BRPI0917173B1

BRPI0917173B1 - método para operar um forno

Info

Publication number: BRPI0917173B1
Application number: BRPI0917173-8A
Authority: BR
Inventors: Frank Rheker
Original assignee: L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2020-11-10
Also published as: CN102138051A; ES2743413T3; CA2734933A1; JP5813506B2; RU2507461C2; EP2329210B1; PL2329210T3; EP2159525A1; CN102138051B; US20110154949A1; RU2011111732A; BRPI0917173A2; JP2012500959A; EP2329210A1; US8721764B2; WO2010022964A1; CA2734933C

Abstract

MÉTODO PARA OPERAR UM FORNO E DISPOSITIVO PARA REALIZAÇÃO DO MÉTODO. A invenção se refere a um método de operar um forno (2), em que um material de partida compreendendo ao menos um elemento metálico é fundido mediante aquecimento do material de partida utilizando-se ao menos um queimador (4), o qual é operado com um fluxo de volume de combustível de um combustível e um fluxo de volume de oxidante de um oxidante. Uma temperatura de gás de descarga do forno (2) é monitorada em uma linha de gás de descarga (6) ao menos em um ponto de medição (17) a jusante de uma zona de pós-combustão, em que em um estado de operação padrão um fluxo de volume de combustível de valor específico e um fluxo de volume de oxidante de valor específico são entregues ao queimador (4), em que uma mudança (26) da temperatura do gás de descarga é registrada em frequências de tempo que podem ser predeterminadas e comparadas com um valor limite que pode ser predeterminado (25). A invenção é caracterizada em que quando a mudança (26) da temperatura de gás de descarga por unidade de tempo for maior do que o volume limite (25) , o queimador (4) é colocado em um estado de operação (...).

Description

[001] A presente invenção se refere a um método e a um dispositivo para operar um forno, particularmente um forno para derretimento de metal, por exemplo, ferro de sucata.

[002] A fusão de metais é um dos processos intensivos em termos de energia nos quais grandes quantidades de energia têm que ser usadas para se obter o resultado desejado.Métodos correspondentes para operação de um forno são conhecidos, por exemplo, a partir da US 6.247.416.Devido aos custos muito aumentados da energia e o debate sobre emissões de dióxido de carbono, é desejável tornar o processo de derretimento de metais mais eficiente em termos de energia.

[003] Com base nisso, um objetivo da invenção é o de prover um método para operar um forno, no qual a demanda de energia a ser satisfeita é reduzida. Também é um objetivo a provisão de um dispositivo correspondente para a realização do método.

[004] Os objetivos são alcançados por intermédio das características das reivindicações independentes. As reivindicações dependentes se referem a aperfeiçoamentos vantajosos.

[005] O método de acordo com a invenção para operar um forno, em que um material de partida compreendendo ao menos um elemento metálico é derretido mediante aquecimento do material de partida utilizando-se ao menos um queimador, o qual é operado com uma vazão de combustível de um combustível e uma vazão de oxidante de um oxidante, em que uma temperatura de gás de descarga do forno é monitorada em uma linha de gás de descarga ao menos em um ponto de medição a jusante de uma zona de pós-combustão, em que em um estado de operação padrão uma vazão de combustível de valor especifico e uma vazão de oxidante de valor específico são entregues ao queimador, em que uma mudança da temperatura do gás de descarga é registrada em intervalos de tempo predetermináveis e comparados com um valor limite predeterminável, é distinguida em que sempre que a mudança da temperatura de gás de descarga por unidade de tempo é maior do que o volume limite, o queimador é colocado em um tempo de redução predeterminável em estado de operação reduzida, na qual a proporção da vazão de combustível/vazão de oxidante é diminuída em ao menos uma das seguintes medidas: a)uma redução súbita predeterminável da vazão de combustível para uma vazão reduzida e b)um aumento súbito predeterminável da vazão de oxidante para uma vazão aumentada e é colocado de volta no estado de operação padrão após ter se esgotado o tempo de redução.

