ES2204145T3 - Horno alto con parte superior estrechada y metodo de utilizacion. - Google Patents
Horno alto con parte superior estrechada y metodo de utilizacion.Info
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Abstract
Alto horno que tiene una chimenea de sección decreciente (5), comprendiendo una zona (4) en la que la chimenea (5) se estrecha desde un diámetro normal a un diámetro reducido, poseyendo la chimenea una sección superior más estrecha (2) que comprende 15% de la altura de la chimenea por encima del etalaje y que tiene un diámetro constante del orden de 70% a 75% del diámetro que tendría la parte superior de la chimenea si la conicidad de la chimenea se mantuviera constante, y cinco juegos de toberas, estando situados un primer y segundo juegos de toberas (T1 y T2) en el etalaje, y un tercer, cuarto y quinto juegos de toberas (T3-T5) situados en la chimenea por encima del etalaje, de manera que el primer juego de toberas (T1) está situado en el crisol por encima del lugar en que se acumulan la escoria y metal fundidos, estando situado el segundo juego de toberas (T2) por encima del primer juegos de toberas (T1), y estando situado el tercer juego de toberas (T3) por encima del segundo juego de toberas (T2) y por encima de la zona de soporte de la chimenea, estando situado el cuarto juego de toberas (T4) por encima del soporte de la chimenea en 25% de la distancia entre el soporte de la chimenea y la parte superior de la misma y estando situado el quinto juego de toberas (T5) en el 42% de la distancia entre el soporte de chimenea y la parte superior de la misma.
Description
Horno alto con parte superior estrechada y método
de utilización.
La presente invención se refiere a un aparato y
método para la conversión eficaz de diversos materiales iniciales o
de entrada en subproductos útiles y energía con un mínimo de
desperdicios y de contaminación.
Se ha descubierto que el diseño de dos
herramientas industriales de las más antiguas de la humanidad, el
alto horno y el aparato de producción de gas por cenizas de escoria
("slagging-ash") se pueden combinar en un
convertidor de chorro de oxígeno de cenizas de escoria de tareas
múltiples, controlado por zonas (convertidor mejorado) que como
convertidor primario en un bucle cerrado integrado, puede ayudar a
solucionar algunos problemas urgentes al convertir de manera
completa, directa o indirectamente, una amplia gama de materiales,
incluyendo en sus cuatro modalidades de funcionamiento:
desperdicios, materiales carbonosos no especiales, pizarras
bituminosas y óxidos metálicos en productos deseables. Tiene las
mejores características de ambos procesos de procedencia, además de
algunas características exclusivas y atractivas, al tiempo que
reduce al mínimo las características no deseables.
Ambos procesos iniciales mencionados se han
utilizado desde tiempos prehistóricos, aunque su construcción
inicial era rudimentaria, para la conversión segura a elevadas
temperaturas de todas las materias primas cargadas en la parte
superior, transformándolas en metales fundidos y escorias fundidas,
gases, vapores y polvo, pero los altos hornos convencionales, cuando
producen una tonelada de arrabio producen aproximadamente seis
toneladas de un gas pobre de la parte superior con un potencial de
70-90 Btu/pie cúbico. Además, los altos hornos
actuales de gran capacidad funcionan bien solamente cuando reciben
una carga de materias primas de primera calidad y los diseños de
compartidores convencionales de cenizas de escorias de todo tipo no
han sido modernizados para conseguir un método de regulación
precisa de la conversión que tiene lugar cuando la carga que entra
en la parte superior del alto horno, desciende en contracorriente
con respecto a la corriente de gas generada cerca de la parte baja
del alto horno por un chorro de aire caliente.
En la actualidad, existe por lo tanto la
necesidad de sistemas de conversión que conviertan sustancialmente
el 100% de todos los materiales de entrada en materiales de salida
deseables. Las condiciones sanitarias a nivel mundial están siendo
amenazadas de modo creciente por la contaminación de aire, de agua
y de la tierra por la generación y eliminación de desperdicios de
muchos tipos por vertidos, enterramiento, incineración y por su
liberación a la atmósfera. Los residuales de conversión, tales como
óxidos de nitrógeno, hidrocarburos, gases sulfurosos y compuestos
químicos con un contenido químico, tóxico soluble, provocan la
contaminación del aire, de la tierra y del agua. Los convertidores
de la naturaleza, de las plantas vivas, están siendo envenenados
por el contenido químico de las lluvias ácidas y de las nieblas
("smog") producidas principalmente cuando se queman productos
de petróleo y carbones de todo tipo, y se liberan los humos al
aire. Los combustibles habitualmente utilizados con un elevado
contenido calorífico (Btu) producen óxidos nitrosos que son
especialmente peligrosos porque tienen un efecto de agotamiento de
la capa de ozono. Las reservas de petróleo están siendo agotadas con
rapidez y la utilización de energía atómica para producir energía
eléctrica ha creado otros nuevos problemas de contaminación.
Las patentes USA 3814404, 3928023, 4381938 y
4495054 introducen el concepto de actividades de regulación dentro
de zonas de temperatura controlada en un alto horno por instalación
de toberas auxiliares estratégicamente situadas (aberturas en un
lado del horno) a través de las cuales se pueden inyectar o retirar
gases y otros materiales. El objetivo básico, excepto en la patente
USA 4495054, ha sido el de producir metal fundido a partir de óxidos
metálicos que constituyen los minerales, utilizando gases
reductores a elevada temperatura interiormente a partir de coke de
calidad preparado exteriormente a partir de carbones de primera
clase. La patente USA 4495054 describe la forma en la que un alto
horno puede ser mejorado pasando a productor de gases de cenizas de
escoria con control por zonas. Reconoce que es deseable utilizar un
chorro de oxígeno al 100%, pero no describe método para la
protección de las paredes de refractario del aparato productor de
gas contra las elevadas temperaturas de la llama que produce un
este trabajo. La patente USA 4381938 describe un alto horno
mejorado capaz de funcionar como alto horno o productor de gas a
partir de cenizas de escorias.
La presente invención aporta mejoras en estos
conceptos de control por zonas a efectos de hacer máximo
rendimiento del alto horno y conseguir otros resultados
deseables.
