MX2014015299A - Dispositivo para recuperar calor y humos de escoria que resulta del ciclo de produccion del acero. - Google Patents
Dispositivo para recuperar calor y humos de escoria que resulta del ciclo de produccion del acero.Info
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Abstract
Se describe un dispositivo para recuperar calor y humos de escoria que resulta del ciclo de producción del acero que permite que el calor emitido por la escoria durante el enfriamiento se use sin la necesidad de recolectar la escoria en tinas que después deben transportarse a la superficie de enfriamiento y volcarse para descargar la escoria; al mismo tiempo, este dispositivo permite que los humos, y consecuentemente el calor y los contaminantes que la escoria emite durante el volcado y el tiempo sobre la superficie de enfriamiento, se transporten y traten.
Description
DISPOSITIVO PARA RECUPERAR CALOR Y HUMOS DE ESCORIA QUE
RESULTA DEL CICLO DE PRODUCCIÓN DEL ACERO
MEMORIA DESCRIPTIVA
La acería y las industrias del hierro y el acero activas en la producción de acero con procedimientos de horno electrico o de ciclo integral producen grandes cantidades de escoria básica fluida durante la fase de refinación de acero líquido, debido a la adición de los agentes de escorificación introducidos previamente en el horno. Esta escoria se estratifica sobre el baño de acero fundido debido al efecto del peso específico inferior y se elimina por medio de la operación de escorificación, la cual se realiza al final de la fundición. Esta fase de escorificación consiste en inclinar el horno desde el lado opuesto hacia el lado de golpe que favorece el vertido de la escoria en una tina.
La tina que recolecta la escoria de la fundición se coloca sobre una carretilla o sobre el suelo en el orificio de escorificación. Al final de la fundición, la carretilla se opera manualmente por parte de los operadores del horno y se desliza sobre rieles adecuados hasta la vecindad de la caja en donde el operador de grúa de la grúa de carga puede levantar la tina y vaciarla, o, usando las carretillas de inflexión de tina, la tina se levanta desde debajo del horno, se transporta y se deposita en la caja de enfriamiento.
La escoria permanece en la caja de escorificación por varias
horas, si no es que días, antes de recolectarse y transportarse al área de almacenamiento.
La producción de escoria explotada desde el horno durante cada fundición es, en porcentaje, entre 12 % y 16 % de la cantidad de acero líquido procesado con el procedimiento de fundición: por ejemplo, a partir de un horno con una capacidad de 250 t de acero una cantidad de escoria que varía entre 30 y 40 toneladas se explota en cada fundición.
Esta escoria se explota y recolecta en tinas que usualmente son transportadas fuera de la acería hacia áreas al aire libre para enfriamiento a la intemperie y en algunos casos enfriamiento con chorros de agua. La escoria enfriada se envía al área de almacenamiento y despues a las fases de procesamiento subsecuentes.
En el procedimiento descrito, la escoria contenida en las tinas tiene una temperatura de aproximadamente 1, 100/1, 200 °C. Consecuentemente, con la recolección y el procedimiento de enfriamiento descritos, una gran cantidad de energía en la forma de calor se dispersa en el aire.
También se debe considerar que, durante el enfriamiento, la escoria libera cantidades no despreciables de contaminantes, y que varios estudios realizados por expertos en el sector han demostrado que el descenso rápido de la temperatura de la escoria limita las emisiones dañinas.
Con el paso de los años se han desarrollado métodos y dispositivos para recuperar calor de la escoria a partir del procesamiento de
acero, como, por ejemplo, los descritos en las patentes JP 55 132150 U, JP 53 14983 y JP 54 139002 U.
En general, el calor de la escoria se recupera en dispositivos conocidos explotando la escoria tomada del horno y contenida en una tina sobre una superficie que a su vez transmite el calor a otros dispositivos, como, por ejemplo, tubos en los que fluye agua o aire, los cuales se calientan y se re-usan.
Los sistemas conocidos para recuperar calor de la escoria a partir del procesamiento del acero tienen varios inconvenientes que limitan la difusión y la idoneidad, como, por ejemplo:
- la descarga de la escoria fundida de alta temperatura del horno hacia la caja de enfriamiento por medio de tinas; esta operación tiene un alto grado de riesgo para los operadores y costos considerables debido a la necesidad de usar medios especialmente equipados para el transporte y el volcado de de los crisoles.