[006] Um aumento súbito ou uma redução súbita de uma vazão pretende significar uma mudança imediata da vazão em ao menos 3%, preferivelmente em ao menos 5%. Uma mudança súbita é assim uma mudança descontínua na forma de um talco. A mudança da temperatura do gás de descarga é monitorada mediante monitoração da temperatura do gás de descarga em um ponto de medição. A mudança da temperatura do gás de descarga pode ser determinada mediante comparação das temperaturas de gás de descarga, registradas. O queimador é preferivelmente configurado de modo que durante operação, a chama do queimador toca o material de partida e/ou passa sobre e/ou em torno do mesmo. 0 material de partida compreende convencionalmente um metal que deve ser fundido e, opcionalmente, os aditivos, por exemplo, carvão e/ou aditivos, ou compostos, que contêm carvão. Uma zona pós-combustão pretende significar uma região na qual após combustão dos gases de exaustão pode ocorrer após eles sairem do forno. Particularmente, tal zona de pós-combustão está situada a jusante de um meio para fornecer ar a jusante do forno, o qual pode particularmente ser formado como uma lacuna de ar.

[007] O metal a ser fundido pode, por exemplo, compreender ferro de sucata, ou alumínio. Aditivos adicionais no material de partida também são formados por impurezas ou por componentes devido à consistência dos itens a serem derretidos. Por exemplo, latas de bebida a serem derretidas têm impurezas na forma de tinta ou conteúdo residual. Por exemplo, motores a serem derretidos têm impurezas na forma de um lubrificante ou óleo de transmissão. Muitos materiais industriais a serem derretidos têm partes de plástico, componentes e/ou revestimentos.

[008] Durante a operação do forno, ocorrem estados de operação nos quais uma quantidade maior de carbono ou material contendo carbono está subitamente disponível para oxidação. Esse é o caso, por exemplo, se, ao derreter metal em um forno de rotação com a adição de carvão e/ou aditivos contendo carvão, por exemplo, coque e/ou grafite ou componentes de plástico, quantidades maiores de carvão ou carbono entram em contato com o oxidante correspondente durante a rotação do forno de rotação. Ao derreter latas de bebida, por exemplo, ou outros objetos metálicos revestidos ou pintados, a oxidação do revestimento correspondente ou tinta ocorre a partir do contato com o agente de oxidação ou ao atingir o ponto de chama correspondente do revestimento correspondente ou tinta. Tais condições, devido à vazão de combustível, e à vazão de oxidante, causam uma situação na qual uma quantidade relativamente grande de monóxido de carbono é formada. Isso será referido abaixo como liberação de monóxido de carbono. Esse monóxido de carbono pode ser oxidado para dióxido de carbono a partir de contato adicional com o oxidante.Esse processo é exotérmico. Essa liberação de monóxido de carbono, e a subsequente oxidação do monóxido de carbono para dióxido de carbono causam um aumento rápido significativo na temperatura do gás de descarga, uma vez que o ar ambiente frequentemente é fornecido no gás de descarga para esfriar o gás de descarga, se as condições de operação do forno não forem mudadas ou forem mudadas apenas ligeiramente. Esse é o caso, por exemplo, quando o fornecimento de combustível, isto é, a vazão de combustível ou a vazão de oxidante, for mudada apenas ligeiramente em pequenas etapas. Uma forte elevação na temperatura do gás de descarga, por exemplo, em 300°C ou mais, ocorre então ao entrar em contato com o ar fresco como a assim chamada pós-combustão. Essa é uma elevação de temperatura que essencialmente não está disponível para derretimento do material de partida, uma vez que ela ocorre no sistema de gás de descarga. Contudo, a elevação de temperatura leva a maior tensão no sistema de gás de descarga, particularmente em seu revestimento refratário.