La presente invención está dirigida a un
convertidor, un alto horno modernizado de manera tal que lo
transforme para utilizar chorro de oxígeno 100% de manera continua,
de forma segura y efectiva, y que puede funcionar a efectos de
consumir, por conversión, una amplia gama de materias primas que no
son de primera calidad, incluyendo desperdicios y muchos tipos
entre los que se comprenden una amplia gama de desperdicios tóxicos
y peligrosos, pizarras bituminosas y arenas bituminosas y otras
materias primas inferiores o difíciles de procesar, de manera
económica, de manera ecológicamente deseable. Estas materias primas
son convertidas en gases combustibles, metal fundido, escorias
fundidas, vapores y materiales en polvo. Algunos productos de
conversión son utilizables, tal como se han producido, y el resto
es convertido en las otras unidades de producción del sistema. Se
utiliza un ordenador de control del proceso y entradas y salidas de
las toberas auxiliares para regular de manera precisa las funciones
que tienen lugar a temperatura controlada en las tres zonas del
convertidor y la calidad de los materiales de salida. Se disponen
detectores en cada uno de los cinco juegos de toberas y en la parte
superior y de fondo que son introducidos al ordenador de control de
proceso. Se toman muestras de gas en los juegos de toberas T3, T4 y
T5. Estos resultados son introducidos en el ordenador de control de
proceso que proporciona la información requerida para programar
purgas periódicas con intermedio de los juegos de toberas
apropiados cuando ha tenido lugar la acumulación no deseada de
materiales de reciclado.
La presente invención se ha descrito a título de
ejemplo en la siguiente descripción detallada en relación con el
dibujo adjunto, en el cual:
la figura 1 es un sección transversal esquemática
del convertidor de acuerdo con la invención; y
la figura 2 es un diagrama de flujo que muestra
el "Sistema Convertidor Mejorado" que incorpora un convertidor
de acuerdo con la invención.
La unidad de conversión principal en un
"Sistema de Convertidor Mejorado" será un convertidor. La
configuración es casi idéntica a la de un alto horno moderno
excepto en las siguientes mejoras principales mostradas en la
figura 1, que muestra una sección transversal esquemática de un
convertidor. El diámetro mayor de la chimenea (en el interfaz entre
la zona #2 y la zona #3) se reduce aproximadamente
25-30% en la zona (2) y en la zona (4) la chimenea
(5), reduce su sección desde el diámetro convencional al diámetro
reducido. La zona (4) se extiende desde un punto de la chimenea en
el que la temperatura es controlada en las proximidades de 480ºC,
pero en ningún caso por encima de la misma, en la que la chimenea
empieza a reducir su sección en la parte superior de la zona (4).
La zona (4) se puede extender desde aproximadamente el 85% de la
altura de la chimenea, por encima del etalaje y aproximadamente 75%
de la altura de la chimenea por encima del propio etalaje. Esta
modificación impide que algunos materiales, tales como, pizarras
bituminosas o algunos materiales carbonosos que forman hollín, que
se hinchan en el tratamiento térmico, puedan absorber de manera
prematura suficiente calor para empezar la expansión y crear un
punto de pinzamiento en esta parte de la chimenea. Los materiales
sólidos son cargados en la parte alta de la chimenea (10), tal como
es convencional en la práctica.
Los cinco juegos de toberas se utilizan para
hacer posible crear y controlar de manera más precisa tres zonas de
temperaturas distintas de actividad dentro del convertidor. Los
gases, materiales vaporizados, líquidos y materiales en polvo son
introducidos a través de los juegos de toberas T1 y T2 en el
etalaje (3) en la zona #1 y se extraen a través de tres juegos de
toberas T3, T4 y T5, y la parte superior (9). Las aberturas para
las toberas están situadas en puntos estratégicos de manera tal,
que consiguen un perfil de temperatura del convertidor más preciso
que lo convencional y/o extracción de productos. Se montan
dispositivos sensores en la parte superior y en los cinco juegos de
toberas y el grisol que son entradas de temperaturas de convertidor
a diferentes alturas hacia el ordenador de control de proceso junto
con los resultados de análisis de gas de las muestras de gas
tomadas periódicamente en los juegos de toberas T3, T4, T5 y en la
parte superior.
La zona #1 está formada por inyección de una
cantidad calculada mediante ordenador de materiales de reacción
endotérmica, tales como materiales gaseosos, líquidos, vaporizados
o materiales en polvo, tales como vapor de agua, dióxido de
carbono, desperdicios en forma de gases, líquidos o materiales en
polvo e hidrocarburos a través de un sistema de inyección de
material de reacción endotérmico situado en el juego de toberas T1
situado por debajo del juego de toberas T2. El juego de toberas T2
está situado en el lugar en el que en la práctica convencional, el
chorro de aire caliente es introducido y se utiliza para introducir
oxígeno. Aloja las toberas para los chorros de oxígeno y un sistema
de inyección periférico para materiales indotérmicos. La presión de
inyección utilizada en la tobera T1 es variable pero en todos los
casos solamente algo superior a la que existe en el etalaje. Un
amortiguador de llama gaseosa de tipo anular, Zona #1, es creado de
este modo por delante de los juegos de toberas T1, y T2. Protege
las paredes de refractario de esta parte de la Zona #2 con respecto
a las temperaturas elevadas de la llama. Los materiales inyectados
a través del juego de toberas T1 tienden a desplazarse hacia arriba
en vez de hacerlo hacia el centro del etalaje.
Al consumir el contenido periférico de reacción
endotérmico del chorro de oxígeno (que puede ser 100% oxígeno) que
entra por las toberas situadas en el juego de toberas T2, en una
distancia corta, impide que se produzca una elevada temperatura de
la llama al pasar por la Zona #1 a una presión muy superior (por
ejemplo: hasta el doble) que la que prevalece en esta parte del
convertidor. La entrada de reacción endotérmica, mucho más grande, a
través del juego de toberas T1 se convierte en H_{2} y CO. El
calor consumido por estas reacciones indotérmicas modifica la
temperatura de la llama en la Zona #1 suficientemente para
proteger las paredes de refractario, sistemas de inyección y
toberas de esta área con respecto a las elevadas temperaturas de
llama, generadas en la Zona #2 por delante del juego de toberas
T2.
La Zona #2 funciona esencialmente como zona de
generación de gas reductor y procedimiento térmico a elevada
temperatura, en la que tiene lugar la conversión final de la carga
descendente en gas, vapor, escoria fundida o metal fundido.
Comprende todo el etalaje que no se encuentre en la Zona #1. El
consumo de oxígeno de las corrientes de chorros de oxígeno con su
contenido de reacción endotérmico periférico, es mínimo cuando pasa
por la Zona #1. Las corrientes consumen principalmente el hollín
carbonoso de la Zona 2 a elevadas temperaturas de la llama (2300º -
2600ºC) que conducen a las reacciones C + O_{2} = CO_{2} y
CO_{2} + C = 2CO y H_{2}O = H_{2} + ½O_{2}. Estos gases
forman la corriente de gas ascendente principal que en un cierto
grado es modificada en temperatura por la entrada endotérmica de la
Zona #1 que es mantenida a una temperatura de 800º - 1200ºC por
regulación de la entrada de reacción endotérmica a través de dos
juegos de toberas T1 y T2.
