ES2587849T3 - Lanzas refrigeradas de fluido para inyección sumergida superior - Google Patents

Abstract

Una lanza de inyección sumergible superior accionable para su uso en una inyección de lanza sumergida superior dentro de una capa de escoria de un baño fundido en un proceso pirometalúrgico, en el que la lanza tiene una carcasa exterior de tres tuberías de lanza sustancialmente concéntricas que comprende una tubería más exterior, más interior e intermedia, la lanza incluyendo al menos una tubería de lanza adicional dispuesta sustancialmente concéntrica dentro de la carcasa, la carcasa incluyendo además una pared de extremo anular en un extremo de salida de la lanza, que une un extremo respectivo de las tuberías de lanza más exterior y más interior de la carcasa en un extremo de salida de la lanza y está separada de un extremo de salida de la tubería de lanza intermedia de la carcasa, la pared de extremo y una parte menor adyacente de la longitud de cada una de las tres tuberías de la carcasa comprenden un conjunto de punta de lanza reemplazable capaz de ser cortado de una parte principal de la longitud de las tres tuberías de la carcasa para permitir el reemplazo de las mismas; donde, en una ubicación remota desde el extremo de salida, tal como adyacente a un extremo superior o de entrada, la lanza tiene una estructura por la que es suspendible de manera que cuelga hacia abajo verticalmente, y la carcasa se adapta por lo que el fluido refrigerante es capaz de ser distribuido a través de la carcasa, por el flujo entre la tubería de lanza intermedia y una de las tuberías de lanza más interior y más exterior al extremo de salida y luego de vuelta a lo largo de la lanza, lejos del extremo de salida, por el flujo entre la tubería de lanza intermedia y el otro de las tuberías de lanza más interior y más exterior, la separación entre la pared de extremo y el extremo de salida de la tubería intermedia proporciona una constricción al flujo de fluido refrigerante capaz de funcionar para causar un aumento de la velocidad de flujo de fluido refrigerante entre la pared de extremo y el extremo de salida de la tubería intermedia; donde al menos una tubería de lanza adicional define un orificio central y tiene un extremo de salida separado del extremo de salida de la carcasa exterior, caracterizada porque una cámara de mezcla se define por la carcasa exterior entre los extremos de salida de la carcasa exterior y de al menos otra tubería, y al menos una tubería de lanza más está separada de la tubería de lanza más interior de la carcasa para definir entre ellas un paso anular, por el que el material combustible pasa a lo largo del orificio y el oxígeno que contiene gas que pasa a lo largo del paso anular son capaces de formar una mezcla de combustible en la cámara de mezcla y adyacente al extremo de salida de la lanza para la combustión de la mezcla que está siendo inyectada dentro de la capa de escoria.

Description

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DESCRIPCION

Lanzas refrigeradas de fluido para inyeccion sumergida superior Campo de la invencion

Esta invencion se refiere a lanzas de inyeccion sumergida superiores para su uso en operaciones pirometalurgicas de bano fundido.

Antecedentes de la invencion

La fundicion de bano fundido u otras operaciones pirometalurgicas que requieren la interaccion entre el bano y una fuente de gas que contiene oxigeno utilizan varias disposiciones diferentes para el suministro del gas. En general, estas operaciones implican la inyeccion directa en mata/metal fundido. Esto puede ser por toberas de soplado inferiores como en un tipo de horno Bessemer o toberas de soplado laterales como en un tipo del convertidor Peirce- Smith. Alternativamente, la inyeccion de gas puede ser por medio de una lanza para proporcionar ya sea el soplado superior o la inyeccion sumergida. Ejemplos de inyeccion de lanza de soplado superior son las plantas de fabricacion de acero KALDO y BOP en las que el oxigeno puro es soplado desde arriba del bano para producir acero a partir de hierro fundido. Otro ejemplo del proceso de cobre Mitsubishi superior, en el que las lanzas de inyeccion provocan chorros de inyeccion de lanza de soplado que contienen oxigeno es provisto por las etapas de conversion de fundicion y mata del gas, como aire o aire enriquecido con oxigeno, para incidir y penetrar en la superficie superior del bano, respectivamente para producir y para convertir la mata de cobre. En el caso de la inyeccion de lanza sumergida, el extremo inferior de la lanza es sumergido de manera que se produce la inyeccion dentro en lugar de desde arriba de una capa de escoria del bano, para proporcionar la inyeccion de lanzas sumergidas superiores (TSL), un ejemplo bien conocido de lo que es la tecnologia Outotec Ausmelt TSL que se aplica a una amplia gama de procesamiento de metales.

Con ambas formas de inyeccion desde arriba, es decir, tanto con soplado superior como inyeccion de TSL, la lanza se somete a intensas temperaturas del bano predominantes. El soplado superior en el proceso de cobre Mitsubishi usa un numero de lanzas de acero relativamente pequenas que tienen una tuberia interior de aproximadamente 50 mm de diametro y una tuberia exterior de aproximadamente 100 mm de diametro. La tuberia interior termina aproximadamente al nivel del techo del horno, por encima de la zona de reaccion. La tuberia exterior, que es giratoria para evitar que se pegue a un collar refrigerado por agua en el techo del horno, se extiende hacia abajo en el espacio de gas del horno para posicionar su extremo inferior sobre 500-800 mm por encima de la superficie superior del bano fundido. La alimentacion de particulas producida en el aire es soplada a traves de la tuberia interior, mientras que el aire enriquecido con oxigeno es soplado a traves del anillo entre las tuberias. A pesar de la separacion del extremo inferior de la tuberia exterior por encima de la superficie del bano, y cualquier refrigeracion de la lanza por los gases que pasan a traves de ella, la tuberia exterior se quema unos 400 mm al dia. Por lo tanto, la tuberia exterior se reduce lentamente y, cuando se requiera, se unen nuevas secciones a la parte superior de la tuberia exterior consumible.

Las lanzas para la inyeccion de TSL son mucho mas grandes que para las de soplado superior, tal como en el proceso Mitsubishi descrito anteriormente. Una lanza de TSL generalmente tiene al menos una tuberia interior y una exterior, como se supone a continuacion, pero puede tener al menos otra tuberia concentrica con las tuberias interior y exterior. Las lanzas tipicas de TSL a gran escala tienen un diametro exterior de tuberia de 200 a 500 mm, o mas grande. Ademas, la lanza es mucho mas larga y se extiende hacia abajo a traves del techo de un reactor de TSL, que puede ser de aproximadamente 10 a 15 m de altura, de modo que el extremo inferior de la tuberia exterior se sumerge a una profundidad de aproximadamente 300 mm o mas en una fase de escoria fundida del bano, pero esta protegida por una capa de escoria solidificada formada y mantenida en la superficie exterior de la tuberia exterior por la accion de refrigeracion del flujo de gas inyectado dentro. La tuberia interior puede terminar en aproximadamente el mismo nivel que la tuberia exterior, o en un nivel superior de hasta aproximadamente 1000 mm por encima del extremo inferior de la tuberia exterior. Por lo tanto, puede ser el caso de que el extremo inferior de solo la tuberia exterior este sumergido. En cualquier caso, una paleta helicoidal u otro dispositivo de conformacion de flujo pueden ser montados en la superficie exterior de la tuberia interior para abarcar el espacio anular entre las tuberias interior y exterior. Las paletas imparten una fuerte accion de remolino a un aire o explosion enriquecida con oxigeno a lo largo del anillo y sirven para mejorar el efecto de refrigeracion, asi como asegurar que el gas se mezcla bien con el material de combustible y alimentacion suministrado a traves de la tuberia interior con la mezcla que se produce sustancialmente en una camara de mezcla definida por la tuberia exterior, debajo del extremo inferior de la tuberia interior en el que la tuberia interior termina a una distancia suficiente por encima del extremo inferior de la tuberia exterior.