- la dificultad de obtener una superficie de la escoria descargada desde la tina hacia la caja de enfriamiento que no sea muy espesa y que sea lo suficientemente uniforme con un incremento considerable en los tiempos de enfriamiento y enfriamiento no uniforme de la escoria;
- dispersión de una cantidad significativa de calor de la escoria durante la transferencia en la tina, cuando se vierte en la caja de enfriamiento y en el procedimiento normal de intercambio de calor con el aire;
- la imposibilidad o dificultad de canalizar los humos emitidos por
la escoria durante el tiempo de enfriamiento con la dispersión consecuente en el aire de sustancias contaminantes.
Una primera meta de esta invención es la recuperación, para uso subsecuente, del calor emitido por la escoria que deja el horno sin la necesidad de recolectar la escoria en tubos que se deben transportar hacia la superficie de enfriamiento y se vuelcan ahí para depositar la escoria;
una segunda meta de esta invención es la de transportar y tratar los humos y, consecuentemente, el calor y los contaminantes que la escoria emite durante el volcado y el tiempo sobre la superficie de enfriamiento;
una tercera meta de esta invención es la de proporcionar un sistema para recuperar calor de la escoria de un horno para la producción de acero que permite la descarga directa de la escoria a la temperatura de escorificación directamente sobre la superficie de enfriamiento del sistema; de este modo, el calor a recuperar está a una temperatura máxima y la escoria se vuelca sobre la superficie de enfriamiento a la temperatura máxima en un estado casi líquido y tiende a depositarse uniformemente sobre la superficie completa con un pequeño grosor, garantizando un enfriamiento rápido y máxima recuperación de calor en un tiempo muy corto.
De acuerdo con esta invención, estas metas se logran por medio de un dispositivo formado por:
- un plano de escoria, sobre el cual cae la escoria incandescente, elevado con respecto al suelo, que comprende una base cerrada sobre tres lados por medio de paredes y unido al suelo por medio de un elemento frontal
en pendiente; la base y las paredes preferiblemente están hechas de un sándwich de láminas de acero fuerte que comprenden dos láminas de acero colocadas una frente a la otra, hechas de acero u otro material similar, espaciadas por medio de elementos adecuadamente conformados para crear, en el espacio entre las dos láminas de acero, una serie de ductos; el espacio entre las dos láminas de acero y/o los ductos que resulta de los elementos del espaciador permiten la circulación de un fluido como, por ejemplo, aire que se calienta por medio del calor de la escoria incandescente presente sobre la base;
- dos transportadores de aire aislados ubicados por arriba de los bordes superiores de las paredes derecha e izquierda del plano de escoria, en las salidas de los ductos presentes sobre los lados de las paredes anteriormente mencionadas entre las láminas de acero internas y externas; uno de los ductos es para succión y el otro es para suministro, y colaboran en la circulación del aire u otro fluido en los ductos, usando el empuje de un ventilador centrífugo, incrementando así la recuperación de calor de la escoria;
- una capucha de succión, por ejemplo, con una forma de pirámide truncada, ubicada por arriba del plano de escoria y adyacente a las paredes derecha, izquierda y posterior, equipada con una puerta frontal que se puede abrir y una ventana de succión posterior; la parte superior de la capucha está equipada con una abertura, que tiene una forma adecuada para el tipo particular de horno, sellada con el techo para prevenir la dispersión de
humos y calor, a traves de los cuales la escoria que viene del ciclo de procesamiento de acero se descarga sobre la base del plano de escoria; la salida de la ventana de succión posterior está conectada con un tubo de succión en el que los humos calientes se transportan hacia el siguiente procesamiento sin dispersión en la atmósfera y permitiendo una recuperación de calor adicional;
- uno o más intercambiadores de calor de agua ubicados en las paredes de la capucha, preferiblemente sobre las paredes laterales, por medio de los cuales el calor emitido por la escoria se recupera por irradiación, generando la elevación súbita de la temperatura del agua y optimizando la recuperación de calor.
El dispositivo de conformidad con esta invención, hecho de los componentes descritos anteriormente, se posiciona debajo del horno de la acería en la abertura de escorificación de tal manera que la escoria se vierta directamente a través de la abertura presente en la parte superior de la capucha sobre la base del plano de escoria; la escoria, a una temperatura de aproximadamente 1500 °C cae sobre el plano de escoria y siendo sustancialmente líquida se distribuye sobre el plano completo de una manera uniforme.