La Zona #3 empieza en la parte superior de la
estructura de soporte (8) de las paredes y comprende la totalidad
de la chimenea. Se regula con intermedio de tres juegos de toberas.
El juego de toberas T3 está situado justamente por encima de la
estructura de soporte, por ejemplo, 0,61 m (2 pies). Las
temperaturas a este nivel son reguladas por el volumen de oxígeno
introducido por el juego de toberas T2 y/o los materiales de
reacción endotérmicos, a través de los juegos de toberas T1 y T2.
El juego de toberas T4 está situado por encima de la estructura de
soporte, aproximadamente el 25% de la distancia entre la estructura
de soporte y la parte superior de la chimenea. La temperatura del
juego de toberas T4 se mantiene próxima a 850ºC y la temperatura de
la sección de transición (4) cerca de 480ºC en el extremo superior
por regulación del volumen de gas retirado a través de T3. El juego
de toberas T5 está situado más arriba de la chimenea
(aproximadamente 42% de la distancia por encima de la estructura de
soporte) en la que la temperatura de la chimenea se mantiene cerca
de 760ºC por regulación de la cantidad de gas retirada a través de
los juegos de toberas T3 y T4. La temperatura en la parte superior
de la chimenea se mantiene entre 300º - 400ºC por regulación del
volumen de gas eliminado a través de las toberas T3, T4, T5 y la
entrada endotérmica a través de T1 y T2. La salida (9) del sistema
de recogida de gas superior elimina productos gaseosos de
carbonización y/o volatización, incluyendo monóxido de carbono,
hidrógeno, hidrocarburo, sulfuro de hidrógeno, óxido de azufre,
nitrógeno, amoniaco, fracciones ligeras del petróleo y vapor de
agua. Las localizaciones superiores y también la localización de las
zonas del convertidor mejorado anteriormente indicado, pueden variar
en general en 4% con respecto a la cifra indicada.
Los componentes de coke y ulla residual
("char"), que reforman desde arriba la parrilla carbonosa
consumida en la Zona #2 (excepto en la modalidad de producción de
metal fundido de alto volumen) son fabricados internamente en la
Zona #3 a partir de carbones que no corresponden a la máxima
calidad y otros materiales carbonosos, que se cargan en la parte
superior y se desplazan hacia abajo por gravedad al gasificarse la
parte de la parrilla carbonosa situada por debajo de aquellos. Su
temperatura es controlada por regulación de la cantidad de gas que
pasa por la zona y sus temperaturas de entrada, de manera que nunca
es inferior a 1000ºC cuando alcanzan el fondo de la Zona #3. De
esta manera la pérdida tradicional de calor sensible que tiene lugar
cuando se produce coke por fuera del alto horno, que a continuación
es apagado y enfriado antes de la carga, se evita por completo
excepto cuando se opera en la modalidad de producción de altas
cantidades de metal fundido, y entonces aún solo parcialmente.
Un alto horno convencional de tamaño medio típico
produce 2.500 - 3.150 toneladas de metal caliente (arrabio)
mientras consume 8.000 - 10.000 toneladas de carga sólida
consistente en óxidos de hierro, coke, y otros aditivos. Fuente de
formación: Blast Furnace - - Theory and Practice, Volume 1, Gordon
and Breach Science Publishers, New York, London, Paris.
(Tabla pasa a página
siguiente)
Un convertidor mejorado, según la presente
invención, puede mostrar prácticamente las mismas dimensiones que
un alto horno convencional de tamaño medio al que se ha hecho
referencia a excepción de 25-30% de diámetro más
reducido de 15% de la altura de la chimenea en la parte superior
(ver Figura 1 Región 2) y una chimenea con pendiente incrementada
en la Región 4, comprendiendo aproximadamente 10% de la altura de
la chimenea que interconecta con el diámetro superior reducido de
la chimenea y la chimenea de la zona (5) que muestra una conicidad
constante convencional.
Además de estas modificaciones el convertidor
mejorado utiliza cinco juegos de toberas estratégicamente situados
en el hogar y en la chimenea por encima del etalaje. En la Tabla 2
se pueden observar las dimensiones mejoradas del convertidor y la
situación de los juegos de toberas.
Las dimensiones de un alto horno convencional y/o
convertidor mejorado pueden variar con la capacidad instalada.
Al hacer los cambios de diseño de hornos altos
modernos, tal como se han descrito y se han mostrado en la figura
1, es práctico modernizarlos, transformándolos en convertidores
capaces de funcionar de manera efectiva en cuatro modalidades
distintas dependiendo de los objetivos principales perseguidos. En
dos de las cuatro modalidades, demuestran su capacidad como
convertidor principal en Sistemas Convertidores Mejorados
Universales diseñados para convertir por completo, en la Modalidad
#1, los desperdicios de muchos tipos en productos deseables y en la
Modalidad #2, las pizarras bituminosas y arenas bituminosas de modo
completo en productos deseables sin provocar contaminación de
ningún tipo. En una Modalidad #3, el convertidor funciona como
aparato conductor de gas de ceniza de escorias de tipo mejorado,
diseñado para producir un volumen máximo de gases combustibles
limpios de bajo coste, a partir de fuentes de materias primas
carbonosas que no son de primera calidad, sin provocar
contaminación. En la Modalidad #4, el convertidor funciona sin
provocar contaminación como horno alto productor de metal fundido de
elevado volumen de tipo mejorado (menor consumo de coke, sin costes
de estufa y mayor vida del revestimiento) produciendo asimismo de
manera simultánea un gas de características superiores que se
elimina de la parte superior (2.492.000 a 2.670.000 cal/m^{3}
(280 a 300 Btu/pie^{3})).
En todas las modalidades se obtiene un elevado
rendimiento de producto terminado al convertir por completo todos
los materiales entrantes en gas combustible para calderas muy
deseable, reduciendo el gas a material de alimentación, del cual se
sintetiza metanol al ser retirado a través del conjunto de toberas
T3, solamente con un proceso reducido o en gases, metal fundido y
escoria, vapores y materiales en polvo consumidos en unidades de
producción dependientes en el bucle cerrado completamente integrado.
Las elevadas temperaturas de llama utilizadas en la parte de
temperatura máxima de la Zona #2 producen una temperatura
suficientemente elevada para convertir completamente todos los
materiales introducidos.
