MX2014007669A - Inyeccion controlable de solidos. - Google Patents

Abstract

La presente invención se relaciona con la formación de una corriente neumática controlable de alta velocidad de los sólidos particulados que pueden inyectarse en un horno que contiene, por ejemplo, un líquido como un baño de metal fundido.

Description

INYECCIÓN CONTROLABLE DE SÓLIDOS Campo de la Invención La presente invención se relaciona con la formación de una corriente neumática controlable de alta velocidad de los sólidos particulados que puede inyectarse a, por ejemplo, un líquido como un baño de metal fundido.

Antecedentes de la Invención Muchos procesos industriales, particularmente el refinamiento de metal, implican la alimentación de los reactivos sólido particulados en las masas de líquido. Un ejemplo notable es la adición de material carbonoso, y la adición de cal o de otros agentes de escorificación, al metal fundido en un horno de arco eléctrico (EAF, por sus siglas en inglés), en el cual hay generalmente una fase de escoria fundida sobre una fase de metal fundido. La presente invención proporciona los aparatos ventajosos y la metodología útil para llevar a cabo este tipo de actividad.

En las operaciones del EAF, el carbono se inyecta para reaccionar con la escoria fundida para disminuir los óxidos de hierro (por medio de la reducción de los óxidos de hierro al hierro metálico) y para optimizar la práctica de la escoria espumosa. Esta práctica da lugar al consumo reducido del electrodo, a la reducción del ruido del arco, al aumento de la vida útil del revestimiento refractario y en general mejora la economía energética y la eficiencia térmica específica. El carbono inyectado a través de la capa de escoria intencionalmente puede aumentar los niveles de carbono en el metal fundido cuando se desee.

En las operaciones del EAF, la cal puede inyectarse a través de los inyectores de la pared lateral para mejorar las prácticas de la escoria a través del mejor control químico de la escoria. Esta práctica puede dar lugar a un ambiente más limpio para el taller (menos pérdidas del polvo del horno) y reduce las pérdidas de cal en el sistema de evacuación de horno, disminuyendo el consumo específico de cal, reduce el costo de mantenimiento en comparación con los sistemas mecánicos, acelera la disolución de la cal relacionada con una mayor área superficial y en general mejora el desempeño del proceso de acero. La inyección de cal también participa en la eliminación de azufre y de fósforo.

Breve Descripción de la Invención Un aspecto de la presente invención es un aparato que comprende (A) una cámara de combustión que tiene el primer y el segundo extremo opuesto, (B) un quemador dentro de dicha cámara de combustión en uno de dichos extremos opuestos, y las entradas para el combustible y el oxidante a dicho quemador fuera de dicho aparato; (C) una boquilla con una entrada y una salida, donde la entrada está en el otro de dichos extremos opuestos de dicha cámara de combustión, (D) un conducto con un extremo cerrado alrededor de la salida de dicha boquilla y un extremo descendente abierto, y (E) un tubo de alimentación que tiene una entrada fuera de dicho aparato y una salida en dicho conducto entre los extremos cerrados y abiertos de dicho conducto, donde dicha cámara de combustión, dicha boquilla y dicho conducto son coaxiales.

Otro aspecto de la invención es un método, que comprende (A) alimentar el combustible y el oxidante en la cámara de combustión de dicho aparato a través de las respectivas entradas del mismo y quemar dicho combustible y oxidante en dicha cámara de combustión para producir una corriente de gas caliente que comprende los productos de dicha combustión cuya corriente pasa a través de dicha boquilla a dicho conducto, y (B) alimentar los sólidos de particulados a través de dicho tubo alimentador a dicho conducto e ingresar dicho sólidos en dicha corriente de los productos de combustión para formar una corriente mezclada que pasa fuera del extremo abierto de dicho conducto.