[009] De acordo com a presente invenção, o forte aumento em temperatura no gás de descarga, que ocorre com uma liberação de monóxido de carbono, é detectado e uma redução súbita que pode ser determinada da vazão de combustível para uma vazão reduzida é subsequentemente realizada de forma imediata.Essa vazão reduzida difere consideravelmente da vazão de combustível de valor especifico, por exemplo, em 10% ou mais. Uma redução súbita do fornecimento de combustível, portanto, ocorre enquanto a vazão oxidante é mantida constante. Como o monóxido de carbono continua a ser oxidado, uma redução significativa da temperatura do gás de descarga ocorre em comparação com a situação com uma vazão de combustível essencialmente constante, embora ela ainda seja elevada devido à oxidação da liberação de monóxido de carbono. Desse modo, o material da linha de gás de descarga é termicamente submetido a menos tensão termicamente e, portanto, tem durabilidade mais longa em serviço.

[010] Como uma alternativa ou em adição, a vazão de oxidante pode ser aumentada subitamente para uma vazão aumentada que pode ser determinada. Desse modo, a oxidação da liberação de monóxido de carbono já ocorre de uma forma controlada no forno, de modo que uma capacidade elevada de derretimento pode ser obtida. Isso torna mais efetivo o processo de derretimento.

[011] Em principio, a redução da proporção da vazão de combustivel/vazão de oxidante de uma forma súbita leva ao gerenciamento de processo mais efetivo, possivelmente com menos tensão no material de forno.

[012] Particularmente, podem ser usados como combustível os compostos orgânicos, como hidrocarboneto, por exemplo, gás natural.

[013] De acordo com uma configuração vantajosa do método de acordo com a invenção, o valor limite é selecionado de modo que o valor limite é maior do que variações usuais de valor de medição ao menos por um fator de dois, preferivelmente de pelo menos três.

[014] Aqui, variações usuais de valor de medição pretendem significar a dispersão normal dos valores de temperatura experimentalmente determinados, assim como uma ligeira mudança de temperatura que não pode ser atribuída a uma liberação de monóxido de carbono. O efeito que pode ser obtido pelo fator de pelo menos dois entre o valor limite, e as variações de valor de medição usual é que pode ser evitada a operação não pretendida, e desnecessária, no estado de operação reduzida.

[015] De acordo com outra configuração vantajosa do método de acordo com a invenção, o valor limite é selecionado de modo que ele corresponde à extremidade de um aumento de temperatura devido à liberação de monóxido de carbono no forno.

[016] Isso significa que o valor limite é selecionado de modo que uma mudança no estado de operação do forno a partir do estado de operação padrão para o estado de operação reduzida ocorre apenas quando há aumentos significativos de temperatura.

[017] De acordo com outra configuração vantajosa, o valor limite é de pelo menos -269,15° C/s.

[018] Uma configuração na qual o valor limite é de pelo menos -263,15° C/s é particularmente preferida. Esses fortes aumentos rápidos na temperatura podem, na prática, ser atribuídos exclusivamente às liberações de monóxido de carbono. Elevações usuais de temperatura devido ao ciclo de aquecimento e variações de valor de medição são muito menores. Estabelecer o valor limite em pelo menos -268,15° C/s e particularmente de pelo menos -263, 15° C/s, ou até mesmo pelo menos -253,15° C/s, é consequentemente vantajoso uma vez que detecção segura da liberação de monóxido de carbono pode ser garantida desse modo.

[019] De acordo com outra configuração vantajosa do método de acordo com a invenção, o tempo de redução é selecionado de modo que ele corresponde à duração de um aumento de temperatura devido à liberação de monóxido de carbono no forno.

[020] Ambos, a duração e o nivel do aumento de temperatura devido à liberação de monóxido de carbono são conhecidos ou mensuráveis, uma vez que esses fornos são operados convencionalmente com composições especificas de materiais de partida, isto é, por exemplo, quantidades especificas de ferro de sucata e quantidades especificas de carvão adicionado. Com base nisso, esse conhecimento pode ser usado para que se estabeleça o valor limite e o tempo de duração e/ou a vazão reduzida e/ou a vazão aumentada. Como uma função do forno, isso leva a uma redução ótima da entrada de energia exigida, ou a um aumento correspondente na eficiência do forno.

[021] De acordo com outra configuração vantajosa do método de acordo com a invenção, o tempo de redução é de ao menos 20 segundos.