La tuberia exterior de la lanza de TSL se desgasta y se quema en su extremo inferior, pero a una velocidad que se reduce considerablemente por el revestimiento de escoria solidificada protectora de lo que seria el caso sin revestimiento. Sin embargo, esto es controlado en un grado sustancial por el modo de funcionamiento con la tecnologia TSL. El modo de funcionamiento hace la tecnologia viable a pesar de que el extremo inferior de la lanza esta sumergido en el entorno altamente reactivo y corrosivo del bano de escoria fundida. La tuberia interior de una

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lanza de TSL puede ser usada para suministrar materiales de alimentacion, tales como concentrado, flujos y reductor para ser inyectado en una capa de escoria del bano, o puede ser usada como combustible. Un gas que contiene oxigeno, tal como aire o aire enriquecido con oxigeno, se suministra a traves del anillo entre las tuberias. Antes de que la inyeccion sumergida dentro de la capa de escoria del bano se comience, la lanza se coloca con su extremo inferior, es decir, el extremo inferior de la tuberia exterior, separada a una distancia adecuada por encima de la superficie de la escoria. El gas y el combustible que contienen oxigeno, tal como fueloil, carbon fino o gas de hidrocarburo, son suministrados a la lanza y una mezcla de oxigeno/combustible resultante se dispara para generar un chorro de llama que incide sobre la escoria. Esto hace que la escoria salpique para formar, en la tuberia de lanza exterior, la capa de escoria que se solidifica por la corriente de gas que pasa a traves de la lanza para proporcionar el revestimiento de escoria solida mencionado anteriormente. La lanza entonces es capaz de ser reducida para lograr la inyeccion dentro de la escoria, con el paso continuo de gas que contiene oxigeno a traves de la lanza que mantiene la menor parte de la lanza a una temperatura a la que se mantiene el revestimiento de escoria solidificada y protege la tuberia exterior.

Con una nueva lanza de TSL, las posiciones relativas de los extremos inferiores de las tuberias exterior e interior, es decir, la distancia del extremo inferior de la tuberia interior se fija de nuevo, en todo caso, desde el extremo inferior de la tuberia exterior, es una longitud optima para una ventana de funcionamiento pirometalurgico particular, determinada durante el diseno. La longitud optima puede ser diferente para diferentes usos de la tecnologia TSL. Asi, en una operacion por lotes de dos etapas para la conversion de mata de cobre a cobre blister con la transferencia de oxigeno a traves de la escoria a mate, una operacion continua de una sola etapa para la conversion de mata de cobre a cobre blister, un proceso para la reduccion de una escoria que contiene plomo, o un proceso para la fundicion de un material de alimentacion de oxido de hierro para la produccion de arrabio, todos tienen diferente longitud de camara de mezcla optima respectiva. Sin embargo, en cada caso, la longitud de la camara de mezcla cae progresivamente por debajo de la optima para la operacion pirometalurgica mientras el extremo inferior de la tuberia exterior lentamente se desgasta y se quema. Del mismo modo, si hay desplazamiento cero entre los extremos de las tuberias exterior e interior, el extremo inferior de la tuberia interior puede quedar expuesto a la escoria, con ella tambien siendo desgastada y sometida a quemado. Por lo tanto, a intervalos, el extremo inferior de al menos la tuberia exterior necesita ser cortado para proporcionar un borde limpio al que esta soldado un trozo de tuberia de diametro apropiado, para restablecer las posiciones relativas optimas de los extremos inferiores de tuberia para optimizar las condiciones de fundicion.

La velocidad a la que el extremo inferior de la tuberia exterior se desgasta y se quema varia con la operacion pirometalurgico de bano fundido que se realice. Los factores que determinan esa velocidad incluyen la velocidad de procesamiento de alimentacion, la temperatura de funcionamiento, la fluidez del bano y de la quimica, las velocidades de flujos de lanza, etc. En algunos casos, la velocidad de desgaste por corrosion y quemado es relativamente alta y puede ser tal que en el peor de los casos varias horas de tiempo de funcionamiento se pueden perder en un dia debido a la necesidad de interrumpir el proceso para retirar una lanza desgastada del funcionamiento y reemplazarla con otra, mientras se repara la lanza desgastada retirada de servicio. Tales interrupciones pueden ocurrir varias veces en un dia con cada parada sumada a tiempo de no procesamiento. Mientras que la tecnologia TSL ofrece beneficios significativos, incluido el ahorro de costes, frente a otras tecnologias, cualquier perdida de tiempo de funcionamiento para la sustitucion de lanzas conlleva una penalizacion de costes significativa.

Tanto con el soplado superior como las lanzas de TSL, ha habido propuestas para la refrigeracion por fluido para proteger la lanza de las altas temperaturas que se encuentran en los procesos pirometalurgicos. Ejemplos de lanzas refrigeradas por fluido para soplado superior se divulgan en las patentes de EE.UU.:

3223398 de Bertram et al,

3269829 de Belkin,

3321139 de De San Martin,

3338570 de Zimmer,

3411716 de Stephan et al,

3488044 de Pastor,

3730505 de Ramacciotti et al

3802681 de Pfeifer,

3828850 de McMinn et al,

3876190 de Johnstone et al,

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3889933 de Jaquay,

4097030 de Desaar,

4396182 de Schaffar et al,

4541617 de Okane et al, y 6565800 de Dunne.

Todas estas referencias, con la excepcion de 3223 398 de Bertram et al y 3.269.829 de Belkin, utilizan tuberias exteriores concentricas dispuestas para permitir que el fluido fluya hasta la punta de salida de la lanza a lo largo de un paso de suministro y vuelva desde la punta a lo largo de una paso de retorno, aunque Bertram et al usa una variante en la que tal flujo se limita a una porcion de boquilla de la lanza. Aunque Belkin proporciona agua refrigerada, esta pasa a traves de salidas a lo largo de la longitud de una tuberia interior para mezclarse con oxigeno suministrado a lo largo de un paso anular entre la tuberia interior y la tuberia exterior, de manera que se inyecta como vapor con el oxigeno. El calentamiento y la evaporacion del agua proporcionan la refrigeracion de la lanza de Belkin, mientras que la corriente generada e inyectada se dice que devuelve el calor al bano.

Las patentes de EE.UU. 3521872 de Themelis, 4023676 de Bennett et al y 4326701 de Hayden, Jr. et al pretenden divulgar lanzas para inyeccion sumergida. La propuesta de Themelis es similar a la del documento US 3269829 de Belkin. Cada uno usa una lanza enfriada anadiendo agua al flujo de gas y confiando en la evaporacion en la corriente inyectada, una disposicion que no es la misma que la refrigeracion de la lanza con agua a traves de la transferencia de calor en un sistema cerrado. Sin embargo, la disposicion de Themelis no tiene una tuberia interior y el gas y el agua se suministran a lo largo de un solo tuberia en la que se vaporiza el agua. La propuesta de Bennett et al, aunque hace referencia a una lanza, es mas parecida a una tobera en que inyecta, por debajo de la superficie del metal ferroso fundido, a traves de la pared periferica de un horno en el que esta contenido el metal fundido. En la propuesta de Bennett et al, tuberias concentricas para la inyeccion se extienden dentro de un manguito de ceramica, mientras que el agua refrigerada es circulada a traves de tuberias recubierta por la ceramica. En el caso de Hayden, Jr. et al, el suministro de un fluido de refrigeracion se realiza solo en una extension superior de la lanza, mientras que la extension inferior del extremo de salida sumergible comprende una solo tuberia recubierta de un cemento refractario.

Las limitaciones de las propuestas de la tecnica anterior son senaladas por Themelis. La discusion esta en relacion con el refinado de cobre por inyeccion de oxigeno. Mientras que el cobre tiene un punto de fusion de unos 1085°C, Themelis senala que el refinado se lleva a cabo a una temperatura sobrecalentada de aproximadamente 1140°C a 1195°C. A estas temperaturas lanzas de los mejores aceros inoxidables o de aleacion tienen muy poca fuerza. Por lo tanto, incluso lanzas de soplado utilizan tipicamente la refrigeracion por fluido circulada o, en el caso de las lanzas sumergidas de Bennett y Hayden, Jr, et al, un revestimiento refractario o ceramico. El avance del documento US 3269829 de Belkin, y la mejora sobre Belkin provista por Themelis, es utilizar la refrigeracion de gran alcance capaz de ser lograda por la evaporacion del agua mezclada dentro del gas inyectado. En cada caso, la evaporacion ha de lograrse dentro, y enfriar la lanza. La mejora de Themelis sobre Belkin esta en la atomizacion del agua de refrigeracion antes de su suministro a la lanza, evitando los riesgos de fallo estructural de la lanza y de una explosion causada por la inyeccion de agua liquida dentro del metal fundido.