Otro aspecto más de la invención es un método de inyección de sólidos a un horno de arco eléctrico, donde el horno de arco eléctrico contiene un baño de metal fundido y una capa de escoria sobre el baño de metal fundido y donde hay una capa que comprende una mezcla de escoria y de metal fundido entre el baño de metal fundido y la capa de escoria, el método comprende las etapas de llevar a cabo el método anteriormente mencionado para producir una corriente de alta velocidad de dichos sólidos mezclados con dicho gas, e inyectar dicha corriente hacia el baño de metal fundido a una velocidad de tal manera que la corriente penetre en la capa de escoria, o a través de la capa de escoria en dicha mezcla de escoria y de metal fundido, o a través de la capa de escoria y a través de dicha mezcla en la superficie del baño de metal fundido. La velocidad de la corriente de sólidos mezclados con gas es controlable para controlar la profundidad de penetración de dicha corriente. La inyección de alta velocidad minimiza el consumo de los particulados reactivos (carbono con gases de llama) durante el tiempo de vuelo al baño.

En otros aspectos de la invención, los sólidos pueden inyectarse tal como se describe en este documento en un baño de metal fundido que no tiene una capa de escoria; o en una estufa, horno o reactor químico.

Breve Descripción de los Dibujos La figura 1 es una vista del exterior de un inyector de acuerdo con la invención.

La figura 2 es una vista en sección transversal del inyector de la figura 1.

La figura 3 es una vista en sección transversal de otra modalidad del inyector de acuerdo con la invención.

Descripción Detallada de la Invención Las figuras 1 y 2 muestran vistas las exteriores y en sección transversal del inyector 1. El inyector tal como se observa en la figura 2 se ha girado 90 grados sobre su eje longitudinal en comparación con la vista observada en la figura 1.

Haciendo referencia primero a la figura 1, el inyector 1 incluye una cámara de combustión cerrada enfriada con agua ubicada en 11. El conducto 12 se extiende desde un extremo de la cámara de combustión 11, la línea de alimentación de oxidante 13 y la línea de alimentación de combustible 15 se extienden desde el otro extremo de la cámara de combustión 11. La línea de alimentación de oxidante 13 incluye la entrada de oxidante 14, la cual puede conectarse a una fuente de oxidante. La línea de alimentación de combustible 15 incluye la entrada de combustible 16, la cual puede conectarse a una fuente de combustible. El tubo 17 se usa para alimentar los sólidos al inyector 1, tal como se describirá detalladamente más adelante. El inyector 1 es preferentemente enfriado por medio del agua que circula a través de los pasajes dentro de las paredes de la cámara de combustión 11 y del conducto 12. El agua de enfriamiento se alimenta preferentemente a través de una entrada como la entrada de agua de enfriamiento 18 y preferiblemente sale del inyector 1 a través de una salida como la salida de agua de enfriamiento 19.

Haciendo referencia ahora a la figura 2, pueden observarse los detalles adicionales del inyector 1. El quemador 23 se establece dentro de la cámara de combustión 11 en un extremo de la cámara de combustión 11. La línea de alimentación de oxidante 13 y la línea de alimentación de combustible 15 alimentan el oxidante y el combustible (respectivamente) al quemador 23. Preferentemente, las líneas 13 y 15 están colocadas de manera concéntrica, con la línea de alimentación de combustible 15 alineada de manera coaxial dentro de la línea de alimentación de oxidante 13. Los extremos abiertos de las líneas 13 y 15 dentro de la cámara de combustión 11 comprenden una forma preferida del quemador 23. Se proporciona un dispositivo de flama piloto activado por el encendedor de chispa 24, para encender la mezcla combustible de combustible y de oxidante en la cámara de combustión 11. También se proporciona un puerto de presión 25 que se conecta a la cámara de combustión 11.

En el extremo de la cámara de combustión 11 opuesto al extremo donde se encuentra el quemador 23, está la boquilla 26. Aunque se muestra una configuración de boquilla convergente-divergente, la invención puede practicarse con cualquier boquilla de expansión, por ejemplo, convergente (en la dirección del flujo de gas a través de la boquilla) en lugar de convergente-divergente. La boquilla 26 tiene una entrada de boquilla 27 que se abre hacia el interior de la cámara de combustión 11. Los gases que ingresan a la entrada 27 pasan a través de la boquilla 26 y entonces salen de la boquilla 26 a través de la salida de boquilla 28.