[022] Liberações usuais de monóxido de carbono causam aumentos de temperatura, os assim chamados picos, os quais são de pelo menos 20 segundos de duração. Com base nisso, uma redução da entrada de energia pode ser particularmente obtida vantajosamente mediante estabelecimento do tempo de redução em ao menos 20 segundos.

[023] De acordo com outra configuração vantajosa do método de acordo com a invenção, a vazão reduzida é dimensionada de modo que a diferença entre a vazão de combustível de valor especifico e a vazão reduzida, multiplicada pelo tempo de redução, corresponde a um volume de combustível cujo valor calorífico corresponde ao valor calorífico médio da liberação de monóxido de carbono no forno. Como uma alternativa ou adicionalmente, a vazão aumentada pode ser dimensionada de modo que oxidação completa da liberação de monóxido de carbono pode ocorrer.

[024] Um valor calorífico pretende significar a quantidade de energia que é termicamente liberada em processo correspondente. Sabe-se, por exemplo, que uma quantidade de energia igual a aproximadamente 3,5 kWh (quilowatt/horas) é liberada pela oxidação de 1 m3 de monóxido de carbono para dióxido de carbono. Como o volume de gás de descarga normalmente é conhecido ou pode ser determinado por uma análise do gás de descarga, e a concentração de monóxido de carbono normal no gás de descarga é conhecida ou pode ser determinada, é assim possivel calcular a quantidade de monóxido de carbono que é convertida em dióxido de carbono durante uma liberação de monóxido de carbono. A extensão na qual a entrada de combustível pode ser reduzida pode ser então calculada a partir disso. Isso é obtido mediante redução da vazão de combustível e pelo tempo de redução.Como uma alternativa ou em adição, a vazão aumentada pode ser dimensionada de modo que oxidação completa da liberação de monóxido de carbono pode ocorrer.

[025] De acordo com outra configuração vantajosa do método de acordo com a invenção, a proporção da vazão reduzida e da vazão de combustível de valor específico está situada na faixa a partir de 0,3 a 0,9 e/ou a proporção da vazão de oxidante de valor específico e a vazão aumentada está situado na faixa de 3 a 0,9. Essas proporções vantajosamente permitem a exploração correspondente da energia térmica da oxidação da liberação de monóxido de carbono em dióxido de carbono. Outra vez deve ser assinalado que uma redução súbita da vazão de combustível e/ou vazão de oxidante ocorre na mudança a partir do estado de operação de valor específico para o estado de operação reduzido. Uma redução da vazão de combustível e/ou um aumento da vazão de oxidante em 10 a 50% é preferida.

[026] De acordo com outra configuração vantajosa do método de acordo com a invenção, o oxidante compreende ao menos uma das seguintes substâncias: c)ar e d)oxigênio.

[027] Assim é possível utilizar oxigênio puro ou ar ambiente como o oxidante, assim como suas misturas. Um oxidante no qual a proporção de oxigênio é de até 100% é preferido.

[028] De acordo com outra configuração vantajosa do método de acordo com a presente invenção, a vazão aumentada é dimensionada de modo que é suficiente para oxidação completa de uma liberação de monóxido de carbono usual.

[029] Com condições de operação conhecidas, as concentrações de monóxido de carbono nas liberações de monóxido de carbono são normalmente também conhecidas ou podem ser medidas, de modo que é possivel ajustar a vazão aumentada com um tempo de redução conhecido.

[030] De acordo com outraconfiguraçãovantajosa, o material de partida compreende carbono.

[031] Nesse caso,o carbono pode estarpresente nos compostostal como umatinta, ouóleo, graxa,por exemplo, umóleolubrificante,óleo detransmissãoao derreter motores ou semelhantes, ou na forma pura, por exemplo, na forma de carvão antracito.

[032] De acordo com outra configuração vantajosa do método de acordo com a invenção, o material de partida compreende ao menos um dos seguintes elementos metálicos: a)ferro; b)aluminio; c)manganês; d)estanho; e)zinco; e f)chumbo.

[033] Os elementos podem ocorrer em compostos, particularmente ao reciclar itens industriais tais como, por exemplo, motores, baterias ou estanho de solda. O método de acordo com a invenção pode ser usado particularmente de forma vantajosa para derretimento de ferro de sucata. Nesse caso, devido à quantidade grande de energia então exigida devido ao elevado ponto de fusão, uma grande economia de energia pode ser obtida por intermédio do método de acordo com a invenção.