El calor emitido por la escoria dentro de la capucha cerrada calienta el aire que circula dentro de los ductos presentes en las paredes laterales del plano de escoria, a través del lado de succión y los ductos de suministro, y calienta el agua que circula en los intercambiadores de calor
presentes en las paredes laterales de la capucha. El ducto de succión de humos previene la dispersión en la atmósfera y permite el tratamiento y enfriamiento con obvias ventajas para reducir la contaminación y el calor.
La pared frontal de la capucha que se puede abrir permite la eliminación de la escoria enfriada usando medios especiales.
El dispositivo de conformidad con esta invención se describe más adelante en una modalidad no limitante por medio de un ejemplo con referencia a los dibujos acompañantes, en los que:
- la Figura 1 muestra una vista axonometrica del dispositivo para recuperar calor de la escoria resultante del ciclo de producción del acero de conformidad con esta invención;
- la Figura 2 muestra una vista en planta del dispositivo de conformidad con esta invención;
- la Figura 3 muestra una vista lateral, con algunas partes en sección transversal, del dispositivo de conformidad con esta invención;
- la Figura 4 muestra una vista frontal del dispositivo de conformidad con esta invención;
- la Figura 5 muestra una vista lateral esquemática del dispositivo de conformidad con esta invención. Con referencia a los dibujos anteriormente mencionados, el dispositivo para recuperar calor de la escoria que resulta del ciclo de producción del acero de conformidad con una modalidad no limitante mostrada por medio de un ejemplo comprende un plano de escoria (1) sobre el que se coloca la escoria (6) directamente del horno; el plano de escoria (1)
es superior al nivel del suelo y está cerrado sobre los lados derecho e izquierdo y sobre el fondo por medio de paredes (2, 3, 4), el lado frontal está unido al suelo por medio de un plano inclinado (5) que permite que los medios mecánicos eliminen la escoria fría; el plano de escoria (1) comprende dos planos de lámina de acero (7, 8) posicionados uno frente al otro y mantenidos integrales entre sí y adecuadamente espaciados a aproximadamente 20 cm, usando elementos o vigas en forma de caja que crean una serie de ductos para el paso del aire forzado por medio de una turbina (no se ilustra); la misma teenica de construcción del plano de escoria (1) se adopta para las paredes derecha e izquierda (2, 3) que están hechas con una lámina de acero interior (9) y una lámina de acero exterior (10) mantenidas a una distancia adecuada de aproximadamente 20 cm por medio de elementos o vigas en forma de caja que crean una serie de ductos (11) que se unen con los presentes en el plano de escoria (1) y que permiten la circulación del aire en el plano de escoria (1) y en las paredes (2, 3).
La cara superior de las paredes laterales derecha e izquierda (2 y 3) en la que los ductos de aireación (11) conducen hacia afuera está unida con transportadores (12 y 13), uno para el suministro preferiblemente conectado con una turbina no mostrada y uno para succión a través de la cual el aire caliente se transporta para uso sucesivo.
Las láminas de acero del plano de escoria (1), de las paredes laterales (2, 3, 4) y de los elementos o vigas espaciadores en forma de caja deben tener un grosor y una fuerza tales que soporten el peso de la escoria
que se vierte sobre y de los medios que transitarán sobre el plano de escoria para eliminar la escoria cuando se enfría.
Por arriba del plano de escoria (1) sobre el lado dentro de las paredes laterales (2, 3, 4) y dentro de las salidas de los ductos de aireación (11) y de los transportadores (12 y 13) existe una capucha de succión de circuito cerrado (14), preferiblemente con una forma de pirámide truncada, hecha de acería de peso ligero y aislada externamente.
La capucha (14) está equipada con una abertura superior (18), adecuadamente sellada con el techo, a través de la cual la escoria a una temperatura de aproximadamente 1500 °C, y por lo tanto en un estado semi-líquido, se descarga directamente del horno sobre el plano de escoria (1).
La capucha (14) está equipada con una puerta frontal (15) que se puede abrir para permitir la entrada de medios mecánicos adecuados para la eliminación de la escoria fría (6); en la parte superior del lado posterior, la capucha (14) está equipada con una ventana (16) a la cual está conectado un ducto (17) a través del cual los humos y el calor eliminados por la escoria incandescente (6) se transportan para tratamiento y enfriamiento.