Las dimensiones de boquilla óptima para cualquier modalidad dada del inyector 1 dependerán de la cantidad de propulsión necesaria para propulsar la cantidad de particulados sólidos que se inyectarán por medio del inyector dado. Los mayores índices de alimentación de sólidos correspondientemente requerirían una mayor cantidad de gas de propulsión, para proporcionar una velocidad efectiva del polvo. El diseño de boquilla representa la amplia gama de presiones prácticas disponibles para el suministro de combustible. La adición de un compresor para aumentar la presión de suministro disponible es una opción y dependería de los beneficios para justificar su costo. Bajo las circunstancias cuando la presión de suministro de combustible no es suficientemente alta, la presión de la cámara de combustión está limitada por este parámetro. Las dimensiones de la boquilla serán relativamente mayores para esas condiciones para generar la cantidad necesaria de gas para la propulsión adecuada.

La salida 28 de la boquilla 26 se abre en un extremo del conducto 12. El otro extremo 29 del conducto 12 está abierto al entorno ambiental, como el interior de un horno de arco eléctrico.

El tubo 17 ya mencionado termina en la abertura 30 que se encuentra dentro del conducto 12, preferentemente cerca del extremo del conducto 12 que está en la salida 28 de la boquilla 26 30. El eje del tubo 17 en la apertura 30 es oblicuo al eje del conducto 12 y al eje de la boquilla 26, formando un ángulo preferentemente de 10 a 80 grados. Preferiblemente, la cámara de combustión 11, la boquilla 26 y el conducto 12 son coaxiales entre sí.

Otra modalidad se muestra en la figura 3. Se proporciona la entrada adicional 31 a través de la cual se agrega un gas adicional, preferiblemente un fluido oxidante que tiene un contenido de oxígeno mayor a 21% en volumen, se agrega para mezclarse con, o rodear, la mezcla de los sólidos y de los productos de combustión que se forman en el conducto 12. El gas adicional puede estar a temperatura ambiente o puede haberse precalentado.

EJEMPLO 1 Este ejemplo proporciona los detalles más específicos como una ilustración de una modalidad del inyector.

Las paredes de la cámara de combustión 11 preferentemente están hechas de metal, como cobre en este ejemplo, para disipar el calor de las reacciones de combustión más rápidamente y evitar los daños al equipo. La cámara de combustión en este ejemplo es de aproximadamente 12" (30.48 cm) de largo con un diámetro interno de 2.125" (5.39 cm).

En el extremo del quemador de la cámara de combustión 11 está una pieza extrema de bronce que se enfría por medio del circuito de agua de enfriamiento. Esta pieza extrema de bronce tiene los requisitos para la instalación de un quemador de oxígeno-gas natural 23. El conducto de combustible 15 es de una tubería SS316 de ¾" (1.90 cm) mientras la tubería anular de oxígeno 13 es un empalme de acero inoxidable SCH 40 de 1.5" (3.81 cm). La concentricidad de las dos tuberías 13 y 15 se mantiene por medio de un conjunto de crucetas. Este montaje del quemador está roscado en la pieza extrema de bronce en un extremo de la cámara de combustión 11. La boquilla de combustible en el extremo del quemador 23 es una boquilla en forma de cúpula, para estabilizar la combustión y se fabrica de Inconel 60 para mejorar la resistencia a la oxidación en alta temperatura. Sin embargo, otras modalidades de este aparato de la presente invención no necesitan incluir el enfriamiento por agua de la cámara de combustión 11.

En el otro extremo de la cámara de combustión 11 está un reborde fabricado de cobre que contiene la boquilla convergente-divergente (C-D, por sus siglas en inglés) 26. Este reborde tiene orificios pasantes que se ubican a través de su anchura colocados de manera circular alrededor de la boquilla a través de los cuales fluye el agua de enfriamiento y se evita el sobrecalentamiento de la boquilla. El diámetro de la abertura de la boquilla en este ejemplo es de 0.8" (2.03 cm) y su diámetro de salida es de 1.0" (2.54 cm). El ángulo de divergencia de esta boquilla 26 es de 8.3 grados respecto al eje de la boquilla y la longitud de abertura de la boquilla es de 0.79" (2.01 cm).