[034] De acordo com outra configuração vantajosa do método de acordo com a invenção, o forno é um forno de um dos seguintes tipos: a)umfornoderotação; b)umfornodecúpula; c)umfornorotativo; d)umfornodeinclinação; e)um forno de derretimento/fundição; e f)um forno de tanque.

[035] Particularmente, o uso do método de acordo com a invenção para operar um forno de rotação é vantajoso uma vez que as liberações de monóxido de carbono ocorrem frequentemente devido à misturação constante do material de partida no forno durante a rotação. Em um forno de cúpula, a liberação de monóxido de carbono ocorre, por exemplo, quando o material de partida cai no forno de cúpula após ter sido queimada uma camada de carvão.

[036] De acordo com outra configuração vantajosa do método de acordo com a invenção, ao menos uma das seguintes quantidades é variada continuamente como uma função da mudança de temperatura no estado de operação normal: a) a vazão de combustível de valor especifico e b) a vazão de oxidante de valor especifico.

[037] Isso consequentemente se aplica às situações nas quais a mudança de temperatura está situada abaixo do valor limite. Em tais estados de operação, uma variação particularmente da vazão de combustível de valor especifico ocorre por intermédio de valores muito pequenos, mais propriamente do que subitamente para a vazão reduzida. A vazão de combustível de valor específico e/ou a vazão de oxidante de valor específico, portanto podem ser adaptadas continuamente mais propriamente do que subitamente.

[038] Outro aspecto da presente invenção provê um dispositivo para realização do método de acordo com a invenção, compreendendo um meio de controle que é adequado e se destina à realização do método de acordo com a invenção, e um sensor de temperatura para gravação da temperatura do gás de descarga do forno.

[039] Em uma configuração preferida do dispositivo de acordo com a invenção, uma linha de gás de descarga é formada com uma seção angular, e o sensor de temperatura é formado a jusante da seção angular.

[040] A seção angular da linha de gás de descarga impedirá que partes do material de partida, por exemplo, seções de sucata relativamente grandes, sejam capazes de atingir e danificar o sensor de temperatura. Como uma alternativa ou adicionalmente, a linha de gás de descarga também pode ter uma seção com uma inclinação, em cujo caso o sensor de temperatura é formado preferivelmente em uma região que é elevada em comparação com a saída do forno, de modo a obter a proteção do sensor de temperatura.

[041] Os detalhes e as vantagens reveladas para o método de acordo com a invenção podem ser aplicados e adaptados ao dispositivo de acordo com a invenção, e vice- versa. A invenção será explicada em mais detalhe abaixo com o auxílio do desenho anexo, sem ser restrito aos detalhes e modalidades exemplares aqui apresentadas.

[042] Eles mostram esquematicamente: A Figura 1 é um forno que pode ser operado pelo método de acordo com a invenção; A Figura 2 é um perfil da temperatura e do conteúdo de monóxido de carbono sem uso do método de acordo com a invenção; A Figura 3 é um detalhe do perfil de temperatura sem uso do método de acordo com a invenção; A Figura 4 é um detalhe do perfil de temperatura ao usar o método de acordo com a invenção.

[043] A Figura 1 mostra esquematicamente uma modalidade exemplar do dispositivo 1 de acordo com a invenção para operar um forno 2. O forno 2 é um forno de rotação no qual um material de partida compreendendo ao menos um elemento metálico, por exemplo, ferro de sucata com aditivos, por exemplo, carvão, é derretido. O forno 2 compreende uma entrada 3 com um queimador 4. Um oxidante, por exemplo, oxigênio, ar ou ar enriquecido com oxigênio, e um combustível, por exemplo, gás natural, são introduzidos no forno 2 através do queimador 4. O forno 2 adicionalmente compreende uma saida 5, através da qual os gases de descarga dos processos de combustão e oxidação no forno 2 são transferidos para uma linha de gás de descarga 6. A linha de gás de descarga 6 compreende uma seção angular 7 a qual é conectada por intermédio de uma seção curva 8 a uma seção reta 9. Por intermédio de um dispositivo de sucção 10, o gás de descarga pode ser extraido do forno 2 através da linha de gás de descarga 6. Meio de filtro 11, o qual induz filtração e/ou ao menos reação quimica parcial do gás de descarga, nesse caso pode ser formado na linha de gás de descarga 6. Particularmente, a seção curva 8 da linha de gás de descarga 6 e do interior do forno 2 (não mostrado aqui) são revestidos com um material refratário 12, para obter resistência contra as elevadas temperaturas do gás de descarga, do material fundido de metal e da escória sendo formada.