Algunos de los otros productos retirados en los
conjuntos de toberas T4 y T5, la parte superior y la ranura (6) de
escoria y orificio de vertido (7) son productos terminados cuando
se extraen. Otros pueden constituir corrientes de materias primas a
otras unidades de producción en el sistema convertidor mejorado e
integrado, en el que son convertidos en productos terminados.
Haciendo referencia a la figura 2, estas unidades de producción
incluyen sin que ello sea limitativo, alguna combinación de
calderas que utilizan calor de desperdicio (11), (12), (13); planta
de reducción directa de óxido ferroso (15); instalaciones y
fabricación de acero (16); fundición (17); planta de subproductos
(18); planta generadora de energía eléctrica (19); proceso a la
unidad de materiales de construcción (20); planta de productos de
azufre (21), instalación de polímeros sintéticos, tales como goma
sintética o fibras y planta de materiales plásticos (28); atmósfera
rica en CO_{2}, cepa alimenticia superior de la granja con
depósito invernadero de algas azul-verdes (22).
Opcionalmente otro convertidor (29) con funcionamiento tándem puede
funcionar en la modalidad de producción de alto volumen de metal
fundido. Las unidades de soporte incluyen la planta de preparación
de material (14), almacenamiento de materiales endotérmicos (24);
planta de producción de oxígeno (25) y almacenamiento de nitrógeno
(26).
La corriente de subproductos es convertida en la
planta de subproductos (18) en una serie de productos que
comprenden, sin que ello sirva de limitación: gas combustible
limpio con un contenido energético de 3.560.000 a 5.340.000
cal/m^{3} (400 - 600 Btu/pie^{3}); fertilizantes; combustibles
de combustión limpia que serán substitutos ideales para la
gasolina, combustible diesel y combustible para propulsión a
chorro; goma sintética, una corriente de productos de fibras y
plásticos, productos químicos industriales, y alquitrán de la parte
superior.
La unidad de producción de escorias (20) puede
producir, a partir de escorias ácidas, piezas moldeadas de roca
ígnea de calidad superior, por ejemplo, de tipo interconectable
adecuado para su utilización en construcción de viviendas y otras
estructuras de muchos tipos distintos. Tienen características de
protección contra el fuego, protección contra insectos, no requieren
mantenimiento, tienen excelentes características aislantes, y
facilitan una construcción rápida y de bajo coste. Las escorias
básicas sin nueva fusión se pueden convertir en cementos especiales
o aislamiento de lana de roca.
Las calderas de calor sobrante (11), (12), (13)
pueden producir vapor de agua; pueden convertir querógeno vaporoso
en un líquido fácilmente procesado que, en la planta de
subproductos, se puede convertir en substitutos para la gasolina y
otros subproductos; convierten vapores de metal reciclados,
incluyendo sodio, potasio y zinc en materiales metálicos en polvo o
gotitas metálicas, y separan también NaCN y KCN. La planta (28) de
goma sintética y fibra sintética puede convertir la fuente de
materias primas entrantes de la planta de subproductos en una
amplia variedad de goma sintética, plásticos y productos de
fibras.
En todas las modalidades excepto la Modalidad #4,
la modalidad de producción de metal en elevado volumen, el metal
fundido retirado periódicamente del orificio de vertido (7) de
manera convencional, será suministrado a la fundición (17) en la
que tiene lugar cualquier separación necesaria de los diferentes
metales o será suministrado directamente a la instalación de
fabricación de acero.
Para conseguir los objetivos antes indicados, el
convertidor ha sido diseñado y funciona en cualquiera de las cuatro
modalidades a efectos de manipular un volumen muy grande de
materiales diversos cargados en el extremo superior (10). Un
convertidor de tamaño medio es capaz de procesar, aproximadamente,
de 8.128.000 a 10.160.000 kg (8.000 a 10.000 toneladas) de material
por día. Las dimensiones de los trozos de material que se cargan,
varían normalmente desde un mínimo de 0,635 cm (1/4'') hasta un
máximo de 20,32 cm (8'') en cualquiera de sus dimensiones.
Cuando el objetivo principal es la eliminación de
desperdicios de manera mejorada, los materiales que se cargan por
la zona (10) y los que se retiran de la parte superior (9), los
juegos de toberas (T3), (T4) y (T5), la ranura (6) para la escoria
fundida y el orificio de vertido de metal fundido (7) son algo
distintos de las entradas y salidas cuando el objetivo principal
estriba en convertir pizarras bituminosas en combustibles de
combustión limpia y muchos otros productos ventajosos, o convertir
materiales carbonosos que no son de primera calidad en gases o
convertir materiales de óxidos metálicos en metal fundido. No
obstante, se utiliza un chorro de oxígeno, esencialmente al 100%,
en todas las modalidades de funcionamiento. Arrastra, con el mismo,
una introducción endotérmica periférica al ser liberado a través
del conjunto de toberas (T2) a una presión suficientemente elevada
(por ejemplo, el doble aproximadamente) con respecto a la que existe
en la parte del etalaje del convertidor para asegurar que pasa con
rapidez a través de la zona #1 y penetra profundamente en la zona
#2. Las ventajas de sustituir oxígeno al 100% a presión
relativamente elevada en forma de chorro por el chorro convencional
de aire caliente son las siguientes: (1) eliminar la necesidad de
estufas de calentamiento del chorro; (2) mejorar el movimiento de
la carga en sentido descendente en la chimenea, reduciendo
notablemente el volumen ascendente de gas por libra de carbono
consumido e incrementando la parte central de la rejilla carbonosa
consumida; (3) mejorar la calidad de los gases producidos por
eliminación del contenido de nitrógeno introducido en el chorro
convencional de aire caliente; (4) incrementar la generación de
calor sensible a alta temperatura al utilizar de forma segura
temperaturas elevadas de la llama y, como consecuencia, la magnitud
de reacciones endotérmicas prácticas; (5) incrementar la velocidad
operativa. El gas eliminado de manera continuada por el conjunto de
toberas (T3) y que pasa a través de la Caldera de Aprovechamiento de
Calor Sobrante y Sistema de Eliminación de Trazos de Azufre para
eliminar materiales en forma de vapores tendrá un contenido de
energía calorífica de 2.492.000-2.670.000
cd/m^{3} (280-300 Btu/cf.), transformándolo en un
combustible muy eficaz para calderas, superior incluso al gas
natural dado que quema con una temperatura de llama más baja y,
como consecuencia, no se formarán los perniciosos óxidos de
nitrógeno. Este gas es también ideal como materia prima gaseosa
para su utilización en la síntesis de metanol y otros productos
porque se encuentra prácticamente libre de los compuestos de azufre
contaminantes del aire, hidrocarburos y óxidos de nitrógeno formados
cuando se utiliza un chorro de aire que contiene grandes cantidades
de nitrógeno.