La patente de EE.UU. 6565800 de Dunne divulga una lanza de inyeccion de solidos para la inyeccion de material en particulas solidas en material fundido, usando un portador no reactivo. Esto es, la lanza es simplemente para su uso en el transporte de material en particulas en la masa fundida, en vez de como un dispositivo que permite la mezcla de los materiales y la combustion. La lanza tiene un tubo de nucleo central a traves del cual es soplado el material en particulas y, en contacto termico directo con la superficie exterior del tubo de nucleo, una funda de doble pared a traves de la cual refrigerante tal como agua es capaz de ser distribuido. La funda se extiende a lo largo de una parte de la longitud del tubo de nucleo para dejar una longitud de proyeccion del tubo de nucleo en el extremo de salida de la lanza. La lanza tiene una longitud de al menos 1,5 metros y a partir de los dibujos realistas, es evidente que el diametro exterior de la funda es del orden de alrededor de 12 cm, con el diametro interior del tubo de nucleo del orden de alrededor de 4 cm. La funda comprende longitudes sucesivas soldadas entre si, con las principales longitudes de acero y la seccion de extremo mas cerca del extremo de salida de la lanza siendo de cobre o de una aleacion de cobre. El extremo de salida que sobresale de la tuberia interior es de acero inoxidable que, para facilitar la sustitucion, es conectado a la longitud principal de la tuberia interior mediante aplicacion de rosca de tornillo.

La lanza del documento US 6565800 de Dunne se dice que es adecuada para su uso en el proceso de Hlsmelt para la produccion de metal ferroso fundido, con la lanza que permite la inyeccion de material de alimentacion de oxido de hierro y el reductor carbonoso. En este contexto, la lanza esta expuesta a condiciones hostiles, incluidas temperaturas de funcionamiento del orden de 1400°C. Sin embargo, como se indica anteriormente con referencia a Themelis, el cobre tiene un punto de fusion de aproximadamente 1085°C, e incluso a temperaturas de aproximadamente 1140°C a 1195°C, los aceros inoxidables tienen muy poca fuerza. Tal vez la propuesta de Dunne

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es adecuada para su uso en el contexto del proceso de Hlsmelt, dada la alta proporcion de aproximadamente 8: 1 en el corte transversal de funda refrigerada en el corte transversal del tubo de nucleo, y los pequenos cortes transversales generales involucrados. La lanza de Dunne no es una lanza de TSL, ni es adecuada para su uso en la tecnologia TSL.

Ejemplos de lanzas para su uso en los procesos pirometalurgicos basados en la tecnologia TSL son proporcionados por las patentes de EE.UU. 4251271 y 5251879, ambas de Floyd y la patente de EE.UU. 5308043 de Floyd et al. Como se explico anteriormente, la escoria es salpicada inicialmente mediante el uso de la lanza de soplado sobre una capa de escoria fundida para lograr un revestimiento protector de escoria sobre la lanza que se solidifica mediante gas soplado a alta velocidad del que genera el salpicado. El revestimiento de escoria solida se mantiene a pesar de que la lanza entonces es bajada para sumergir el extremo de salida inferior en la capa de escoria para permitir la inyeccion de lanza sumergida superior requerida dentro de la escoria. Las lanzas de las patentes de EE.UU. 4251271 y 5251879, ambas de Floyd, funcionan de esta manera con la refrigeracion para mantener que la capa de escoria solida sea la unica por gas inyectado en el caso de la patente de EE.UU. 4251271 y por ese gas mas gas soplado a traves de una tuberia de cubierta en el caso de la patente de EE.UU. 5251879. Sin embargo, con la patente de EE.UU. 5308043 de Floyd et al la refrigeracion, adicional a la proporcionada por el gas inyectado y el gas soplado a traves de una tuberia de cubierta, es proporcionada por fluido de refrigeracion distribuido a traves de los pasos anulares definidos por las tres tuberias exteriores de la lanza. Esto se hace posible mediante la provision de una punta anular de acero de aleacion solido que, en el extremo de salida de la lanza, se une a las tres tuberias mas exteriores y mas interiores alrededor de la circunferencia de la lanza. La punta anular es enfriada por gas inyectado y tambien por el fluido refrigerante que fluye a traves de una cara de extremo superior de la punta. La forma solida de la punta anular, y su fabricacion a partir de una aleacion de acero, dan lugar a que la punta tenga un buen nivel de resistencia al desgaste y quemado. La disposicion es tal que una vida de funcionamiento practica es capaz de ser lograda con la lanza antes de que sea necesario remplazar la punta con el fin de protegerse contra un riesgo de fallo de la lanza permitiendo al fluido de refrigeracion que se descargue dentro del bano fundido.

La presente invencion se refiere a una lanza de inyeccion sumergida superior refrigerada por fluido mejorada para su uso en operaciones de TSL. La lanza de la presente invencion proporciona una opcion alternativa a la lanza de la patente de EE.UU. 5308043 de Floyd et al, pero, al menos en formas preferidas, puede proporcionar ventajas sobre la lanza de esa patente.

El documento WO-A-2006/042363 muestra un aparato para la inyeccion de material en particulas solidas en un recipiente, que comprende un tubo transportador central que esta montado dentro de un alojamiento de lanza. El alojamiento de lanza a su vez incluye una funda de refrigeracion anular que rodea el tubo transportador. En su uso, el agua de refrigeracion de lanza fluye hacia adelante por la lanza a traves de un paso de flujo de agua anular interior y despues hacia fuera y hacia atras por un paso de extremo anular delantero y por un paso anular exterior a traves del cual fluye hacia atras a lo largo de la lanza y se marcha a traves de una salida. Esto asegura que el agua mas fresca esta en relacion de transferencia de calor con el material de solidos entrante pretendiendo con esto una refrigeracion eficaz tanto del material de solidos que se inyecta a traves de un nucleo central de la lanza, asi como del extremo delantero y de las superficies exteriores de la lanza.

Sumario de la invencion

La presente invencion proporciona una lanza de inyeccion sumergible superior accionable para su uso en una inyeccion de lanza sumergida superior dentro de una capa de escoria de un bano fundido en un proceso pirometalurgico, en el que la lanza tiene una carcasa exterior de tres tuberias de lanza sustancialmente concentricas que comprende una tuberia mas exterior, mas interior e intermedia, la lanza incluyendo al menos una tuberia de lanza adicional dispuesta sustancialmente concentrica dentro de la carcasa, la carcasa incluyendo ademas una pared de extremo anular en un extremo de salida de la lanza, que une un extremo respectivo de las tuberias de lanza mas interior y mas exterior de la carcasa en un extremo de salida de la lanza y esta separada de un extremo de salida de la tuberia de lanza intermedia de la carcasa; donde, en una ubicacion remota desde el extremo de salida, tal como adyacente a un extremo superior o de entrada, la lanza tiene una estructura por la que es suspendible de manera que cuelga verticalmente, y la carcasa se adapta por lo que el fluido refrigerante es capaz de ser distribuido a traves de la carcasa, por el flujo entre la tuberia de lanza intermedia y una de las tuberias de lanza mas interior y mas exterior al extremo de salida y luego de vuelta a lo largo de la lanza, lejos del extremo de salida, por el flujo entre la tuberia de lanza intermedia y la otra de las tuberias de lanza mas exterior y mas interior, la separacion entre la pared de extremo y el extremo de salida de la tuberia intermedia proporciona una constriccion al flujo de fluido refrigerante capaz de funcionar para causar un aumento en la velocidad de flujo de fluido de refrigerante entre la pared de extremo y el extremo de salida de la tuberia intermedia; donde al menos una tuberia adicional de lanza define un orificio central y tiene un extremo de salida separado del extremo de salida de la carcasa exterior, donde una camara de mezcla se define por la carcasa exterior entre los extremos de salida de la carcasa exterior y al menos una tuberia adicional, y al menos una tuberia de lanza mas esta separada de la tuberia de lanza mas interior de la carcasa para definir entre ellas un paso anular, por el que el material combustible que pasa a lo largo del orificio y el oxigeno que contiene gas que pasa a lo largo del paso anular son capaces de formar una mezcla de combustible en la camara de mezcla y adyacente al extremo de salida de la lanza para la combustion de la mezcla en que se inyecta dentro de la capa de escoria.

