BRPI0618679A2 - sistema de ventilação de forno de coque controlado centralmente para ar primário e secundário - Google Patents
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Abstract
SISTEMA DE VENTILAçãO DE FORNO DE COQUE CONTROLADO CENTRALMENTE PARA AR PRIMáRIO E SECUNDáRIO. A presente invenção refere-se a um dispositivo de ventilação para fornos de coque de não recuperação, o dito dispositivo de ventilação consistindo em pelo menos um orifício de ventilação através da parede ou interiores integrados, por exemplo uma porta de forno de coque, e conectan- do o interior do forno com a atmosfera exterior circundando o dito forno e em que o dito orifício de ventilação pode ser fechado inteiramente ou parcialmente por meio de um elemento de travamento. Dois elementos de travamento ou mais são acoplados um no outro por pelo menos um elemento de acoplamento mecânico prendendo o dito elemento de acoplamento nos ditos elementos de travamento diretamente ou por meio de uma alavanca, e em que cada elemento de acoplamento é conectado a pelo menos um elemento de ajuste central tal que os ditos elementos de travamento podem ser movidos, sendo possível que os orifícios de ventilação relevantes sejam fechados, completamente abertos ou movidos em qualquer posição intermediária. Idealmente este elemento de acoplamento deve ser uma corrente ou uma haste de parafuso.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE VENTILAÇÃO DE FORNO DE COQUE CONTROLADO CENTRALMENTE PARA AR PRIMÁRIO E SECUNDÁRIO".
A presente invenção refere-se a um dispositivo e um método para suprir ar de combustão para a combustão de gás de coqueificação em câmaras de fabricação de coque de fornos de coque construídos em cons- trução do tipo plana e dispostos como uma fileira de fornos de coque para o assim chamado processo de recuperação por calor ou não recuperação. Es- te dispositivo pelo menos compreende um orifício de ventilação para cada câmara de fabricação de coque, o dito orifício de ventilação se estendendo através da porta do forno de coque relevante ou sua parede circundando-a, bem como orifícios de ventilação para suprir ar secundário para dentro dos condutos de aquecimento. Um elemento de travamento suportado livremente é fornecido em cada orifício de ventilação.
Todos os elementos de travamento são mecanicamente conec- tados a pelo menos um elemento de ajuste, controlado e acionado a partir de um ponto central. O elemento de ajuste atua continuamente os elementos de travamento dependendo da demanda por ar de combustão na câmara de fabricação de coque. A conexão mecânica de cada elemento de travamento individual com o elemento de ajuste central pode ser efetuada separadamen- te, em que especialmente a posição de partida de cada elemento de trava- mento individual no começo do processo de fabricação de coque da câmara de fabricação de coque pertinente pode ser ajustada de modo independente dos outros elementos de travamento das câmaras de fabricação de coque adjacentes.
O aquecimento de fornos de recuperação por calor é usualmente realizado por combustão de gás emitido na fabricação de coque. A combus- tão é controlada de tal maneira que parte do gás acima da carga de carvão queima com o ar primário na câmara de forno. Este gás queimado parcial- mente é alimentado através de canais que são também desenhados como "tubos de descenso" para os condutos de aquecimento na única câmara de forno e completamente queimado pela adição de ar de combustão adicional, que é chamado de ar secundário.
Dessa maneira, o calor é diretamente suprido a partir de cima e indiretamente a partir do fundo para a carga de carvão, assim recebendo um impacto positivo na taxa de coqueificação e, desse modo, na taxa de de- sempenho de fornos de coque. Para executar o método é exigido avaliar exatamente e controlar variavelmente o ar primário e secundário suprido por todo o tempo de carbonização que pode levar de 20 a 96 horas. Os fornos de coque de recuperação por calor e não recuperação, na construção do tipo plana, são amplamente descritos em descrições da técnica anterior. Por e- xemplo, é feita referência a US 4.344.820, US 4.287.024, US 5.114.542, GB 1 555 400 ou CA 2 052 177 C.
De acordo com o estado convencional da técnica na tecnologia, o ar primário é sugado da atmosfera através de orifícios nas portas. O ar secundário é sugado através dos orifícios perto dò chão e conduzido através de canais dentro de condutos de aquecimento que principalmente se esten- dem horizontalmente sob a câmara de forno de coque. Os orifícios para o ar primário e secundário são tanto abertos permanentemente quanto fornecidos com abas desenhadas para ajustar a quantidade de ar a ser aspirado.