Adyacente al reborde de boquilla está un miembro de bronce que aloja la tubería de entrada de sólidos 17 y el conducto 12. Este miembro de bronce tiene orificios pasantes que se ubican a través de su espesor para que fluya el agua de enfriamiento. La tubería de entrada de sólidos 17 ingresa a un ángulo de 50 grados con respecto al eje del inyector. El conducto 12 que transporta los sólidos con los productos de combustión calientes desde la cámara de combustión está fabricado de una tubería SCH 80 de bronce de 1.5" (3.81 cm). El conducto preferentemente se une al resto del inyector 11 pero físicamente no está soldado a cualquier otro miembro, de tal como constituye un componente reemplazable. La razón para fabricar este miembro es el desgaste y la ruptura gradual de un componente costoso debido a la acción abrasiva de las partículas sólidas contra las paredes de la tubería. El agua de enfriamiento fluye dentro de los pasajes a lo largo de la longitud de esta tubería y forma una curva en U en la cara delantera del conducto antes de fluir hacia la salida del agua de enfriamiento. La cara delantera del conducto que marca la salida del conducto está fabricada de cobre y se diseña de modo que el agua de enfriamiento que fluye bajo contacto íntimo con ella evite que se sobrecaliente.

OPERACIÓN: La operación del inyector 1 incluye quemar el combustible y el oxidante que se alimentan a la cámara de combustión 11, hacer fluir y expandir una corriente gaseosa de productos de combustión formada en esa combustión a través de la boquilla convergente/divergente 26, alimentar los sólidos a través del tubo 17 en el conducto 12 e ingresar los sólidos en la corriente de productos de combustión y hacer fluir la corriente combinada resultante de sólidos y de gases fuera del conducto 12 a una aplicación deseada.

Haciendo referencia primero a la combustión, el combustible y el oxidante se alimentan a la cámara de combustión 11. El combustible preferido es cualquier composición gaseosa combustible, como gas natural, cualquier otro hidrocarburo que se gaseoso en condiciones atmosféricas ambientales como propano, gas de horno de coque, gas emitido de alto horno, gas emitido de otras operaciones químicas o petroquímicas y mezclas de cualquiera de estos. La invención también puede practicarse usando como combustible un hidrocarburo líquido atomizado como queroseno, aceite combustible u otras composiciones combustibles que son líquidas a condiciones atmosféricas.

El oxidante por supuesto debe contener oxígeno. Mientras el aire y el aire enriquecido con oxígeno son útiles, el oxidante preferiblemente tiene un mayor contenido de oxígeno como por lo menos 50% en volumen y más preferentemente al menos 90% en volumen.

La relación del combustible al oxidante alimentado a la cámara de combustión oxidante es preferentemente suficiente para proporcionar una combustión estequiométricamente completa del combustible.

La composición de los gases de empuje puede ser controlable, de la oxidación a la reducción. Por ejemplo, puede ser útil implementar los gases de propulsión ricos en combustible para minimizar la reactividad con los particulados de carbono o para mejorar una reacción prerreducción para la inyección del polvo de horno que contiene hierro-óxido.

La combustión del combustible y del oxidante en la cámara de combustión 11 produce los productos gaseosos de combustión que generalmente incluirían los radicales de combustión, hidrógeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, vapor de agua y oxígeno, así como los posibles componentes inertes que no participan en la combustión, como el nitrógeno.

El combustible y el oxidante se alimentan a la cámara de combustión en cantidades suficientes para que la presión de todos los componentes gaseosos dentro de la cámara de combustión 11 sea de 20 a 150 psig (1.379-10.34 bar). Los productos gaseosos de combustión pasan a y a través de la boquilla convergente/divergente y emergen desde la boquilla a una velocidad del orden de 500 a 5000 pies por segundo (fps, por sus siglas en inglés) (152.4 a 1524 m/s) y preferiblemente una velocidad de 2000 a 4000 fps (609.6-1219 m/s). La temperatura de esta corriente es comúnmente de 3500°F a 5000°F (1927-2760°C). Los sólidos alimentados a través del tubo 17 al conducto 12 pueden ser cualesquiera que sean capaces de participar en cualquier reacción química o efecto físico al alcanzar y entrar en contacto con el material objetivo deseado (es decir, la capa de escoria y/o la mezcla de escoria y el metal fundido y/o el baño de metal fundido). Los ejemplos de sólidos incluyen los materiales que proporcionan carbono en forma elemental y/o muy reducida, como carbón y coque; otros reactivos sólidos, como cal; los materiales que son reactivos o inerte, como sílice, compuestos metálicos alcalinos o alcalinotérreos que incluyen silicato de sodio, cloruro de sodio, silicato de potasio, cloruro de potasio, óxido de sodio, óxido de potasio, óxido de magnesio, cloruro de magnesio u otros haluros y similares. Los sólidos preferidos incluyen los materiales que contienen carbono (como carbón, coque de petróleo y similares), cal y polvo del horno EAF.