[044] A região de entrada 13 da seção reta 9 é ampliada, seu diâmetro interno sendo maior do que a saida correspondente 5 do forno 2. A região de entrada 13 é adicionalmente formada com um espaçamento 14 a partir da saida 5 do forno 2. Por intermédio desse espaçamento 14, o qual atua como uma lacuna de ar, o ar ambiente 15 pode ser adicionado ao gás de descarga de modo que esse último seja resfriado. O ar ambiente de chegada 15 pode causar a oxidação do monóxido de carbono para dióxido de carbono, de modo que o espaçamento 14 atua como um meio de fornecimento de ar. Essa oxidação do monóxido de carbono para dióxido de carbono é referida como uma pós-combustão. Ela pode ocorrer na zona de pós-combustão 27, quando existirem as condições apropriadas de reação.

[045] O dispositivo 1 compreende um sensor de temperatura 16 para determinar a temperatura do gás de descarga do forno 2. Esse sensor de temperatura 16 é formado em um ponto de medição 17 na linha de gás de descarga, especificamente a jusante de uma zona de pós- combustão 27 na seção angular 7 da linha de gás de descarga 6, quer dizer, a jusante da seção curva 8. O sensor de medição de temperatura 16 é conectado por intermédio de uma linha de dados 18 a um meio de controle 19. No meio de controle 19, a vazão de combustível é controlada por intermédio de uma linha de combustível 20 e a vazão de oxidante é controlada por intermédio de uma linha de oxidante 21, a qual leva ao queimador 4. 0 meio de controle 19 grava a temperatura do gás de descarga no ponto de medição 17. Essa temperatura é gravada nos intervalos de tempo predeterminável, os valores de temperatura gravados são comparados uns com os outros e a mudança da temperatura como uma função do tempo é calculada. 0 ponto de medição 17 é formado a jusante da zona de pós-combustão 27 da linha de gás de descarga 6, na qual pós-combustão pode ocorrer quando existirem condições apropriadas de reação, particularmente quando o gás de descarga contém monóxido de carbono que pode reagir com oxigênio atmosférico, o qual pode entrar através de um espaçamento 14 que forma uma lacuna de ar.

[046] Se a mudança da temperatura exceder um valor limite predeterminável, por exemplo, 5°C/segundo, então o forno 2 é colocado em um estado de operação reduzido. Isso significa que a vazão é diminuída subitamente a partir de uma vazão de combustível de valor especifico para uma vazão reduzida, quer dizer, a vazão reduzida é de pelo menos 5% menor do que a vazão de combustível de valor especifico, preferivelmente até mesmo pelo menos 10% menos do que a vazão de combustível de valor especifico. O estado de operação reduzido é mantido para um tempo de redução predeterminável. Durante esse tempo de redução, nenhuma mudança adicional é feita na vazão de combustível, que permanece constante.

[047] A duração e a diferença entre a vazão de combustível de valor especifico e a vazão reduzida são dimensionadas de modo que elas correspondem a um fornecimento de combustível reduzido com um valor calorífico da ordem de magnitude daquele o qual uma liberação de monóxido de carbono no forno 2 contribui para a energia introduzida no forno. Não é necessário aumentar a vazão de oxidante, uma vez que o consumo direto do oxidante é diminuído devido ao fornecimento de combustível reduzido e ao agente de oxidação ainda disponível, por exemplo, oxigênio pode ser usado para oxidar o monóxido de carbono para dióxido de carbono. A energia térmica produzida desse modo é usada para aquecer adicionalmente o material de partida no forno 2.