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La lanza de TSL de la invencion necesariamente es de grandes dimensiones. Ademas, en una ubicacion remota desde el extremo de salida, tal como adyacente a un extremo superior o de entrada, la lanza tiene una estructura por la que es suspendible con el fin de colgar hacia abajo verticalmente dentro de un reactor de TSL. La lanza tiene una longitud minima de aproximadamente 7,5 metros, como para un pequeno reactor de TSL de proposito especial. La lanza puede ser de hasta aproximadamente 25 metros de longitud, o incluso mayor, para un gran reactor de TSL de proposito especial. Mas generalmente, la lanza varia de aproximadamente 10 a 20 metros de longitud. Estas dimensiones se refieren a la longitud total de la lanza hasta el extremo de salida definido por la pared de extremo de la carcasa. Al menos una tuberia de lanza adicional puede extenderse al extremo de salida y por lo tanto tener una longitud total similar. Sin embargo, al menos una tuberia de lanza adicional puede terminar una distancia corta, hacia el interior del extremo de salida, por ejemplo de hasta aproximadamente 1000 mm. La lanza tiene tipicamente un diametro grande, tal como el establecido por un diametro interior para la carcasa de aproximadamente desde 100 a 650 mm, preferentemente de aproximadamente 200 a 6500 mm, y un diametro total de 150 a 700 mm, preferentemente de aproximadamente 250 a 550 mm.

La pared de extremo esta separada del extremo de salida de la tuberia de lanza intermedia de la carcasa. Sin embargo, la separacion entre ese extremo de salida y la pared de extremo es tal que proporciona una constriccion al flujo del fluido refrigerante que provoca un aumento en la velocidad de flujo de fluido de refrigerante a traves y entre la pared de extremo y el extremo de salida de la tuberia de lanza intermedia. La disposicion puede ser tal que el flujo de fluido refrigerante a traves de la pared de extremo este en forma de una pelicula relativamente delgada o una corriente, con la pelicula o corriente preferentemente accionable para suprimir la turbulencia en el fluido refrigerante. Para mejorar tal flujo, el extremo de la tuberia de lanza intermedia de la carcasa puede ser conformada adecuadamente. Por lo tanto, en una disposicion, el extremo de la tuberia de lanza intermedia puede definir un reborde periferico que tiene una superficie radialmente curvada, convexa que esta orientada hacia la pared de extremo. Con tal reborde, la pared de extremo puede ser de una forma concava complementaria. Por ejemplo, en cortes transversales radicales, el reborde puede ser de forma bulbosa o nariz de toro, o puede tener forma de lagrima, o de forma redondeada similar, mientras la pared de extremo puede tener una forma semitoroide concava. Con estas formas convexas y concavas opuestas, la constriccion entre el extremo de salida de la tuberia de lanza intermedia y la pared de extremo es capaz de ser de un grado sustancial radialmente de la lanza (es decir, en planos que contienen el eje longitudinal de la lanza). Esto permite una relacion de aumento de superficie a superficie de contacto entre el fluido refrigerante y cada uno de los rebordes y la pared de extremo, por el flujo de masa por unidad del fluido refrigerante, en relacion con el flujo de fluido refrigerante a lo largo de la lanza hasta la constriccion, y por lo tanto proporciona la extraccion de energia de calor mejorada desde el extremo de salida de la lanza.

En una disposicion, el reborde en el extremo de salida de la tuberia de lanza intermedia tiene forma de lagrima, o sustancialmente circular, en cortes transversales (es decir, en planos que contienen el eje longitudinal de la lanza). En tales casos, la forma semitoroide concava de la pared de extremo, por lo que la pared de extremo es de forma complementaria al reborde, puede ser sustancialmente semicircular en los cortes transversales en los planos. Como consecuencia de ello, el reborde y la pared de extremo son capaces de ser estrechamente adyacentes a fin de proporcionar una constriccion de la via de flujo de fluido refrigerante que es capaz de extenderse a traves de un angulo de hasta aproximadamente 180°, tal como de 90° a 180°, a traves del cual la trayectoria de flujo de fluido refrigerante cambia de flujo hacia el extremo de salida de la lanza para fluir fuera del extremo de salida. Inevitablemente el flujo cambia a traves de un angulo de aproximadamente 180°, simplemente debido a un cambio en la direccion. Sin embargo, a pesar de que una disposicion en la que la tuberia de lanza intermedia no proporciona una constriccion de flujo, la provision de la constriccion limita el flujo a una pelicula relativamente delgada o una corriente que barre de forma arqueada desde la superficie exterior de la tuberia de lanza mas interior de la carcasa a la superficie interior de la tuberia de lanza mas exterior de la carcasa.

La constriccion puede continuar desde el reborde, entre la superficie exterior de la tuberia de lanza intermedia y la superficie interior de la tuberia de lanza mas exterior. La constriccion puede extenderse sobre al menos la longitud axial del conjunto de punta de lanza reemplazable, y resulta de la tuberia de lanza intermedia siendo de espesor mayor sobre dicha longitud axial con respecto al espesor de las tuberias de lanza mas interior y mas exterior. En tal caso, la constriccion entre las tuberias de lanza intermedia y mas exterior puede ser circunferencialmente continua o puede ser discontinua. En este ultimo caso, la superficie exterior de la tuberia de lanza intermedia puede definir las nervaduras que se extienden lejos del extremo de salida. Las nervaduras pueden apoyarse contra la superficie interior de la tuberia de lanza mas exterior, con el flujo constrenido capaz de ocurrir entre las nervaduras sucesivas. Alternativamente, las nervaduras pueden estar espaciadas ligeramente desde la superficie interior de la tuberia de lanza mas exterior, con el flujo constrenido capaz de producirse entre las nervaduras y la tuberia de lanza mas exterior, y el flujo no constrenido o menos constrenido capaz de producirse entre las nervaduras sucesivas. Las nervaduras pueden extenderse paralelas al eje de la lanza o helicoidalmente alrededor de ese eje.

La conformacion del extremo de salida de la tuberia de lanza intermedia, para proporcionar una constriccion adecuada en el flujo de fluido refrigerante, puede ser menos pronunciada que la que resulta de la provision de un reborde. Durante al menos la longitud axial del conjunto de punta de lanza reemplazable, la tuberia de lanza intermedia puede ser de un grosor incrementado con relacion a las tuberias de lanza mas interior y mas exterior, como se detallo anteriormente. La conformacion puede comprender un redondeo desde el extremo de la tuberia de

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lanza intermedia en el extremo de salida, alrededor de la superficie exterior de la longitud espesada. La constriccion puede extenderse a traves de ese borde de la tuberia de lanza intermedia a la superficie exterior de la longitud espesada. Esa superficie exterior puede ser circunferencialmente continua o circunferencialmente discontinua tal como mediante la provision de nervaduras paralelas al eje de la lanza o que se extiende helicoidalmente alrededor de ese eje, como se detallo anteriormente. Por lo tanto, la constriccion es capaz de extenderse a traves de un angulo de al menos 90°, con la curvatura de la pared de extremo capaz de ayudar a que el angulo sea de mas de 90°, tal como hasta aproximadamente 120°.

En un segundo aspecto, la lanza de la presente invencion tiene una cubierta a traves de la cual se extiende la lanza. La cubierta tiene tres tuberias de cubierta sustancialmente concentricas de las cuales una tuberia de cubierta mas interior tiene un diametro interior que es mayor que una tuberia de lanza mas exterior de la lanza de TSL. En un extremo de salida de la cubierta, hay una pared de extremo anular que une el extremo de salida respectivo de las tuberias de cubierta mas exteriores y mas interiores y esta separada del extremo de salida de las tuberias de cubierta intermedias. La disposicion es tal que el fluido refrigerante es capaz de ser distribuido a traves de la cubierta, tal como a lo largo de la cubierta al extremo de salida por el flujo entre las tuberias de cubierta mas interior e intermedia y luego de vuelta a lo largo de la cubierta, lejos del extremo de salida, por el flujo entre las tuberias de cubierta intermedia y mas exterior, o lo contrario de esta disposicion de flujo. La pared de extremo, y una parte menor adyacente de la longitud de cada una de las tres tuberias de cubierta, pueden comprender una cubierta reemplazable. Por lo tanto, un conjunto de punta de cubierta quemado o desgastado es capaz de ser cortado de gran parte de la longitud de cada una de las tres tuberias de cubierta para permitir que un conjunto nuevo o reparado de punta de cubierta sea soldado en su lugar.