Cuando el objetivo principal es consumir
desperdicios de manera ideal, la carga en la parte superior (10)
puede contener materiales de desperdicio de muchos tipos,
incluyendo desperdicios de tipo municipal e industriales tales como
neumáticos, desperdicios de automóvil, pesticidas, posos de muchos
tipos, aceites de desperdicio, PCB y otros materiales peligrosos y
tóxicos tanto orgánicos como inorgánicos. Los desperdicios
municipales contienen, antes de clasificar, de manera típica, hasta
8% de contenido metálico (promedio nacional). Hagerty, D., Pavoni,
J., Heer, J., Solid Waste Management, D. Van Nostrand Company, Inc.,
Nueva York. Se añaden a la carga que entra por la parte superior,
suficientes componentes de escorias básicas de manera convencional,
para producir la escoria básica necesaria para eliminar el azufre
inorgánico en la carga. Para facilitar la producción de escoria de
clinquer de cemento, según la especificación, en la Unidad de
Proceso de Escoria En Materiales de Construcción (20) se pueden
introducir adiciones de productos químicos en la escoria controlada
de modo más preciso. La proporción de carbón de calidad no superior
y otros materiales carbonosos formadores de rejilla que se cargan
por toneladas de desperdicios introducidos será relativamente
pequeña, de 0,25 a 0,7 a causa del contenido carbonoso de la mayor
parte de desperdicios.
A continuación, se indica un ejemplo de cálculo
que muestra este procedimiento para la conversión de desperdicios
municipales e industriales en gases combustibles limpios, y una
escoria básica adecuada para la conversión en clinquer de cemento,
según la especificación, y otros subproductos:
El contenido no carbonoso de la carga al
descender es convertido por la corriente de gas ascendente en
gases, vapores o materiales fundidos que van descendiendo a través
de la rejilla carbonosa. Los metales (principalmente hierro
fundido) se acumulan en el fondo del alto horno y se forma una capa
de escoria sobre los mismos. En su descenso hacia el crisol, el
hierro fundido capta una cantidad máxima del azufre inorgánico
liberado, cuando la rejilla carbonosa es consumida delante del juego
de toberas (T2). Libera la mayor parte a la capa de escorias al
atravesar la misma.
Haciendo referencia a la figura 1, se observará
que la parte de gases producidos en las zonas #1 y #2, que no se
requieren en la zona #3 o que deben ser eliminados con intermedio
de los juegos de toberas (T4) y (T5) para impedir una excesiva
acumulación de materiales de reciclado, se retira por el juego de
toberas (T3). Su temperatura es controlada íntimamente, y su
contenido de hidrógeno y de monóxido de carbono hacen de los mismos
un gas reductor ideal a utilizar externamente sin otro proceso (ver
Patente U.S.A. nº 4.381.938) en el alto horno (29) para la
producción de hierro fundido con control dependiente de zonas, como
sustituto de una parte del gas que, en la práctica convencional, es
generado por la combustión de coke de calidad de alto horno, o en
una planta (15) de Reducción Directa de Óxido Ferroso cuyo producto
es consumido por un horno de arco eléctrico o en un convertidor de
oxígeno (27).
En esta forma de funcionar, solamente se
requieren pequeñas adiciones a la cuchara para producir escoria
básica (adecuada para la fabricación de cementos según
especificación). Aproximadamente de 400 a 700 libras de escoria se
generan por cada tonelada de desperdicios de la carga.
Aproximadamente la mitad de todo el gas generado en el etalaje en la
Zona #2 es necesario en la Zona #3 para convertir la parte
carbonosa de la carga en coke o subproductos carbonosos y para
poner los otros materiales en forma de gas o de vapor, o
precalentarlos a 1000ºC antes de que alcancen la Zona #2. Cuando la
salida del juego de toberas (T3) no es utilizada como gas reductor,
se hará pasar a través de la caldera (13) de calor sobrante y el
sistema (23) de eliminación de trazos de azufre. Los gases
salientes son un combustible ideal de combustión limpia y de alta
eficacia para calderas con un contenido calorífico de
2.492.000-2.670.000 cal/m^{3}
(280-300 Btu/cf.). Cuando se consume, por ejemplo,
en la Planta (19) de Generación de Energía Eléctrica, el gas de
chimenea compuesto por CO_{2}, H_{2}O y N_{2} (sin óxidos de
nitrógeno) es un producto de entrada ideal en la Granja Depósito
(22) Invernadero de Algas Azul y Verde o sus componentes pueden ser
separados en la planta de sub-productos y el
CO_{2} puede ser comercializado de una forma u otra o reciclado
como producto endotérmico de entrada al convertidor, a través de los
juegos de toberas (T1) o (T2), o bien, puede ser utilizado en la
planta (18) de sub-productos para sintetizar
productos.
Cuando se desea un gas de calidad comercial de
3.560.000 a 5.340.000 cal/m^{3} (400-600
Btu/cf.), todos los materiales eliminados por los juegos de toberas
(T3), (T4) y (T5), y la parte superior del alto horno son
suministrados a quemadores de desperdicios (11), (12) y (13) y, a
continuación, son enviados al sistema (23) de eliminación de trazas
de azufre. La salida total de gases del sistema (23) de eliminación
de trazas de azufre, conteniendo productos de destinación
destructiva, es enviada a la planta de subproductos (18) en la que
se produce gas de calidad comercial. La salida líquida del sistema
(23) de eliminación de trazas de azufre es suministrada a la Planta
(21) de Productos de Azufre. El metal fundido que se forma es
eliminado periódicamente, de manera convencional y enviado a la
fundición (17) en la que, en caso necesario, los metales no
ferrosos son separados antes de procesar el hierro fundido en forma
de productos terminados en la fundición (17) o suministrados a la
Instalación de Fabricación de Acero (16).
Cuando la escoria fundida, controlada
químicamente y en cuanto a temperatura, es retirada periódicamente,
es suministrada a la Unidad (20) de Materiales de Construcción por
Proceso de Escoria. En ella, cualesquiera adiciones de productos
químicos necesarias para producir clinkers de cemento, según
especificación, son agitados en la escoria fundida antes de su
enfriamiento y molturación para constituir cemento o su soplado para
producir aislante de lana de roca.