Sobre las paredes interiores de la capucha, preferiblemente sobre las paredes laterales, existen uno o más intercambiadores de calor de agua (19 y 20) por medio de los cuales el calor emitido por la escoria (6) se recupera por irradiación, causando la elevación rápida de la temperatura del agua, optimizando así la recuperación de calor, el cual se puede usar después.
Como ya se mencionó, el dispositivo para recuperar calor de la escoria resultante del ciclo de producción del acero se posiciona directamente debajo del horno de la acería, de tal manera que la escoria se descarga directamente sobre el plano de escoria (1), la escoria caliente, a aproximadamente 1500 °C, se coloca uniformemente sobre el plano de escoria (1) evitando la creación de capas gruesas de escoria, lo cual, al contrario, ocurre con el volcado en las tinas en el que la escoria tiene una temperatura inferior, en la que el enfriamiento no es uniforme ni rápido y la recuperación de calor es indudablemente pobre, volviendolo inútil.
El calor emitido por la escoria (3) dentro de la capucha cerrada y aislada (14) calienta el agua que circula en los intercambiadores de calor (19 y 20), calienta el aire que circula de manera forzada dentro de los ductos (11) y el ducto de succión de humos (17) previene la dispersión de calor y contaminantes en la atmósfera.
La pared frontal (15) de la capucha que se puede abrir automáticamente permite la descarga de la escoria enfriada (6) usando medios especiales y sin algún riesgo para los operadores, a diferencia de la situación actual, con el movimiento de las tinas que contienen la escoria a una temperatura de aproximadamente 1000/1500 °C.
El dispositivo para recuperar calor de la escoria que resulta del ciclo de producción del acero se puede hacer al tamaño adecuado para el horno que debe usarlo y un tamaño promedio puede ser de aproximadamente 12.5 m de longitud por 10.5 m de ancho.
Claims (10)
1.- Un dispositivo para recuperar calor y humos de escoria de procedimiento, caracterizado en que el dispositivo puede estar asociado con un sistema de procesamiento/producción del cual recibe escoria incandescente, el dispositivo comprende: - un plano de escoria (1) sobre el cual cae la escoria incandescente, delimitado por paredes laterales, el plano de escoria (1) y las paredes laterales comprenden láminas de acero (9 y 10), las láminas de acero están posicionadas una frente a la otra y espaciadas entre sí por medio de elementos espaciadores que pueden crear, entre las láminas de acero (9 y 10), una pluralidad de ductos (11) a través de los cuales circula el aire; - un número predeterminado de transportadores aislados con aire (12 y 13) asociados con al menos una pared lateral en la salida de los ductos (11), al menos uno de los transportadores introduce aire en los ductos (11) y al menos un transportador succiona aire de los ductos (11), los transportadores permiten la circulación de aire en los ductos (11), el cual se calienta debido al calor emitido por la escoria incandescente (6) presente sobre el plano de escoria (1) y - una capucha de succión (14) ubicada por arriba del plano de escoria (1), la capucha (14) tiene una puerta frontal (15) que se puede abrir, una ventana de succión posterior (16) conectada con un ducto de succión (17) y una abertura superior (18) a través de la cual la escoria incandescente (6) se descarga sobre el plano de escoria (1).
2.- El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende un número predeterminado de intercambiadores de calor de agua (19, 20) ubicados sobre las paredes internas de la capucha (14) para la recuperación por irradiación del calor emitido por la escoria incandescente (6).
3.- El dispositivo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque los intercambiadores de calor (19, 20) están ubicados sobre las paredes laterales internas de la capucha.
4.- El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque tambien comprende medios para el tratamiento térmico, y preferiblemente para el enfriamiento de humos producidos por la escoria incandescente (6) y succionados a través de la ventana de succión (16), del ducto de succión (17).
5.- El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque también comprende medios para el tratamiento y supresión de componentes contaminantes contenidos en los humos producidos por la escoria incandescente (6).
6.- El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque los elementos espaciadores son elementos en forma de caja.
7.- El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque los elementos espaciadores son vigas.
8.- El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque los elementos espaciadores son elementos tubulares.
9 - El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque las paredes de la capucha (14) están aisladas.
10.- El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la capucha (14) está hecha de acería de peso ligero.
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