La pared de extremo esta separada del extremo de salida de la tuberia de cubierta intermedia. Sin embargo, la separacion entre ese extremo de salida y la pared de extremo es tal que proporciona una constriccion al flujo del fluido refrigerante que provoca un aumento en la velocidad de flujo de fluido refrigerante a traves y entre la pared de extremo y el extremo de salida de la tuberia de cubierta intermedia. La disposicion puede ser tal que el flujo de fluido refrigerante a traves de la pared de extremo este en forma de una pelicula relativamente delgada o una corriente, con la pelicula o corriente preferentemente accionable para suprimir la turbulencia en el fluido refrigerante. Para mejorar tal flujo, el extremo de la tuberia de cubierta intermedia puede conformarse adecuadamente. Por lo tanto, en una disposicion, el extremo de la tuberia de cubierta intermedia puede definir un reborde que tiene una superficie convexa radialmente curvada que esta orientada hacia la pared de extremo. Con tal reborde, la pared de extremo puede ser de una forma concava complementaria. Por ejemplo, el reborde puede tener forma de lagrima, o de forma similar, mientras que la pared de extremo puede tener una forma concava semitoroide. Con tales formas convexas y concavas opuestas, la constriccion entre el extremo de salida de la tuberia de cubierta intermedia y la pared de extremo es capaz de ser de un grado sustancial radialmente de la cubierta (es decir, en planos que contienen el eje longitudinal de la cubierta). Esto permite una relacion aumentada de la superficie a la superficie de contacto entre el fluido refrigerante y cada una de los rebordes y la pared de extremo, por el flujo de masa por unidad del fluido refrigerante, en relacion con el fluido refrigerante a lo largo de la cubierta hasta la constriccion, y por lo tanto proporciona la extraccion de energia de calor mejorada desde el extremo de salida de la cubierta. En una disposicion, el reborde en el extremo de salida de la tuberia de cubierta intermedia tiene forma de lagrima, o sustancialmente circular, en cortes transversales (es decir, en planos que contienen el eje longitudinal de la cubierta). En tales casos, la forma semitoroide concava de la pared de extremo, por la que la pared de extremo es de forma complementaria al reborde, puede ser sustancialmente semicircular en los cortes transversales en los planos. Como consecuencia de ello, el reborde y la pared de extremo son capaces de ser estrechamente adyacentes a fin de proporcionar una constriccion de la via de flujo de fluido refrigerante que es capaz de extenderse a traves de un angulo de hasta aproximadamente 180°, tal como de 90° a 180°, a traves del cual la via de flujo de fluido refrigerante cambia de flujo hacia el extremo de salida de la cubierta para fluir lejos del extremo de salida. A diferencia de una disposicion en la que la tuberia de revestimiento intermedia no proporciona una constriccion de flujo, la disposicion de la constriccion limita el flujo a una pelicula relativamente delgada o una corriente que barre de forma arqueada de la superficie exterior de la tuberia de cubierta mas interior a la superficie interior de la tuberia de cubierta mas exterior.

En paralelo con la lanza de la presente invencion, la constriccion puede continuar desde el reborde, entre la superficie exterior de la tuberia de cubierta intermedia y la superficie interior de la tuberia de cubierta mas exterior. La constriccion puede extenderse al menos a lo largo de la longitud axial del conjunto de punta de cubierta reemplazable, y resulta de la tuberia siendo cubierta intermedia de espesor mayor sobre dicha longitud axial con respecto al espesor de las tuberias de cubierta mas interior y mas exterior. En tal caso, la constriccion entre las tuberias de cubierta intermedia y mas exterior puede ser circunferencialmente continua o puede ser discontinua. En este ultimo caso, la superficie exterior de la tuberia de cubierta intermedia puede definir las nervaduras que se extienden lejos del extremo de salida. Las nervaduras pueden apoyarse contra la superficie interior de la tuberia de cubierta mas exterior, con el flujo constrenido capaz de ocurrir entre las nervaduras sucesivas. Alternativamente, las nervaduras pueden estar separadas ligeramente desde la superficie interior de la tuberia de cubierta mas exterior, con el flujo constrenido capaz de producirse entre las nervaduras y la tuberia de cubierta mas exterior, y el flujo no constrenido o menos constrenido capaz de producirse entre las nervaduras sucesivas. Las nervaduras pueden extenderse paralelamente al eje de la cubierta o helicoidalmente alrededor de ese eje.

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La conformacion del extremo de salida de la tuberia de cubierta intermedia, para proporcionar una constriccion adecuada en el flujo de fluido refrigerante, puede ser menos pronunciada que la que resulta de la provision de un reborde. Durante al menos la longitud axial del conjunto de punta de cubierta reemplazable, la tuberia de cubierta intermedia puede ser de un espesor mayor con relacion a las tuberias de cubierta mas interior y mas exterior, como se detallo anteriormente. La conformacion puede comprender un redondeo del extremo de la tuberia de cubierta intermedia en el extremo de salida, alrededor de la superficie exterior de la longitud espesada. La constriccion puede extenderse a traves de que el borde de la tuberia de cubierta intermedia a la superficie exterior de la longitud espesada. Esta superficie exterior puede ser circunferencialmente continua o circunferencialmente discontinua tal como mediante la provision de nervaduras paralelas al eje de cubierta o que se extienden helicoidalmente alrededor de ese eje, como se detallo anteriormente. Por lo tanto, la constriccion es capaz de extenderse a traves de un angulo de al menos 90°, con la curvatura de la pared de extremo capaz de ayudar en que angulo sea de mas de 90°, tal como hasta aproximadamente 120°.

En un tercer aspecto, la presente invencion proporciona una lanza de acuerdo con el primer aspecto, en combinacion con una cubierta de acuerdo con el segundo aspecto, con la lanza y la cubierta estando en un conjunto en el que la lanza se extiende a traves de la cubierta para definir un paso anular entre la mas exterior de una de las tres tuberias de lanza de la carcasa de la lanza y la tuberia de cubierta mas interior, con la salida de la cubierta dispuesta intermedia de los extremos de la lanza y que se abre hacia el extremo de salida de la lanza.

Un conjunto de punta de acuerdo con la presente invencion tiene miembros de manguito interior y exterior concentricos que, en un extremo del conjunto de punta, se unen entre si por la pared de extremo anular. El conjunto de punta tambien tiene un miembro de manguito intermedio que comprende un deflector que esta situado entre los miembros de manguito interior y exterior, adyacente a la pared de extremo. El deflector tiene al menos una porcion de superficie de la misma que coopera con al menos parte de una superficie opuesta, de al menos una de la pared de extremo y los miembros de manguito interior y exterior, para controlar la velocidad de flujo del fluido refrigerante entre los mismos para lograr la extraccion de energia de calor desde el conjunto.

Los miembros de manguito interior y exterior y la pared de extremo por la que se unen se pueden formar integralmente a comprender un unico componente del conjunto de punta. Para este fin, pueden formarse a partir de una unica pieza de un metal adecuado, tal como una palanquilla. Se requiere que el conjunto de punta facilite la refrigeracion, y los miembros de manguito interior y exterior y la pared de extremo, por tanto, son preferentemente de un material adecuado. En muchos casos, los materiales de alta conductividad termica son apropiados, por ejemplo, el cobre o una aleacion de cobre.

El deflector tambien puede ser de un material de alta conductividad termica, tal como cobre o una aleacion de cobre. Sin embargo, la conductividad termica del deflector es menos importante, ya que, en uso, es tocado por el refrigerante fluido por sustancialmente la totalidad de su area de superficie. La temperatura del deflector por lo tanto no se elevara por encima de la del refrigerante fluido. Por lo tanto, el material del que esta hecho el deflector puede ser elegido por otras razones, como el coste, la fuerza y la facilidad de fabricacion. El deflector puede, por ejemplo, estar hecho de un acero adecuado, tal como un acero inoxidable. El deflector puede estar formado de una pieza de material adecuado, o puede ser fundida y, si es necesario, sometida al acabado de superficie, al menos en las zonas en la que su superficie ha de cooperar para controlar la velocidad del flujo de fluido refrigerante.

