el fluido refrigerante es capaz de ser circulado a través del caparazón, tal como a lo largo del caparazón hacia el extremo de salida mediante el flujo entre los tubos de cubierta más interior e intermedio y luego de regreso a lo largo de la cubierta, lejos del extremo de salida, mediante el flujo entre los tubos de cubierta intermedio y más exterior, o lo contrario de este flujo, y en donde la separación entre la pared de extremo y el extremo de salida del tubo intermedio proporciona una constricción al flujo del fluido refrigerante operativo para originar un aumento de la velocidad de flujo del fluido refrigerante entre la pared de extremo y el extremo de salida del tubo intermedio.

9. La lanza de inyección sumergible por la parte superior de la reivindicación 8, en donde la constricción de la cubierta es operativa para proporcionar un flujo del fluido refrigerante a través de la pared de extremo de la cubierta en forma de una película delgada o corriente respecto al flujo antes y después de la constricción.

10. La lanza de inyección sumergible por la parte superior de la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en donde el extremo del tubo de cubierta intermedio define un talón que tiene una superficie convexa radialmente curva que hace frente hacia la pared de extremo, tal como debido a que la cabeza es de forma de una lágrima, o una forma redondeada similar, con el extremo de forma complementaria cóncava, tal como de una forma hemitoroidal cóncava, por ejemplo sustancialmente semicircular en planos que contienen un eje para la cubierta.

11. La lanza de inyección sumergible por la parte superior de la reivindicación 10, en donde la constricción entre el extremo de salida del tubo de cubierta intermedio y la pared de extremo es de extensión sustancial radialmente de la cubierta en planos que contienen un eje para la cubierta, tal como con un talón y la pared de extremo están cerca para proporcionar la constricción mediante un ángulo de hasta aproximadamente 180°, tal como de 90° a 180°.

12. La lanza de inyección sumergible por la parte superior de la reivindicación 10 o la reivindicación 11, en donde la constricción continúa desde el talón, entre la superficie exterior del tubo de cubierta intermedio y una superficie interior del tubo de cubierta más exterior, sobre por lo menos parte de la longitud de la cubierta a lo largo de la cual el tubo intermedio es de un espesor de pared incrementado.

13. La lanza de inyección sumergible por la parte superior de la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en donde la constricción está definida en por lo menos parte de un redondeo del extremo del tubo de cubierta intermedio y entre la superficie exterior del tubo de cubierta intermedio y la superficie interior del tubo de cubierta más exterior, en por lo menos parte de la longitud de la cubierta a lo largo de la cual el tubo intermedio tiene un espesor de pared incrementado, tal como con la constricción que se extiende mediante un ángulo de por lo menos 90°, tal como hasta aproximadamente 120°.

14. La lanza de inyección sumergible por la parte superior de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la constricción da como resultado una velocidad de flujo del fluido refrigerante a través de la cual es más alta que la velocidad de flujo corriente arriba de la constricción mediante un factor desde aproximadamente 6 a 20.

15. La lanza de inyección sumergible por la parte superior de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 y 15, en donde la lanza es desde aproximadamente 7.5 a aproximadamente 25 metros de longitud, tal como de 10 a 20.

16. La lanza de inyección sumergible por la parte superior de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, 14 y 15, en donde el caparazón de la lanza tiene un diámetro interior de aproximadamente 100 mm a 650 mm, tal como de aproximadamente 200 mm a 500 mm y un diámetro exterior de 150 mm a 700 mm, tal como de 250 mm a 550 mm.

17. La lanza de inyección sumergible por la parte superior de cualquiera de las reivindicaciones I a 7 l4 a l7, en donde el tubo de lanza se extiende además hacia el extremo de salida de la lanza.

18. La lanza de inyección sumergible por la parte superior de cualquiera de las reivindicaciones I a 7 y l4 a l7, en donde el tubo de lanza termina además en el caparazón en hasta 1000 mm desde el extremo de salida.

19. La lanza de inyección sumergible por la parte superior de cualquiera de las reivindicaciones I a l l, y l4 a l8, en donde la lanza incluye una cubierta anular dispuesta concéntricamente alrededor de una extensión superior del caparazón y está separada del extremo superior, y en donde la cubierta está de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13.