Cuando el objetivo es una producción máxima de
gases de combustión limpia, el convertidor funciona en la modalidad
#3. La cantidad de material carbonoso introducido en la parte
superior (10) se incrementa. La mayor parte del incremento puede
ser de origen de biomasa. El flujo de material es el mismo que
cuando se opera en la modalidad de conversión de desperdicios #1. El
gas de la parte superior contiene más de los materiales separados
en la planta de subproductos y enviados a la Planta de Plásticos,
Fibras y Goma Sintética (28).
Cuando el objetivo es convertir pizarra
bituminosa o arenas bituminosas de manera deseable, el convertidor
funciona en la modalidad #2. La carga de la parte superior (10) del
alto horno está constituida por pizarra bituminosa o arenas
bituminosas y carbones corrientes o residuos de coke ("coke
breeze") en una proporción comprendida entre 0,6 y 1,2 por
tonelada de pizarra bituminosa o de arenas bituminosas. La patente
U.S.A. 4.495.054 hace referencia al libro de Zimmerman "World
Resources and Industries" en el que informó que, solamente en
Estados Unidos, existe un trillón de barriles de petróleo querógeno
recuperable de las pizarras bituminosas. Esta cantidad es tres veces
las reservas de petróleo conocidas en el mundo. El querógeno puede
ser refinado en combustibles superiores a los fabricados a partir
de petróleo crudo. No se añaden componentes adicionales formadores
de escorias, y el gran volumen de escorias producido de la
conversión de arenas bituminosas o pizarras bituminosas es ácido.
Aproximadamente el 70% del gas generado en la zona#2 es requerido
en la zona #3. A continuación se adjunta un ejemplo de cálculo de
este proceso para extracción de querógeno, gases y otros productos
de pizarras carbonosas y materiales carbonosos:
Al descender la pizarra bituminosa y alcanzar la
parte externa de cada trozo de pizarra una temperatura de 480ºC,
empieza a liberar querógeno líquido y se expansiona al 50% en
volumen. McGraw-Hill Encyclopaedia of Science and
Technology, D. Van Nostrand Company, Inc., Nueva York, 1976. El
diseño del convertidor mejorado, de acuerdo con la invención, se
adapta el incremento de volumen de pizarras bituminosas y otros
carbonos que se pueden cargar al alcanzar sus temperaturas críticas
incrementando gradualmente el diámetro de las chimenea de la zona 4,
que forma conicidad hacia afuera desde una parte estrecha (2) de la
parte alta. El consumo más central de la rejilla carbonosa
conseguido por el suministro más central del chorro de oxígeno,
ayuda también a conseguir un movimiento descendente regular de la
carga. Al descender el carbón y materiales que forman tejidos
carbonosos cargados de la parte alta, la humedad de la carga y los
componentes volátiles son eliminados y abandonan el convertidor por
la parte alta. El coke o residuos carbonosos restantes se desplazan
de forma descendente. Al descender el querógeno líquido liberado en
la parte superior de la zona 3, absorbe suficiente calor sensible
de la corriente de gases ascendentes para pasar a vapor y empezar a
ascender nuevamente en la chimenea. Una parte de la corriente de
gas ascendente es retirada de manera continua a través de los
juegos de toberas (T4) y (T5) que arrastran la parte más importante
del vapor querógeno. Cuando las muestras de gas formadas en otros
puntos indican una acumulación indeseable en la chimenea, se carga
adicionalmente material carbonoso y la salida a través de estas
toberas es incrementada para eliminarlo. Al desplazarse la parte
principal de la corriente de gas formada en la zona #2 hacia arriba
realizando el proceso de coquización, también precalienta
aproximadamente 680,4 kg (1.500 lbs) de componentes que forman
escoria ácida producidos por tonelada de pizarra bituminosa o de
arenas convertidas.
Otros materiales que se reciclan en la chimenea
interfiriendo con el movimiento descendente suave de la carga y
disminuyendo la vida de los recubrimientos son Na, K, KCN, NaCN y
Zn y P. La mayor parte de los mismos son expulsados continuamente a
través del juego de toberas (T3). Cuando el análisis del gas
muestra la necesidad de ello, se lleva a cabo una purga periódica
por los juegos de toberas (T3) y (T4). Los gases eliminados a
través de los juegos de toberas (T3), (T4) y (T5) pasan por las
calderas de recuperación de calor (12) y (13) y el sistema de
eliminación de trazos de azufre (23) antes de su suministro a la
planta de subproductos o desde (T3) son enviados a otros lugares
deseados. Los productos retirados de las calderas de recuperación de
calor tienen que encontrarse en forma líquida (querógeno y agua) o
en forma de polvo.
El contenido de óxido de hierro de las pizarras
bituminosas se reduce en la zona #3. Los óxidos reducidos y los
componentes de la escoria se funden cerca de la parte superior de
la zona #2, y van descendiendo a través de la rejilla carbonosa en
la zona #2. Se acumulan en el crisol y son retirados periódicamente
igual que en la práctica convencional. La escoria ácida es
suministrada a la Unidad de Proceso de Escoria (20) de formación de
materiales de construcción, donde puede ser vertida formando piezas
moldeadas de roca ígnea o puede ser procesada constituyendo otros
materiales de construcción.
Cuando se desea utilizar un convertidor para
producir metal fundido de forma mejorada, se utiliza la modalidad
4. La carga en la parte superior (10) contendrá óxidos metálicos de
varias formas. Solamente la mitad aproximadamente del material de
rejilla carbonosa que se carga por la parte superior debe ser coke
de alto horno de primera calidad con la estabilidad requerida para
resistir el aplastamiento por una carga pesada constituida por
óxidos de hierro u otros óxidos metálicos. El resto de las
necesidades de substancias carbonosas puede quedar constituido por
coke de petróleo, carbón corriente y opcionalmente otras adiciones
de otros materiales carbonosos. La eficacia de esta cantidad menor
de coke de alto horno de primera calidad queda incrementada a causa
de las menores exigencias de permeabilidad, (volumen menor, ausencia
de nitrógeno en los gases ascendentes), y otros materiales
carbonosos menos costosos proporcionan una parte importante del
carbón consumido en el proceso de producción de calor y gas
reductor requerido.