Como as fileiras do fornos de coque são muito dispendiosas, e desde que usualmente prevalece uma temperatura muito alta nas mesmas, e porque um desenvolvimento sério de poeira pé encontrado, somente abas de ventilação manualmente ajustáveis são descritas na tecnologia da técnica anterior. A Patente U.S. N- 5.928.476 descreve tal fileira de fornos de coque, em que três orifícios manualmente operáveis são fornecidos em cada porta de forno de coque, em que ou na frente dos quais uma placa, ou disco, a- daptada à seção transversal do orifício e suportada em um eixo central, está disposta. Estas abas de orifício pode ser variadas em sua posição manual- mente através de alavancas.
Na prática, no entanto, se torna evidente que a variação exigida na quantidade de ar primário e secundário por todo o tempo de carbonização é efetuada com um ajuste manual somente em casos muito isolados e que o ajuste dependente de tempo ideal é assim decididamente não obtido. Além do mais, a operação manual implica em ônus sério para a saúde do operador.
Agora, portanto, é o objetivo desta invenção remediar as defici- ências descritas em uma maneira econômica e assegurar um suprimento otimizado de ar primário e/ou ar secundário. A segurança operacional deve ser garantida mesmo com temperaturas usualmente altas, e impurezas pe- sadas.
Esta invenção soluciona esta tarefa fornecendo um dispositivo para suprir ar de combustão para a combustão de gás de coqueificação em câmaras de fabricação de coque de fornos de coque, construídos em cons- trução do tipo plana e dispostos como uma fileira de fornos de coque, em que o dispositivo de ventilação consiste em pelo menos um orifício de venti- lação para cada câmara de fabricação de coque, o dito orifício de ventilação se estendendo através da porta de forno de coque relevante ou através de sua parede circundando-a, e em que um elemento de travamento livremente suportado é fornecido para cada orifício de ventilação, em que:
- todos os elementos de travamento destes orifícios de ventila- ção são mecanicamente conectados a pelo menos um elemento de ajuste, controlado e acionado a partir de um ponto central,
- os elementos de travamento devem ser atuados por meio do dito elemento de ajuste dependendo da demanda por gás de combustão na
câmara de fabricação de coque,
- a conexão mecânica de cada elemento de travamento individu- al com o elemento de ajuste central podem ser efetuada separadamente, em que especialmente a posição de partida de cada elemento de travamento individual no começo do processo de fabricação de coque da câmara de fa- bricação de coque pertinente, pode ser ajustada separada e independente- mente dos outros elementos de travamento das câmaras de fabricação de coque adjacentes.
A conexão entre o elemento de travamento e o elemento de a- juste como usado aqui abaixo deverá ser entendida por significar que ambos os elementos podem ser conectados um no outro em uma maneira destacá- vel através de um elemento de acoplamento, por exemplo uma alavanca, roldana de corda, corrente, braço de alavanca, etc. bem como combinações destes elementos.
Modalidades vantajosas estabelecem configurar o elemento de ajuste como uma corrente rotativa ou como um cabo de aço. Usando um eixo de parafuso como elemento de ajuste é outra modalidade adequada. Todos estes elementos de ajuste permitem uma atuação permanente em uma direção de movimento que é muito vantajoso para o processo total con- tínuo.
Além do mais, o dispositivo que incorpora esta invenção pode ser configurado em tal maneira que as placas de travamento são instaladas como elementos de travamento, as ditas placas de travamento sendo supor- tadas de tal maneira que quando atuadas pelo elemento de acoplamento elas são movidas principalmente em paralelo à porta do forno.
Para um fluxo direcionado de gás primário é vantajoso que o orifício de ventilação seja de um formato simétrico rotativo. Portanto, o uso de elementos de travamento configurados como placas de travamento colo- cadas em posição vertical e suportados em disposição vertical ou horizon- talmente rotativa em torno de um eixo central, é vantajoso.
Com uma modalidade aperfeiçoada adicional do dito dispositivo de ventilação, os elementos de travamento são formados por pelo menos duas facetas reciprocamente deslizáveis e sobrepostas, com ambas as face- tas expondo idealmente uma seção transversal poligonal e simétrica precisa ou quase circular quando parcialmente aberta. Portanto, não existe desvio de ar aspirado no orifício de ventilação e devido a velocidade de fluxo maior o ar aspirado é direcionado mais profundamente no espaço de forno.
Ainda um aperfeiçoamento avançado reside em configurar os elementos de travamento em formato cônico, com a ponta apontando para o interior do forno quando embutido. Esta modalidade pode ainda ser otimiza- da adicionalmente de tal maneira que o orifício de ventilação tem o mesmo ângulo de abertura ou maior que os elementos de travamento cônicos perti- nentes. Nesta modalidade do elemento de travamento para o dispositivo in- corporando esta invenção, o ar aspirado é turbilhonado para cima mínima- mente na área do elemento de travamento bem como na área do orifício de ventilação e formatado a um jato de gás independentemente do tamanho da seção transversal exposta.