Los sólidos están preferentemente en forma particulada, que oscilan en hasta 2 mm de tamaño de partícula. Los sólidos se transportan a y a través del tubo 17 al conducto a través del uso de un mecanismo adecuado como un mecanismo de rotoalimentación. Los expertos en este campo reconocerán los muchos mecanismos conocidos y comercialmente disponibles que pueden alimentar tales materiales a través de un tubo de alimentación como el tubo 17, a un dispositivo como el inyector 1. Los sólidos pueden alimentarse en combinación con un gas de transporte como aire o nitrógeno. Los sólidos se alimentan a un índice que está comúnmente en el intervalo de 50 Ib/minuto a 300 Ib/minuto (0.37-2.26 kg/s) por inyector, teniendo en cuenta que varios inyectores pueden instalarse en un EAF, dependiendo del material que se requiere para inyección, así como del tamaño del proceso de lotes que aprovecha los sólidos, donde es una cierta cantidad de material se procesará.

Los sólidos desde el tubo 17 y la corriente gaseosa desde la boquilla 26 se combinan, y fluyen como una corriente combinada a través del conducto 12 y fuera del extremo 29 del conducto 12.

El inyector 1 se enfría a lo largo de toda su longitud para mantener la integridad no solo de los diferentes miembros, sino también de las juntas aislantes en las articulaciones. El circuito de agua de enfriamiento, si se emplea, preferiblemente tiene una bomba centrífuga para aumentar la presión. Comúnmente, el caudal de agua a través del inyector 1 es de aproximadamente 40-45 galones por minuto (151.4-170.3 l/min).

El diseño de la boquilla convergente-divergente también permite alcanzar las condiciones de presión negativa estática en la entrada de sólidos 30 en el conducto bajo las operaciones normales de chorro de llama. El grado de la presión negativa en este lugar depende del índice de combustión del quemador para un diseño específico de boquilla. Las condiciones de presión negativa son esenciales, ya que tienen una influencia positiva en el flujo de sólidos desde el alimentador de sólidos al inyector, así como una medida protectora de seguridad que previene el flujo inverso de los gases calientes desde el inyector al alimentador de sólidos a través de la manguera que transporta los sólidos.

El dispositivo puede operarse a diferentes índices de combustión del quemador para un diseño específico de boquilla, cada uno correspondiente a una presión asociada de la cámara de combustión. A medida que aumenta el índice de combustión, también la presión de la cámara de combustión así como la propulsión resultante generada por el chorro de llama. El rendimiento del dispositivo hacia la aceleración de partículas se descubrió como notablemente dependiente de la longitud del conducto, destacando de tal modo el tiempo de residencia de las partículas en contacto con el gas de la propulsión dentro del conducto. El tiempo de residencia más largos en virtud de los conductos más largos promueven el mayor grado de intercambio de impulso entre la fase gaseosa y las partículas. Sin embargo, una vez las partículas alcancen sus velocidades terminales bajo estas condiciones, un mayor contacto con la fase gaseosa no garantiza ningún aumento significativo de la velocidad. Por lo tanto, el continuo aumento de la longitud del conducto alcanza un punto más allá del cual no hay ningún beneficio adicional en términos de velocidad de la corriente combinada.

La presión de la cámara de combustión del diseño actual puede operarse flexiblemente entre 20-100 psig (137.9-689.5 kPa) para un diseño específico de boquilla convergente-divergente dependiendo del nivel de propulsión necesaria. La operación a mayores presiones de la cámara usando un combustible gaseoso como gas natural generalmente está limitada por la presión de suministro. Por lo tanto, en las ubicaciones donde la presión del suministro de gas natural no es suficiente, otras etapas deberían realizarse, como alterar proporcionalmente el diseño de la boquilla para mantener la cantidad requerida de propulsión, o agregar compresión mediante un compresor.