En el conjunto de punta, el deflector se mantiene en una posicion requerida, en relacion con los miembros de manguito interior y exterior y la pared de extremo, estando conectado en relacion con los miembros y la pared. Para este fin, el deflector puede estar asegurado a la pared de extremo, a uno de los miembros de manguito interior y exterior, o a una extension anular de uno de los miembros de manguito. Como cuestion practica, es mas conveniente proporcionar la fijacion a un miembro de manguito, o a una extension de un miembro de manguito. Sin embargo, en cada caso, la fijacion es preferentemente tal que permite el flujo de fluido entre el deflector y el miembro, la extension o la pared a la que esta asegurada. Para este proposito, la fijacion se proporciona en una pluralidad de lugares separados circunferencialmente. Mas convenientemente la fijacion es mediante un dispositivo de aleta, de bloque o de bloqueo respectivo en cada ubicacion que esta unida, tal como por soldadura, al deflector y al miembro, la extension o la pared a la que se fija el deflector. Sin embargo, en una disposicion alternativa, con el conjunto de punta conectado como parte de una lanza, el deflector puede ser longitudinalmente ajustable para permitir la variacion en el nivel al que la constriccion es capaz de reducir la velocidad de flujo de fluido de refrigerante. Tal ajuste puede, por ejemplo, ser posible por la tuberia de lanza intermedia, a la que esta conectado el deflector, siendo ajustable longitudinalmente con relacion a las tuberias mas interior y mas exterior de la lanza.

En una disposicion adecuada, el deflector esta fijado de manera que las superficies perifericas y exteriores son estrechamente adyacentes a la superficie periferica interior opuesta del miembro de manguito exterior y a la superficie interior de la pared de extremo, respectivamente. Adicionalmente, con el deflector tan asegurado, parte de su superficie periferica interior adyacente a su superficie de extremo puede ser estrechamente adyacente a una parte de la superficie periferica exterior opuesta del miembro de manguito interior. Las superficies opuestas respectivas pueden estar sustancialmente uniformemente separadas. La separacion es preferentemente menor que la separacion entre la parte de la superficie periferica interior del deflector que esta separada de la superficie de extremo y la superficie periferica exterior opuesta del miembro de manguito interior. La disposicion es tal que el

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fluido refrigerante es capaz de fluir a traves del conjunto de punta, pasando entre el deflector y el miembro de manguito interior hacia la pared de extremo, a traves de la pared de extremo y luego entre el deflector separado de la superficie de extremo y el miembro de manguito exterior lejos de la pared de extremo. Con tal flujo, el fluido refrigerante que pasa entre las superficies opuestas estrechamente adyacentes es obligado a aumentar en el flujo de velocidad relativa a fluir a traves de un mayor espaciamiento entre el deflector y el miembro de manguito interior. Sin embargo, hay que senalar que el flujo del fluido refrigerante puede estar en direccion inversa a la indicada, con la disposicion entre el deflector y los miembros de manguito interior y exterior tambien cambiada correspondientemente.

La superficie periferica exterior del deflector puede ser de corte transversal circular sustancialmente uniforme donde esta estrechamente adyacente a la superficie interior opuesta del miembro de manguito exterior. Puede haber en consecuencia un paso sustancialmente uniforme de corte transversal anular entre esas superficies estrechamente adyacentes, disenado para conseguir un flujo y velocidad adecuados con el fin de promover la transferencia de calor que asegura la temperatura de la superficie de los restos de material de punta por debajo de una temperatura a la que se produce el dano. Por ejemplo, la separacion entre esas superficies puede ser de aproximadamente 1 a 25 mm y mas preferentemente de 1 a 10 mm y esto variara de acuerdo con el fluido usado y la velocidad de eliminacion de calor necesitada. Sin embargo, en disposiciones alternativas, la superficie exterior del deflector puede ser otra que la de corte transversal sustancialmente circular.

En una primera disposicion alternativa, la superficie exterior del deflector puede ser "entallada", de manera que la separacion entre las superficies opuestas aumenta en una direccion opuesta de la superficie de extremo del deflector. En otras alternativas, la superficie exterior del deflector puede tener una formacion de ranura o nervadura helicoidal de uno o varios pasos que actua para generar un flujo helicoidal de fluido refrigerante. En otra alternativa, la superficie exterior del deflector puede tener nervaduras y ranuras que se extienden en una direccion opuesta de la superficie de extremo del deflector.

El conjunto de punta puede ser provisto unicamente en el extremo de salida de una lanza. Alternativamente, con una lanza de cubierta, un conjunto de punta puede definir el extremo de descarga de una o ambas lanzas y su cubierta.

Cada una de las lanzas y la cubierta es de forma alargada, con la carcasa de la lanza y la cubierta siendo de construccion similar. La cubierta, por supuesto, tiene mayor diametro, mientras que tambien tiene una longitud menor, que la carcasa de la lanza. Sin embargo, cada una de la cubierta y la carcasa de la lanza tiene tres tuberias concentricas, que comprenden tuberias exterior e interior y una tuberia intermedia. Ademas, cada una de la cubierta y la carcasa puede tener un conjunto de punta provisto en su extremo de descarga. Para facilitar la descripcion adicional, las tuberias concentricas, tanto de la cubierta como de la carcasa de la lanza se conoce con el termino "carcasa".

Cuando un conjunto de punta define el extremo de descarga de una carcasa (de una cubierta o lanza), las tuberias interior y exterior de la carcasa estan unidas en relacion extremo a extremo con el miembro de manguito interior y exterior, respectivamente, del conjunto de punta. Ademas, la tuberia intermedia de la carcasa esta acoplada al deflector del conjunto de punta.

Como se indico anteriormente, los miembros de manguito interior y exterior y la pared de extremo del conjunto de punta pueden ser de un material de alta conductividad termica, tal como cobre o una aleacion de cobre. Sin embargo, las tuberias de una carcasa no necesitan tener una conductividad termica tan alta. Por tanto, pueden estar hechas de un material elegido para cumplir otros criterios, tales como el coste y/o la fuerza. En una disposicion conveniente, las tuberias interior e intermedia son de acero inoxidable, tal como 316L, con la tuberia exterior de un acero de carbono. Con la tuberia exterior, la exposicion a altas temperaturas y gases de proceso en lugar de al fluido refrigerante, tal como agua, es mas probable que sea el factor determinante de su vida util eficaz, mientras que la resistencia a la corrosion por el fluido refrigerante es el factor relevante para las tuberias interior e intermedia.

Las tuberias interior y exterior preferentemente se unen con los miembros de manguito interior y exterior del conjunto de punta por soldadura. Cada tuberia puede ser soldada directamente al miembro de manguito respectivo. Sin embargo, para al menos una tuberia y el miembro de manguito respectivo, pero preferentemente para cada tuberia y su miembro de manguito, cada uno de la tuberia y el miembro de manguito puede ser soldado a un tubo de extension provisto entre ellos. Al menos, por ejemplo, donde se proporciona una soldadura entre cobre o una aleacion de cobre y un miembro de acero, un consumible de bronce de aluminio se usa preferentemente en la formacion de la soldadura. La manera en la que la tuberia intermedia de la carcasa y el deflector del conjunto de punta cooperan puede ser similar.

Con cada una de la lanza y la cubierta de la presente invencion, la velocidad de flujo de masa de refrigerante puede ser inferior a la que se requeriria si no fuera por la constriccion. Por lo tanto, las bombas de salida inferior se pueden usar para un fluido refrigerante dado. Una velocidad de flujo de masa adecuada variara con el refrigerante fluido elegido. La velocidad de flujo de masa de fluido refrigerante para una lanza y fluido refrigerante dados se establece por la capacidad de refrigeracion requerida para un proceso pirometalurgico dado. Por lo tanto, la velocidad de flujo de masa puede variar de manera bastante substancial. En una forma preferida de la invencion, el flujo de fluido

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refrigerante esta vinculado a la temperatura de salida del fluido refrigerante. La lanza, por tanto, puede estar provista de un sensor para monitorizar esa temperatura. La disposicion preferentemente es tal que la energia usada para hacer circular el fluido de refrigeracion se minimiza, basandose en la demanda de eliminacion de calor en el momento.