Com um tamanho diferente de ângulos cônicos do orifício de ventilação e o elemento de travamento pode ser assegurado que impurezas que se acumulam no orifício de ventilação não impedem um fechamento completo do orifício de ventilação. O elemento de travamento cônico é movi- do por meio de uma estrutura de alavanca e/ou haste na direção longitudinal do orifício de ventilação de modo que um espaço de anel circular é exposto quando parcialmente aberto.
O dispositivo de ventilação pode ser ainda aperfeiçoado conec- tando o elemento de travamento com o elemento de ajuste de tal maneira que é automaticamente liberado do elemento de ajuste quando está na posi- ção final e quando o orifício de ventilação foi completamente fechado.
Esta invenção, além disso, compreende um dispositivo para su- prir ar de combustão em fornos de coque, em que o dispositivo de ventilação que incorpora esta invenção como descrito antes é implementado por uma de suas variantes de modalidade, com a seqüência do método sendo como descrito abaixo:
a) depois de descarregar e recarregar uma câmara de fabrica- ção de coque, os ditos elementos de travamento são movidos para a posi- ção de partida que representa a abertura completa ou quase completa do dito orifício de ventilação, e em que os ditos elementos de travamento são conectados ao elemento de ajuste central.
b) durante o tempo de carbonização, os elementos de travamen- to são atuados pelo elemento de ajuste central continuamente e principal- mente na mesma velocidade de meio ou freqüência de atuação de modo que os orifícios de ventilação são continuamente fechados.
c) mais tarde no fim do tempo de carbonização de uma câmara de fabricação de coque os elementos de travamento terão fechado comple- tamente os orifícios de ventilação desta câmara de fabricação de coque e podem ser liberados do elemento de ajuste. d) na descarga e recarga, o método é reiniciado novamente as- sumindo a etapa (a).
Uma variante aperfeiçoada deste método é que o elemento de travamento estando na posição final é automaticamente liberado do elemen- to de ajuste.
Em outra modalidade aperfeiçoada do processo incorporando esta invenção, pelo menos dois elementos de ajuste central são fornecidos, em que um elemento de ajuste atua os elementos de travamento para ar primário e em que o outro elemento de ajuste central atua os elementos de travamento para ar secundário. Por todo o tempo de carbonização, os dois elementos de ajuste são controláveis de modo completamente independente um do outro.
É vantajoso atuar um elemento de ajuste central continuamente e principalmente na mesma velocidade ou freqüência de atuação.
Esta invenção também inclui o uso do dispositivo de ventilação incorporando esta invenção em uma das variantes de modalidade delinea- das aqui acima com um método para fornecer ar de combustão em câmaras de fabricação de coque de fornos de coque construídos em construção do tipo plana e dispostos como uma fileira de fornos de coque.
Esta invenção é descrita por meio de três variantes de modali- dade exemplar ilustradas nas figura 1 a figura 3, com a invenção não sendo restrita àqueles exemplos de modalidades. A figura 1 mostra um forno de coque 1 em uma vista dianteira. Nesta área dianteira, o forno de coque 1 tem uma porta de forno de coque 2 na qual dois orifícios de ventilação 3 pa- ra ar primário são dispostos. Localizados abaixo da dita porta de forno de coque 2 e ilustrados por linhas pontilhadas estão os condutos de aquecimen- to 4 se estendendo sob o espaço do forno. Os orifícios de ventilação 5 para fornecer ar secundário dentro destes condutos de aquecimento 4 são dis- postos perto do fundo abaixo dos ditos condutos de aquecimento 4.
Além do mais, a figura 1 mostra os elementos de travamento 6 para os ditos orifícios de ventilação 3 do suprimento de ar primário e os ele- mentos de travamento 7 para os orifícios de ventilação 5 do suprimento de ar secundário. Cada elemento de travamento consiste principalmente em uma placa de travamento 9 e um braço de alavanca 10 e é suportado em um eixo 8 em torno do qual o dito elemento de travamento pode ser movido em movimento rotativo. Os braços de alavanca 10 dos ditos elementos de tra- vamento 6 são conectados em maneira destacável com uma corrente rotati- va 11 e os elementos de travamento 7 são conectados em uma maneira destacável com uma corrente rotativa 12.
Por um movimento contínuo da corrente 11, os elementos de travamento 6 são movidos em direção anti-horária em torno do ângulo α en- quanto os elementos de travamento 7 são movidos em direção horária em torno do ângulo β. As correntes são acionadas por meio dos elementos de ajuste central 13 e 14, respectivamente.