A continuación se muestra un ejemplo de cálculo
del proceso para la producción de metales fundidos:
Existen ventajas intrínsecas en la conversión de
los altos hornos de producción de metal fundido en convertidores:
menor necesidad de coke de primera calidad por tonelada de metal
fundido, producción simultánea de gases de calidad superior en la
parte alta, más toneladas de metal fundido por hora, mayor vida de
los recubrimientos y capacidad de consumir aguas contaminadas y
otros productos endotérmicos de entrada en el proceso. El resultado
final es un coste más reducido por tonelada de metal fundido
producido y una contaminación más reducida. Es posible conseguir
estas ventajas instalando solamente las mejoras de la Zona #1 y
Zona #2 detalladas en esta descripción pero incluso en el caso en
que se cargan materias primas de calidad superior, algunas
contendrán trazas de componentes que tenderán a provocar
complicaciones en el reciclado, acortando la vida del
recubrimiento. Para conseguir ventajas plenas, los juegos de toberas
(T3), (T4) y (T5) necesitan también ser instalados con sensores
situados en puntos estratégicos que constituyen una entrada en el
ordenador de control de proceso para el cálculo de las entradas y
salidas endotérmicas y exotérmicas. Cuando se introduce una
corriente, la reacción del agua con el gas convierte la misma en
monóxido de carbono e hidrógeno. El contenido de hidrógeno del gas
reductor que se desplaza de forma ascendente se incrementa,
resultando en un mayor contenido de vapor y menor contenido de
dióxido de carbono en el gas de la parte superior del horno. De
esta forma, todos los gases salen por la parte superior (9),
excepto durante cortos intervalos periódicos de reciclado de
materiales gaseosos. Después de eliminar la humedad y contenido de
azufre, el gas combustible formado tendrá un contenido de energía
de 2.492.000-2.670.000 cal/m^{3}
(280-300 Btu/cf). Durante las breves purgas de
material de reciclado, se retiran gas y vapores por los juegos de
toberas (T3), (T4) y (T5). El ordenador de control de proceso
calcula el coke adicional de primera calidad a cargar. La
combustión de este coke es necesaria para substituir el calor
sensible y reducir las pérdidas de gas a partes de la Zona # 3 en
aquel momento.
Cuando el objetivo principal consiste en producir
energía eléctrica sin contaminación de la tierra, aire o agua, el
convertidor funciona en la Modalidad #1 o en la Modalidad #3. El
gas retirado a través del juego de toberas #3 después de pasar por
la caldera de recuperación de calor y el sistema de eliminación de
azufre en trazas es introducido en la planta de generación de
energía eléctrica. El efluente de la chimenea procedente de la
caldera de la planta es introducido en la planta de subproductos.
En dicha planta es separado en sus componentes: nitrógeno, dióxido
de carbono y agua. El N_{2} y CO_{2} y H_{2}O pueden ser
comercializados como productos, o bien el CO_{2} puede ser
convertido alternativamente en la planta de subproductos en urea
utilizada posteriormente para la sintetización de fertilizantes y
otros productos. Un método alternativo consiste en suministrar los
gases de la parte superior del horno a una Granja de Depósito
Invernadero de Algas Azul-Verde. En ella las algas
del tanque utilizan la fotosíntesis para convertir el CO_{2} en
una planta de alimentos de fomento de la salud y O_{2} puro. Otra
opción adicional consiste en la utilización del CO_{2} como
producto endotérmico de entrada a través de los juegos de toberas
(T1) o (T2) en el convertidor. El vapor de las calderas de
recuperación de calor (11), (12) y (13) es otro producto
comercializado o usado en la planta de generación eléctrica o en
otro lugar del "sistema de convertidor mejorado".
La construcción y funcionamiento del convertidor
de la presente invención utilizan solamente materiales
convencionales y técnicas convencionales y, dadas las enseñanzas de
la presente descripción, se encuentran fácilmente dentro del ámbito
de los conocimientos de la técnica. De manera similar, los sistemas
asociados y dispositivos asociados tales como los dispositivos de
inyección, temperatura, detección de líquidos y gases y equipo de
análisis, y similares, son de tipo comercial. Los sistemas de
control por ordenador se encuentran también a disposición o se
pueden formular de manera fácil.
La realización preferente de la invención, tal
como se describe y se ha mostrado en los dibujos, es solamente
ilustrativa. Dado que las modificaciones serán evidentes para los
técnicos en la materia, la invención queda limitada solamente por
el alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (18)
1. Alto horno que tiene una chimenea de sección
decreciente (5), comprendiendo una zona (4) en la que la chimenea
(5) se estrecha desde un diámetro normal a un diámetro reducido,
poseyendo la chimenea una sección superior más estrecha (2) que
comprende 15% de la altura de la chimenea por encima del etalaje y
que tiene un diámetro constante del orden de 70% a 75% del diámetro
que tendría la parte superior de la chimenea si la conicidad de la
chimenea se mantuviera constante, y cinco juegos de toberas, estando
situados un primer y segundo juegos de toberas (T1 y T2) en el
etalaje, y un tercer, cuarto y quinto juegos de toberas
(T3-T5) situados en la chimenea por encima del
etalaje, de manera que el primer juego de toberas (T1) está situado
en el crisol por encima del lugar en que se acumulan la escoria y
metal fundidos, estando situado el segundo juego de toberas (T2)
por encima del primer juegos de toberas (T1), y estando situado el
tercer juego de toberas (T3) por encima del segundo juego de toberas
(T2) y por encima de la zona de soporte de la chimenea, estando
situado el cuarto juego de toberas (T4) por encima del soporte de la
chimenea en 25% de la distancia entre el soporte de la chimenea y
la parte superior de la misma y estando situado el quinto juego de
toberas (T5) en el 42% de la distancia entre el soporte de chimenea
y la parte superior de la misma.
2. Alto horno, según la reivindicación 1, en el
que la chimenea en una sección de transición cónica que
interconecta la parte superior (2) y el resto de la chimenea,
comprendiendo la zona de transición aproximadamente el 10% de la
altura de la chimenea por encima del etalaje.
3. Alto horno, según la reivindicación 1 ó 2, que
comprende además un sistema de inyección de material endotérmico
situado en el primer juego de toberas (T1), aberturas y toberas
para chorros de oxígeno y un sistema de inyección endotérmico
situado en el segundo juego de toberas (T2).
4. Alto horno, según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, que comprende además dispositivos sensores
de la parte superior, en la totalidad de los cinco juegos de
toberas y el crisol para detectar temperaturas en todos los lugares
y obtener análisis de gas en los juegos de toberas tercero, cuarto y
quinto (T3, T4 y T5) y la parte superior.