Con el uso de agua como refrigerante fluido, la velocidad de flujo de masa puede estar en el intervalo de 500 a 2000 l/min para la lanza y un flujo similar para la cubierta, dependiendo tanto del fluido usado como de la aplicacion. De nuevo con agua como fluido refrigerante, la constriccion es preferentemente tal como para dar como resultado un flujo de fluido a traves de la constriccion que es mayor que la velocidad de flujo aguas arriba de la constriccion por un factor de alrededor de 6 a 20. De nuevo, para el agua como el fluido refrigerante, la constriccion de la cubierta da lugar preferentemente en un aumento de la velocidad de flujo del mismo orden que para la lanza.

Descripcion detallada de la invencion

Con el fin de que la invencion pueda comprenderse mas facilmente, ahora la referencia esta dirigida a los dibujos que se acompanan, en los que:

la figura 1 es una representacion esquematica de una forma de una lanza de acuerdo con la presente invencion;

la figura 2 es una vista en corte de la parte inferior de un conjunto de lanza de cubierta de acuerdo con la presente invencion; y

las figuras 3 a 7 muestran respectivas vistas en perspectiva de formas alternativas para un componente del conjunto de lanza de cubierta de la figura 2.

La figura 1 ilustra esquematicamente una lanza L de TSL de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. La lanza L tiene cuatro tuberias concentricas P1 a P4 de las cuales las tuberias P1 a P3 forman la parte principal de una carcasa S que tambien incluye una pared W de extremo anular. En la disposicion ilustrada la lanza L permite inyeccion sumergida superior dentro de la capa de escoria de una bano fundido, para un proceso pirometalurgico requerido, mediante la inyeccion de combustible por el orificio de la tuberia P4 y la inyeccion de aire y/u oxigeno a traves del paso anular A entre las tuberias P3 y P4. Como se muestra, la tuberia P4 termina por encima del, extremo E de salida inferior de la lanza L, para proporcionar una camara M de mezcla en la que el combustible y el aire y/u oxigeno son capaces de mezclarse para la combustion del combustible. La relacion de combustible a oxigeno se controla con el fin de generar el oxidante requerido, la reduccion o condiciones neutras dentro de la escoria. Cualquier combustible que no se quema se inyecta dentro de la escoria para formar parte de los requisitos reductores cuando sean necesarias condiciones reductoras.

La pared de extremo W de la carcasa S se une a los extremos de las tuberias P1 y P3 alrededor de la circunferencia completa de las tuberias P1 y P3 en el extremo E de salida de la lanza L. Ademas, el extremo inferior de la tuberia P2 esta separado de la pared W de extremo. Como se muestra, el fluido refrigerante es capaz de ser distribuido a traves de la carcasa S. En la figura 1, el liquido refrigerante se muestra como que es suministrado entre las tuberias P2 y P3 para fluir alrededor del extremo inferior de la tuberia P2 y volver entre las tuberias P1 y P2. Sin embargo, lo contrario de este flujo se puede usar si un menor nivel de extraccion de energia de calor de la tuberia P1, en particular, es apropiado.

Excepto en el extremo inferior E de la lanza L, la carcasa S tiene un corte transversal horizontal sustancialmente constante en la orientacion en uso normal mostrada. Sin embargo, en el extremo E, una constriccion C es proporcionada por la forma del extremo inferior de la tuberia P2 y su cooperacion con la tuberia P3 y la pared W de extremo. Como se muestra, el extremo inferior de la tuberia P2 lleva un reborde B ampliado que tiene sustancialmente la forma de un toro de modo que tenga forma de lagrima, o sustancialmente circular, en cortes transversales radiales (es decir, en planos que contienen el eje longitudinal X de la lanza L). Asimismo, la superficie de la pared W de extremo anular de la carcasa S que esta orientada hacia el reborde B es de forma semitoroide concava complementaria y el reborde B esta posicionado de modo que su superficie convexa inferior es estrechamente adyacente, pero no en contacto con la superficie concava de la pared W de extremo. La disposicion es tal que la velocidad de flujo del fluido refrigerante es sustancialmente constante en el flujo hacia abajo entre las tuberias P2 y P3 hasta que llega a la superficie convexa superior del reborde B, despues de lo cual la velocidad de flujo aumenta progresivamente. El aumento se produce en el flujo a traves de un angulo de aproximadamente 90°, alrededor de la parte superior del reborde B, a un maximo alrededor de la mitad inferior del reborde en el flujo entre el reborde B y la pared W de extremo. La velocidad de flujo maxima se mantiene en el flujo de fluido refrigerante a traves de un angulo de aproximadamente 180°, alrededor de la mitad inferior del reborde B. A partir de entonces la velocidad de flujo disminuye cuando el fluido refrigerante pasa sobre la mitad superior del reborde B hasta que se reduce a un minimo en el flujo entre las tuberias P1 y P2. La constriccion C se define principalmente por el espacio entre la mitad inferior del reborde B y la pared W de extremo, pero la constriccion C comienza con el 90° del flujo en la tuberia P3 alrededor de la superficie superior del reborde B.

El aumento en la velocidad de flujo de fluido refrigerante dentro de la constriccion C aumenta la relacion de

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superficie a superficie de contacto, entre el fluido refrigerante y cada uno del reborde B y la pared W de extremo, la velocidad de flujo de masa por unidad del fluido refrigerante. Como consecuencia, la extraccion de energia de calor desde el extremo E de salida de la lanza L es mejorada. Esto es particularmente beneficioso cuando el quemado y el desgaste en el extremo inferior sumergido de la lanza L tienden a ser mayores y establece el intervalo de tiempo entre paradas para la reparacion de lanza.

La vista en corte de la figura 2 muestra un conjunto 10 de lanza cubierta en una orientacion en uso. Como se muestra, el conjunto 10 incluye una pluralidad de miembros tubulares concentricos. Estos consisten en miembros de una cubierta anular 12, y los miembros de una lanza 14 que se extiende a traves de la cubierta 12 para definir un paso anular 16 entre los mismos. La figura 2 muestra solo la parte inferior del conjunto 10. Sin embargo, como es evidente a partir de la figura 2, la lanza 14 es mas larga que la cubierta 12 y sobresale mas alla de la cubierta 12 en el extremo inferior de conjunto 10. La medida en que la lanza 14 se proyecta mas alla de la cubierta 12 no es evidente a partir de la figura 2, debido a una seccion de la lanza 14 por debajo de la cubierta 12 que se omite en la orientacion en uso mostrada.

Los miembros tubulares de la lanza 14 incluyen una tuberia mas interior 18, y una carcasa exterior 20 alrededor de la tuberia 18 que termina en un conjunto 22 de punta anular en el extremo inferior de la carcasa 20. La tuberia 18 es mas corta que la lanza 14 de manera que se extiende y termina dentro del conjunto 22 de punta anular. La tuberia 18 define un paso central 24. Tambien un paso anular 26 se define entre la tuberia 18 y la carcasa 20. La disposicion es tal que el combustible carbonoso y el gas que contiene oxigeno son capaces de ser pasados por debajo de la presion a lo largo de los pasos respectivos 24 y 26, y se mezcla en una camara 27 de mezcla en el extremo de la tuberia 18, dentro del conjunto 22, para la combustion del combustible y generacion de una region de combustion que se extiende desde la camara 27 y mas alla del conjunto 22.

La carcasa 20 de la lanza 14 esta formada por una tuberia interior 28, una tuberia exterior 30 y una tuberia intermedia 32, y una pared 40 de extremo anular que une los extremos de las tuberias 28 y 30 alrededor de la circunferencia completa de conjunto 22 de punta. Un paso anular 42 esta definido entre las tuberias intermedias 32 de la tuberia interior 28 de la carcasa 20. Ademas, un paso anular 44 esta definido entre la tuberia exterior 30 de tuberia intermedia 32 de la carcasa 20. Los pasos 42 y 44 estan en comunicacion debido a la separacion entre la pared de extremo 40 y el extremo adyacente de la tuberia intermedia 32. De este modo, el fluido refrigerante es capaz de ser pasado a lo largo del paso 42, a traves de la carcasa 20 y su conjunto 22 y despues de vuelta por el paso 44.