[048] As liberações de monóxido de carbono ocorrem sempre que quantidades maiores de material contendo carbono, por exemplo, carvão, entrarem em contato com uma quantidade suficientemente grande de oxidante e/ou atingirem uma temperatura de chama correspondente. Em um forno de rotação, por exemplo, esse pode ser o caso sempre que ferro de sucata é derretido com carvão, por exemplo, carvão antracito, e porções maiores de carvão entrarem em contato com o oxidante durante a rotação do forno 2. A liberação de monóxido de carbono ocorre então a partir do carbono que não foi completamente oxidado. Essa liberação de monóxido de carbono é adicionalmente oxidada em dióxido de carbono mediante contato com oxidante em uma temperatura correspondentemente elevada.Esse processo é exotérmico. Se o fornecimento de combustível não for reduzido, ocorre uma forte elevação na temperatura do gás de descarga, frequentemente mais do que várias centenas de °C, por exemplo, em 350°C ou mais. Esse aquecimento do gás de descarga e consequentemente também do material de partida no forno, assim como do forno, é indesejável uma vez que não é necessário para derretimento do material de partida e acarreta uma elevada tensão térmica no forno e particularmente em sua parede interna e na linha de gás de descarga 6. Essa elevação de temperatura é agora significativamente reduzida por intermédio do gerenciamento de processo de acordo com a invenção. Isso leva, por um lado, a uma considerável economia de energia mediante economia de combustível, e por outro lado, a uma tensão térmica muito inferior no forno 2 e na linha de gás de descarga 6. 0 meio de filtro 11 também é exposto a menos tensão térmica.

[049] A Figura 2 mostra um perfil de temperatura experimentalmente determinado 22 da temperatura do gás de descarga e um perfil de monóxido de carbono experimentalmente determinado 23 do conteúdo de monóxido de carbono no gás de descarga de um forno de rotação. Pode ser visto gue sempre que sobe a curva de perfil de monóxido de carbono 23, a curva de perfil de temperatura 22 também sobe. A liberação de monóxido de carbono 24 se refere a um pico correspondente no perfil de monóxido de carbono 23. Medições experimentais revelaram que um pico correspondente no perfil de monóxido de carbono corresponde quase que simultaneamente a um pico correspondente no perfil de temperatura correspondente 22.

[050] A Figura 3 mostra esquematicamente um detalhe do perfil de temperatura 22 da Figura 2. O perfil de temperatura 22 mostra uma elevação acentuada. Mediante comparação com o valor limite predeterminável 25, descobre- se que a mudança 2 6 de temperatura é superior ao valor limite predeterminável 25. Nesse caso, o forno 2 é mudado do estado de operação padrão para o estado de operação reduzida, se ele já não estiver no estado de operação reduzida. Após o tempo de redução predeterminável ter se esgotado, o forno 2 é outra vez operado no estado de operação padrão.

[051] A Figura 4 mostra um perfil de temperatura correspondente 22 no gás de descarga ao usar o método de acordo com a invenção. As liberações de monóxido de carbono levam a um aumento de temperatura amplamente reduzido, e a energia térmica da oxidação do monóxido de carbono para dióxido de carbono é mais bem utilizada. O perfil de monóxido de carbono 23 no gás de descarga mostra picos muito inferiores.