5. Método para el funcionamiento del alto horno,
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, como convertidor,
comprendiendo dicho método las siguientes etapas:
- a)
- carga en la parte superior de los materiales sólidos a convertir incluyendo materiales carbonosos, desplazándose dichos materiales de forma descendente por la chimenea formando una rejilla carbonosa en el etalaje;
- b)
- inyectar a través de los primer y segundo juegos de toberas (T1 y T2) todos los gases entrantes, líquidos y materiales en polvo;
- c)
- introducir chorros de oxígeno al 100% (con un pequeño contenido periférico de material reactivo endotérmico) por las toberas de los chorros situadas en el segundo juego de toberas (T2) a una presión suficientemente elevada para posibilitar su penetración profunda en el etalaje por delante del segundo juego de toberas (T2);
- d)
- combustión en el etalaje por delante del segundo juego de toberas (T2) de carbón de la rejilla carbonosa a elevadas temperaturas de la llama para facilitar al proceso el calor requerido para convertir todos los materiales de entrada en gas, vapor, metal fundido, escorias fundidas o materiales en polvo;
- e)
- introducir por el primer juego de toberas (T1) materiales de reacción endotérmica a una presión ligeramente superior a la existente en el etalaje para mantener el perfil de la temperatura de la zona controlada y crear una zona amortiguadora de temperatura controlada situada entre la parte más central a elevada temperatura del etalaje y las paredes de la parte inferior del convertidor para proteger los refractarios, las toberas y sistemas de inyección situados en dicha zona contra las temperaturas elevadas de la llama utilizadas en la parte central del etalaje;
- f)
- retirar gases, vapores y materiales en polvo a través del tercer, cuarto y quinto juegos de toberas (T3, T4 y T5) para eliminar productos y subproductos y conseguir control de la zona del perfil de temperatura del convertidor;
- g)
- retirar escorias de la parte inferior del convertidor;
- h)
- retirar metal de las proximidades del fondo del convertidor; y
- i)
- regular el volumen de materiales de reacción endotérmicos introducidos a través del primer y segundo juegos de toberas (T1 y T2) y/o regular la entrada de oxígeno a través del segundo juego de toberas (T2) para controlar la temperatura en el etalaje.
6. Método, según la reivindicación 5, en el que
los gases retirados del tercer, cuarto y quinto juegos de toberas
(T3, T4 y/o T5) y de la parte superior son conducidos por calderas
de recuperación de calor y sistemas de eliminación de azufre para
proporcionar gases limpios.
\newpage
7. Método, según la reivindicación 6, en el que
como mínimo una parte de dichos gases limpios es conducida a una
instalación de polímeros sintéticos.
8. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 5 a 7, en el que la escoria fundida es incorporada
en materiales de construcción.
9. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 5 a 8, en el que dicho material carbonoso
comprende carbón corriente y otros materiales carbonosos
corrientes.
10. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 5 a 9, que comprende además la etapa de utilizar
un ordenador que utiliza entradas de equipos detectores situados en
el tercer, cuarto y quinto juegos de toberas (T3, T4 y T5) y la
corriente de gases de la parte superior para regular los materiales
inyectados a través del primer y segundo juegos de toberas (T1 y T2)
para mantener una zona protectora de temperatura controlada entre
la parte central de alta temperatura del etalaje y las paredes de
material refractario del convertidor en dicho etalaje.
11. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 5 a 10, que comprende además las siguientes
etapas:
- a)
- introducción de una carga que contiene pizarras bituminosas o arenas bituminosas en las que el material carbonoso por tonelada de pizarra bituminosa o arena bituminosa se encontrará dentro de una proporción aproximada de 0,6 a 1,2;
- b)
- introducir materiales de reacción endotérmica a través del primer juego de toberas (T1);
- c)
- introducir oxígeno y una capa periférica adicional de un material reactivo endotérmico a través del segundo juego de toberas (T2);
- d)
- quemar el material de la rejilla carbonosa en dicha carga en la parte central del etalaje para producir el calor requerido para convertir la carga descendente en gases, vapores, metal fundido, escorias fundidas o materiales en polvo y proporcionar calor para las etapas "e" y "f";
- e)
- calentar la carga cerca de la parte superior de la chimenea, en la que el diámetro reducido de la chimenea empieza a reducirse al diámetro convencional a una temperatura no superior a 480ºC para convertir la parte carbonosa de la carga en coke o residuos carbonosos y precalentar la parte no carbonosa de la carga;
- g)
- calentar adicionalmente la carga descendente en la parte central del etalaje a temperatura suficientemente elevada para convertirla en gases, escorias fundidas, metal fundido, vapores o materiales en polvo;
- h)
- eliminar el metal fundido y la escoria fundida del crisol;
- i)
- retirar de manera continua gases a través del tercer juego de toberas (T3) que contiene materiales de reciclado; y
- j)
- retirar gases de hidrocarburos útiles y querógeno a través del cuarto y quinto juegos de toberas (T4 y T5), y a través de la parte superior de la chimenea.
12. Método, según la reivindicación 11, en el que
como mínimo una parte de los gases retirados es conducida a una
planta de polímeros sintéticos.
13. Método, según la reivindicación 11 ó 12, en
el que la escoria se incorpora en materiales de construcción.
14. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 11 a 13, en el que como mínimo una parte de los
gases retirados es utilizada como combustible.
15. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 5 a 10, para convertir residuos municipales y/o
industriales que tienen un contenido metálico en subproductos
útiles, comprendiendo dicho método las siguientes etapas:
- a)
- introducir una carga que contiene dichos desperdicios, material carbonoso y componentes formadores de escoria en la parte superior del horno;
- b)
- introducir materiales de reacción endotérmicos a través del primer juego de toberas (T1);
- c)
- introducir oxígeno por el segundo juego de toberas (T2);
- d)
- quemar el material carbonoso de dicha carga en la parte central del etalaje para fundir escorias y proporcionar calor para la etapa e);
- e)
- calentar la carga en la chimenea aproximadamente 1.000ºC para convertir la parte carbonosa de la carga en coke o residuos carbonosos y convertir la parte no carbonosa en gases, vapores y materiales fundidos;
- f)
- eliminar el metal fundido y la escoria fundida del crisol;
- g)
- retirar los gases útiles a través del tercer juego de toberas (T3) con un contenido calorífico de 2.492.000-2.670.000 cal/m^{3} de (280 a 300 Btu/cf); y
- h)
- retirar los gases útiles por los cuarto y quinto juegos de toberas (T4 y T5), y a través de la parte superior de la chimenea.
16. Método, según la reivindicación 15, en el que
como mínimo una parte de los gases retirados es utilizada como
combustible.
17. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 5 a 10, en el que la carga en la parte superior
del convertidor contiene óxidos metálicos.
18. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones 5 a 10, en el que el material carbonoso de origen
de biomasa es introducido en la parte superior del convertidor.
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