A figura 2 mostra a vista dianteira de dois fornos de coque 1 re- presentando uma fileira de fornos de coque principal como indicada pelas duas setas I e II. Estes dois fornos de coque 1 estão em estágio diferentes de carbonização de carvão. O forno de coque 1 mostrado no lado direito es- tá no estágio inicial de carbonização de carvão, e portanto os elementos de travamento dificilmente se sobrepõem aos orifícios de ventilação 3. Neste exemplo da modalidade, o braço de alavanca 10 é conectado por meio de uma corrente menor 15 na corrente rotativa 11. A disposição na áreas dos orifícios de ventilação 5 para ar secundário é análoga. Aqui, os elementos de travamento 7 e, respectivamente, seus braços de alavanca 10 são conecta- dos por meio de correntes menores 16 na corrente rotativa 12.
O suprimento de ar para o forno de coque 1 mostrado no lado esquerdo já foi completamente fechado, e o braço de alavanca 10 e a cor- rente 15, respectivamente, foram liberados da corrente rotativa 11. Os ele- mentos de travamento 7 para o controle de ar secundário do forno de coque 1 mostrados no lado esquerdo, estão em um estágio logo antes do fecha- mento, mas não estão ainda completamente fechados. Portanto, é bem- concebível que cada forno de coque 1 pode ser controlado de modo absolu- tamente individual a despeito de um controle central comum.
Uma variante de modalidade especial dos elementos de trava- mento 6 e 7 é ilustrada na figura 3. É mostrado neste desenho em seção um elemento de travamento simétrico rotativo 6 tendo uma cabeça de travamen- to 17 na forma de um cone truncado no qual uma haste de guia cilíndrica 18 é fixada. A haste de guia é firmemente conectada a uma ponte de mola 19 presa na dita porte de forno de coque 2. A haste de guia 18 é guiada em um tubo de guia 20 e conectada com sua extremidade traseira por meio de uma corrente pequena 15 na corrente rotativa 11. No começo do tempo de car- bonização, as molas da ponte de mola 19 são pré-tensionadas por expansão de modo que o orifício de ventilação 3 é aberto amplamente. Pelo movimen- to da corrente rotativa 11, a ponte de mola 19 é aliviada, o elemento de tra- vamento 6 é movido na direção da porta de forno de coque 2, e a cabeça de travamento 17 é introduzida no orifício de ventilação cônico 3. O pré- tensionamento deve ser escolhido tal que depois do alívio da corrente 15 e da ponte de mola 19, um fechamento completo do orifício de ventilação 3 é obtido. Listagem de Referência
1 forno de coque
2 porta de forno de coque
3 orifício de ventilação (ar primário)
4 condutos de aquecimento
5 orifícios de ventilação (ar secundário)
6 elementos de travamento (ar primário)
7 elementos de travamento (ar secundário)
8 articulação
9 placa de travamento
10 braço de alavanca
11 corrente (ar primário)
12 corrente (ar secundário)
13 elemento de ajuste
14 elemento de ajuste
15 corrente
16 corrente
17 cabeça de travamento
18 haste de guia
19 ponte de mola
20 tubo de guia
Claims (17)
1. Dispositivo de ventilação para suprir ar primário e secundário, para a combustão de gás de coqueificação em câmaras de fabricação de coque de fornos de coque, construídos em construção do tipo plana e dis- postos como uma fileira de fornos de coque, em que o dito dispositivo de ventilação consiste em pelo menos um orifício de ventilação para cada câ- mara de fabricação de coque, o dito orifício de ventilação se estendendo a- través da porta de forno de coque relevante ou através de sua parede cir- cundando-a, o dito dispositivo de ventilação além do mais compreendendo pelo menos um orifício de ventilação por câmara de fabricação de coque para ar secundário e em que elementos de travamento livremente suporta- dos são fornecidos para pelo menos parte dos ditos orifícios de ventilação, caracterizado pelo fato de que: - pelo menos parte dos elementos de travamento dos ditos orifí- cios de ventilação é mecanicamente conectada a um elemento de ajuste, controlado e acionado a partir de um ponto central, - os ditos elementos de travamento podem ser atuados por meio do dito elemento de ajuste dependendo da demanda por ar de combustão nas câmaras de fabricação de coque, - a conexão mecânica de cada elemento de travamento individu- al com o elemento de ajuste central pode ser efetuada individualmente, em que especialmente a posição de partida de cada elemento de travamento individual no começo do processo de fabricação de coque da câmara de fa- bricação de coque pertinente, pode ser ajustada separada e independente- mente dos outros elementos de travamento das câmaras de fabricação de coque adjacentes.