La presente invención es particularmente útil para inyectar los sólidos a los baños líquidos, como los baños de metal fundido como los que están presentes en los hornos de acero que incluyen los hornos de arco eléctrico. El material carbonoso como carbón y/o coque puede propulsarse al metal fundido, incluso a través de una capa de escoria que está convencionalmente presente en la superficie del metal fundido.

La presente invención proporciona muchas ventajas, incluyendo estas: La aceleración de los particulados reactivos sólidos a los índices de alimentación en exceso de 50 Ib/minuto (0.37 kg/s) en los regímenes de transporte de fase densa a velocidades suficientemente altas para facilitar el transporte a los objetivos sobre distancias superiores a 5 pies (1.52 m) empleando un chorro de llama supersónico de oxígeno-combustible.

El control del impulso de partículas en virtud del control de la propulsión impartida por el chorro de llama o la cantidad de combustión del oxígeno-combustible.

El control de la carga de masa de partículas en el flujo bifásico mediante la regulación de la cantidad de gas caliente de propulsión generado para acelerar un cierto índice de inyección del reactivo particulado.

Puede usarse como un dispositivo de fundición/corte de desechos en el campo cercano del chorro al alterar la química del chorro de llama.

Puede emplearse como un quemador de oxígeno-combustible sólido que usa las reacciones de combustión de una corriente de oxígeno (a temperatura ambiente) con una corriente de combustible sólido que experimenta la activación térmica y química in situ.

Puede emplearse para transportar los reactivos sólidos para la reacción sobre una zona de reacción de largo alcance mediante la utilización de la capacidad de generación de propulsión variable del dispositivo como un dispositivo de suspensión de carbón en las estufas de hierro esponjoso.

Mejora las velocidades de las partículas para mayores capacidades de penetración a modo de minimizar el efecto de las fuerzas aerodinámicas de dispersión. El mantenimiento de la trayectoria y un tiempo mínimo de vuelo dentro de la atmósfera del horno son ventajas importantes en este sentido.

Las capacidad de reacción mejoradas del reactivo químico precalentado con su traslado a las zonas de reacción que pueden encontrarse en las proximidades o a varios diámetros hacia abajo del dispositivo.

La química de llama del quemador puede modificarse para generar un chorro de oxígeno a alta temperatura, si es necesario, que posteriormente podría utilizarse para otros fines que requieren las capacidades de reacción química con el oxígeno.

La combustión del quemador y por lo tanto, la generación de la propulsión y el impulso de las partículas pueden controlarse.

Mayor propulsión específica del medio de propulsión. En otras palabras, la propulsión generada por unidad de masa del gas de propulsión es mucho mayor usando el presente método de combustión de oxigeno-combustible en comparación con un medio de propulsión frío.

Un similar o mayor grado de aceleración de partículas es posible usando una menor cantidad del gas de propulsión caliente (mayor carga de masa de partículas en la corriente bifásica) en comparación con los métodos neumáticos comunes que usan un medio de propulsión frío.

Esta invención evita los inconvenientes de otros medios neumáticos que emplean el aire como el medio de propulsión, que tienen que pagar un precio por los compresores de aire, así como los costos que representan los requerimientos energéticos para calentar el aire de propulsión frió de la temperatura ambiente a la temperatura del horno. Además, el nitrógeno del aire podría causar problemas de limpieza de acero.

La capacidad de controlar la combustión de las partículas reaccionantes de reactivo sólido, si son combustibles, al alterar la cantidad de gas reactivo caliente disponible por unidad de masa del reactivo sólido. Así, esta invención puede usarse para inyectar los reactivos particulados sólidos al reducir la cantidad de oxigeno libre presente en la corriente de gas de propulsión caliente. Alternativamente, la invención puede usarse para quemar el reactivo sólido como un combustible si el calor adicional es necesario en el horno.

La corriente combinada precalentada de gas-sólidos es menos probable que arrastre los gases calientes del horno debido a las menores diferencias de densidad, mejorando así la compacidad/coherencia de la corriente bifásica. Por otro lado, el uso de un medio de propulsión frío está en desventaja desde esta perspectiva.

La minimización de las preocupaciones de bloqueo de la salida de barril del inyector planteadas debido a las salpicaduras del metal líquido de escoria debido a la presencia de un chorro de llama supersónico de oxígeno-combustible de alta temperatura y de alto impulso.