[052] O método de acordo com a invenção e o dispositivo de acordo com a invenção vantajosamente possibilitam a operação do forno 2 para derretimento, por exemplo, de ferro de sucata com um elevado potencial de economia de energia em comparação com os métodos conhecidos a partir da técnica anterior, uma vez que nesse caso uma redução súbita e significativa da vazão de combustível ocorre quando ocorrer uma grande mudança da temperatura, o que pode ser atribuído à liberação e reação adicional de uma quantidade significativa de monóxido de carbono. O valor produzido pela combustão de monóxido de carbono para dióxido de carbono pode ser assim usado para aquecer adicionalmente o material de partida. Além disso, as tensões térmicas no forno 2 e na linha de gás de descarga 6 são vantajosamente reduzidas e a vida em serviço desses componentes de equipamento é aumentada.Lista de Referências 1 dispositivo para operar um forno 2 forno 3 entrada 4 queimador 5 saída 6 linha de gás de descarga 7 seção angular 8 seção curva 9 seção reta 10 dispositivo de sucção 11 meio de filtro 12 material refratário 13 região de entrada 14 espaçamento 15 ar ambiente 16 sensor de medição de temperatura 17 ponto de medição 18 linha de dados 19 meio de controle 20 linha de combustível 21 linha de oxidante 22 perfil de temperatura 23 perfil de monóxido de carbono 24 liberação de monóxido de carbono 25 valor limite 26 mudança de temperatura 27 zona de pós-combustão

Claims

1.Método para operar um forno (2), em que um material de partida compreendendo ao menos um elemento metálico é fundido mediante aquecimento do material de partida utilizando-se ao menos um queimador (4), o qual é operado com uma vazão de combustível de um combustível e uma vazão de oxidante de um oxidante, em que uma temperatura de gás de descarga do forno (2) é monitorada em uma linha de gás de descarga (6) ao menos em um ponto de medição (17) a jusante de uma zona de pós-combustão, em que em um estado de operação padrão uma vazão de combustível de valor especifico e uma vazão de oxidante de valor especifico são entregues ao queimador (4), em que uma mudança (2 6) da temperatura do gás de descarga é registrada em intervalos de tempo predetermináveis e comparados com um valor limite predeterminável (25) , caracterizado pelo fato de que sempre que a mudança (26) da temperatura de gás de descarga por unidade de tempo for maior do que o volume limite (25), o queimador (4) é colocado por um tempo de redução predeterminável em um estado de operação reduzida, na qual a proporção da vazão de combustível à vazão de oxidante é diminuída em ao menos uma das seguintes medidas: A)uma redução súbita predeterminável da vazão de combustível para uma vazão reduzida e B)um aumento súbito predeterminável da vazão de oxidante para uma vazão aumentada e é colocado de volta no estado de operação padrão após ter se esgotado o tempo de redução.

2.Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o valor limite (25) é selecionado de modo que ele é maior do que as variações usuais de valor de medição ao menos em um fator de dois.

3.Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o valor limite (25) é selecionado de modo que ele corresponde à extremidade de uma elevação de temperatura devido à liberação de monóxido de carbono no forno (2).

4.Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o valor limite (25) é de pelo menos 4 K/s.

5.Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tempo de redução é selecionado de modo que ele corresponde à duração de uma elevação de temperatura devido à liberação de monóxido de carbono no forno (2).

6.Método,deacordocomareivindicação 1,caracterizado pelofatode queo tempo deredução é de pelomenos 20 segundos.

7.Método,deacordocomareivindicação 1,caracterizado pelofato dequeavazão reduzida édimensionada de modo que a diferença entre a vazão de combustível de valor especifico e a vazão, multiplicada pelo tempo de redução, corresponde a um volume de combustível cujo valor calorífico corresponde ao valor calorífico médio da liberação de monóxido de carbono no forno.

8.Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a proporção da vazão reduzida e a vazão de combustível de valor especifico e/ou a proporção da vazão de oxidante de valor especifico e avazão aumentada está situada na faixa de 0,3 a 0,9.

9.Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a vazão aumentada é dimensionada de modo que ela é suficiente para oxidação completa de uma liberação usual de monóxido de carbono.

10.Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de partida compreende carbono.

11.Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de partida compreende ao menos um dos seguintes elementos metálicos: a)ferro; b)alumínio; c)manganês; d)estanho; e)zinco; e f)chumbo.

12.Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o forno (2) é um forno (2) de um dos seguintes tipos: a)umfornoderotação; b)umfornodecúpula; c)umfornorotativo; d)umfornodeinclinação; e)um forno de derretimento/fundição; e f)um forno de tanque.

13.Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das seguintes quantidades é variada continuamente como uma função da mudança de temperatura no estado de operação normal: a)a vazão de combustível de valor específico e b)a vazão de oxidante de valor específico.