2. Dispositivo de ventilação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: pelo menos parte dos elementos de travamento para ar primário é mecanicamente conectada a um elemento de ajuste e em que pelo menos parte dos elementos de travamento para ar secundário é mecanicamente conectada a outro elemento de ajuste.
3. Dispositivo de ventilação de acordo com qualquer reivindica- ção precedente 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que: o elemento de ajuste é uma corrente rotativa.
4. Dispositivo de ventilação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 1 a 3, caracterizado pelo fato de que: o elemento de ajuste é uma haste de parafuso.
5. Dispositivo de ventilação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 1 a 4, caracterizado pelo fato de que: os elementos de travamento são placas de travamento que são suportadas tal que são movidas principalmente em paralelo à porta do forno quando são atuadas pelo elemento de conexão.
6. Dispositivo de ventilação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 1 a 5, caracterizado pelo fato de que: os elementos de travamento são placas de travamento, coloca- das em posição vertical suportadas em disposição rotativa vertical ou hori- zontalmente em torno de um eixo central.
7. Dispositivo de ventilação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 1 a 5, caracterizado pelo fato de que: os elementos de travamento são formados por pelo menos duas facetas deslizáveis reciprocamente e se sobrepondo, em que ambas as fa- cetas expõem idealmente uma seção poligonal e simétrica precisa ou quase circular quando parcialmente aberta.
8. Dispositivo de ventilação de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 1 a 5, caracterizado pelo fato de que: os elementos de travamento são cônicos, com a ponta apontan- do para o interior do forno quando incorporada.
9. Dispositivo de ventilação de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que: o orifício de ventilação tem o mesmo ângulo de abertura ou mai- or que os elementos de travamento cônicos pertinentes.
10. Dispositivo de ventilação de acordo com qualquer reivindica- ção precedente 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que: o elemento de travamento cônico pode ser movido na direção longitudinal do orifício de ventilação, desse modo expondo um espaço de anel circular quando parcialmente aberto.
11. Dispositivo de ventilação de acordo com qualquer reivindica- ção precedente 1 ou 10, caracterizado pelo fato de que: o elemento de travamento é conectado ao elemento de ajuste tal que quando está na posição terminal e quando o orifício de ventilação foi completamente fechado, é automaticamente liberado do elemento de ajuste.
12. Método para suprir ar de combustão para a combustão de gás de coqueificação em câmaras de fabricação de coque de fornos de co- que construídos em construção do tipo plana e dispostos como uma série de fornos de coque, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dispositivo, como definido nas reivindicações 1 a 11, é implementado, em que: a) depois de descarregar e recarregar uma câmara de fabrica- ção de coque, os ditos elementos de travamento são movidos para a posi- ção de partida que representa a abertura completa ou quase completa do dito orifício de ventilação, e em que os ditos elementos de travamento são conectados ao elemento de ajuste central, e em que subseqüentemente b) durante o tempo de carbonização, os ditos elementos de tra- vamento são atuados pelo(s) elemento(s) de ajuste central de modo que os orifícios de ventilação são continuamente fechados, e em que subseqüente- mente c) os elementos de travamento de uma câmara de fabricação de coque, alcançaram sua posição final mais tarde no fim do tempo de carboni- zação de uma câmara de fabricação de coque relevante e são liberados do dito elemento de ajuste, e em que d) o dito método de acordo com (a) é reiniciado novamente.
13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pe- lo fato de que: depois do fechamento completo do orifício de ventilação dos di- tos elementos de travamento do elemento de ajuste é efetuado automatica- mente.
14. Método de acordo com qualquer reivindicação precedente 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que: por todo o tempo de carbonização, o elemento de ajuste central é atuado continuamente e principalmente na mesma velocidade de meio ou freqüência de atuação.
15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 12 a 14, caracterizado pelo fato de que: pelo menos um elemento de ajuste central para os elementos de travamento de ar primário e pelo menos um elemento de ajuste central para os elementos de travamento de ar secundário são fornecidos.
16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pe- lo fato de que: o elemento de ajuste central para ar primário e o elemento de ajuste central para ar secundário são atuados continuamente pelo tempo de carbonização inteiro e principalmente na mesma velocidade de meio ou fre- qüência de atuação.
17. Uso de um dispositivo como definido nas reivindicações 1 a -11, para um método para suprir ar de combustão em câmaras de fabricação de coque de fornos de coque construídos em construção do tipo plana e dis- postos como uma fileira de fornos de coque.
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