La inyección mejorada y la capacidad reactiva de la corriente que contiene los sólidos combinados con el baño líquido causa la iniciación temprana del espumado estable de la escoria. Esto podría tener repercusiones potenciales sobre el rendimiento del proceso y disminuir el consumo de energía eléctrica.

La capacidad de usar los sólidos que podrían ser una corriente residual de proceso común (polvo de EAF reciclado) o una corriente de reactivo químico que podría participar en una reacción química con un reactivo objetivo (una fundición o una corriente gaseosa) con un beneficio posterior del proceso.

La inyección de alta velocidad también ayuda en la eficiencia mejorada de la inyección de particulados, lo cual da lugar a menos transporte de los sólidos al tubo de escape del horno.

Otros beneficios de la invención, incluyen: El efecto reducido de los fenómenos de turbulencia al dividir la corriente de sólidos en comparación con los métodos de inyección de polvo tradicionales.

Las panículas de carbono precalentadas podrían mejorar la cinética de reacción con la escoria de FeO si se controla la reacción química.

Podría conducir a la pérdida de rendimiento reducido en términos de escoria final FeO.

Podría reducir la pérdida de carbono sin reaccionar a través de la escoria (arrastre) El chorro de llama supersónico puede precalentar y fundir los desechos en las proximidades del dispositivo.

Restablece una capa de escoria espumosa deseado después de la interrupción del proceso.

Mayor eficacia de inyección de carbono, menor pérdida de carbono a través del cuarto orificio.

La reducción en el consumo de energía eléctrica y reduce el desgaste refractario debido al mejor espumado de escoria. Útil para la carburación repetida del baño del metal fundido, si es necesario.

Claims (5)

REIVINDICACIONES

1. El aparato que comprende (A) una cámara de combustión que tiene el primer y el segundo extremo opuesto, (B) un quemador dentro de dicha cámara de combustión en uno de dichos extremos opuestos, y las entradas para el combustible y el oxidante a dicho quemador fuera de dicho aparato; (C) una boquilla con una entrada y una salida, donde la entrada está en el otro de dichos extremos opuestos de dicha cámara de combustión, (D) un conducto con un extremo cerrado alrededor de la salida de dicha boquilla y un extremo descendente abierto, y (E) un tubo de alimentación que tiene una entrada fuera de dicho aparato y una salida en dicho conducto entre los extremos cerrados y abiertos de dicho conducto donde dicha cámara de combustión, dicha boquilla y dicho conducto son coaxiales.

2. Un método, que comprende (A) alimentar el combustible y el oxidante en la cámara de combustión del aparato de acuerdo con la reivindicación 1 a través de las respectivas entradas del mismo y quemar dicho combustible y oxidante en dicha cámara de combustión para producir una corriente de gas caliente que comprende los productos de dicha combustión cuya corriente pasa a través de dicha boquilla a dicho conducto, y (B) alimentar los sólidos de particulados a través de dicho tubo alimentador a dicho conducto e ingresar dicho sólidos en dicha corriente de los productos de combustión para formar una corriente mezclada que pasa fuera del extremo abierto de dicho conducto.

3. Un método de inyección de sólidos a un horno de arco eléctrico, donde el horno de arco eléctrico contiene un baño de metal fundido y una capa de escoria sobre el baño de metal fundido y donde hay una capa que comprende una mezcla de escoria y de metal fundido entre el baño de metal fundido y la capa de escoria, el método comprende las etapas de llevar a cabo el método de la reivindicación 2 para producir una corriente de alta velocidad de dichos sólidos mezclados con dicho gas, e inyectar dicha corriente hacia el baño de metal fundido a una velocidad de tal manera que la corriente penetre en la capa de escoria, o a través de la capa de escoria en dicha mezcla de escoria y de metal fundido, o a través de la capa de escoria y a través de dicha mezcla en la superficie del baño de metal fundido.

4. Un método de inyección de sólidos en un horno, el método comprende las etapas de llevar a cabo el método de la reivindicación 2 para producir una corriente de alta velocidad de dichos sólidos mezclados con dicho gas e inyectar dicha corriente en dicho horno.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4, donde dicho horno contiene metal fundido y dicha corriente penetra la superficie de dicho metal fundido.