La tuberia intermedia 32 de conjunto 22 de punta tiene una superficie exterior cilindrica que estrechamente adyacente a la tuberia exterior 30. De este modo, el paso 44 es relativamente estrecho en su extension radial, por lo menos dentro del conjunto 22, pero preferentemente tambien a lo largo de toda la extension de la carcasa 20. Aunque varia con el diametro de la lanza, la separacion entre las tuberias intermedia y exterior 32 y 30 dentro del conjunto 22, pero preferentemente tambien a lo largo de toda la extension de la carcasa 20, puede ser de aproximadamente 5 mm a 10 mm, tal como aproximadamente 8 mm, y ligeramente superior a una corta distancia por encima de la pared inferior en el extremo inferior de la tuberia intermedia 32. Por el contrario, el paso 42 es relativamente ancho, tal como entre 15 a 30 mm entre la tuberia interior e intermedia 28 y 32 de la carcasa 20. Sin embargo, la superficie periferica interior de la tuberia intermedia 32 dentro del conjunto 22 de punta se estrecha de forma troncoconica con el fin de aumentar en grosor y disminuir en diametro interior en una direccion que se extiende hacia la pared 40 de extremo. Como consecuencia, la extension radial del paso 42 disminuye progresivamente dentro del conjunto 22. La disminucion es, preferentemente, en una extension radial del paso 42 que es similar a la del paso 44. Ademas, el espacio entre la pared 40 de extremo y el extremo adyacente de la tuberia 38 es similar a la extension radial del paso 44. De este modo, el fluido refrigerante suministrado a presion a lo largo del paso 42 provoca que aumente progresivamente en velocidad en su flujo entre las tuberias 28 y 32, y para fluir a una alta velocidad de flujo a traves de la pared 40 de extremo y a lo largo del paso 44. Por consiguiente, el fluido refrigerante es capaz de lograr un alto nivel de la extraccion de energia de calor de las superficies exteriores de la lanza 14, en su carcasa 20 y el conjunto 22 de punta y, por lo tanto, proteger contra el efecto de las altas temperaturas a las que la lanza se expone en uso.

El extremo de la lanza 14 que define el conjunto 22 de punta es la region mas expuesta al desgaste y quemado. La disposicion es tal que los extremos inferiores de las tuberias 28, 30 y 32 pueden ser cortados y un conjunto 22 de punta de reemplazo instalado, tal como por soldadura. La longitud de corte y remplazo puede variar, por ejemplo en relacion con la profundidad a la que se sumerge la salida de la lanza 14.

La tuberia intermedia 32 de la lanza 14 se puede mantener en una relacion fija con las tuberias 28 y 30, y con la pared 40 de extremo. Esto puede conseguirse por cualquier disposicion conveniente. Una relacion fija conserva la trayectoria de flujo para el fluido de refrigeracion a lo largo del paso 42 y luego de vuelta a lo largo del paso 44 de modo que una velocidad requerida de la extraccion de energia de calor por el fluido refrigerante es capaz de ser mantenida, en caso necesario mediante la variacion de la velocidad de suministro de fluido de refrigeracion al paso 42. Establecer y mantener la relacion fija puede asegurarse mediante unas abolladuras pequenas o de otra forma adecuada espaciada proporcionada en diversos lugares de la superficie superior de la pared 40 o la cara del extremo de la tuberia 32. Tales espaciadores tambien puede ayudar a evitar el desarrollo injustificado de vibraciones

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en la lanza 14.

Volviendo ahora a la cubierta 12, se observara que, aparte de grandes diametros respectivos de las tuberias de las que se forma y la longitud de la cubierta 12, su construccion es la misma que la de la carcasa 20 y su conjunto 22 de punta. Por consiguiente, los componentes de la cubierta 12 tienen el mismo numero de referencia que el usado para la carcasa 20 y su conjunto 22, mas 100. Por lo tanto, una descripcion adicional de la cubierta 12, por tanto, no es necesaria, mas alla de senalar que tiene una carcasa 120 y un conjunto 122 de punta.

Con el uso de conjunto 10 de lanza, la superficie exterior de la lanza 14 hasta la cubierta 12 esta provista de un revestimiento de escoria solidificada, como se describe anteriormente, mientras que tal revestimiento tambien se puede formar en la extension inferior de la superficie exterior de la cubierta 12. Despues de esto, el extremo inferior de la lanza 14 se sumerge a una profundidad requerida en un bano de escoria de la que se forma el revestimiento, pero con la extension inferior de la cubierta 12 espaciada por encima del bano. Las reacciones pirometalurgicas llevadas a cabo en un reactor que contiene el bano de escoria por lo general resultan en gases combustibles, principalmente monoxido de carbono e hidrogeno, evolucionando desde la escoria al espacio del reactor sobre el bano. Si es necesario, estos gases se pueden someter a post-combustion desde la cual la energia de calor es capaz de ser recuperada por la escoria. Para esto, el gas que contiene oxigeno puede ser suministrado al espacio del reactor siendo suministrado y emitiendose desde el extremo inferior del paso 16.

La refrigeracion principal de la cubierta 12 es por el liquido refrigerante que circula a lo largo del paso 142 y de vuelta a lo largo del paso 144, aunque alguna refrigeracion adicional se logra mediante el gas inyectado a traves del paso 16, por encima de la superficie del bano de escoria. Con la lanza 14, refrigeracion sustancial es capaz de ser alcanzado por el gas a alta velocidad, inyectado subsonico a traves del paso 26, mientras que la refrigeracion sustancial adicional se logra por el liquido refrigerante que circula a lo largo del paso 42 y de vuelta a lo largo del paso 44. El equilibrio entre las dos acciones de refrigeracion para la lanza 14 se puede variar cambiando la velocidad de flujo de masa a la que se hace circular el fluido refrigerante. Una vez mas un mayor flujo de fluido refrigerante, en relacion con la velocidad de flujo en el paso 42, causada por una constriccion proporcionada por la extension estrecha del paso 44 (al menos dentro del conjunto 22) mejora la extraccion de energia de calor desde el conjunto 22 y la extension inferior de la carcasa 20. Como consecuencia, la vida util de la lanza aumenta por una reduccion resultante en el desgaste y quemado, particularmente en el conjunto 22.

La disposicion con lanza L de la figura 1 y la lanza 10 de la figura 2 es tal que el fluido refrigerante es capaz de ser distribuido a traves de la carcasa de la lanza, como a lo largo de la carcasa en el extremo de salida por el flujo entre las tuberias de lanza mas interior e intermedia de la carcasa y luego de vuelta a lo largo de la lanza, lejos del extremo de salida, por el flujo entre las tuberias intermedia y mas exterior de lanza de la carcasa, o lo contrario de esta disposicion de flujo. La respectiva pared W, 40 de extremo y una parte menor adyacente de la longitud de cada una de las tres tuberias de lanza de la carcasa S, 20, comprende un conjunto de punta de lanza reemplazable, por el que un conjunto de punta de lanza de quemado o desgastado es capaz de ser cortado de una parte principal de la longitud de cada una de las tres tuberias de lanza para permitir un conjunto de punta de lanza nuevo o reparado para ser soldado en su lugar. La pared W, 40 de extremo de la carcasa S, 20 esta en y define el extremo de salida de la lanza. Ademas, al menos una tuberia P4, 18 de lanza adicional define un orificio central 24, y al menos otra tuberia P4, 18 de lanza esta separada de la tuberia de lanza mas interior de la carcasa S, 20 para definir entre ellas un paso anular A, 42, por el que los materiales que pasan a lo largo del orificio y el paso son capaces de mezclarse adyacentes al extremo de salida de la lanza que se inyecta dentro de la capa de escoria.

La lanza L, 10 de TSL necesariamente es de grandes dimensiones. Ademas, en una ubicacion remota desde el extremo de salida, tal como adyacente a un extremo superior o de entrada, la lanza tiene una estructura (no mostrada) mediante la cual es suspendible con el fin de colgar hacia abajo verticalmente dentro de un reactor de TSL. La lanza L, 10 tiene una longitud minima de unos 7,5 metros, pero puede ser de hasta unos 20 metros de longitud, o incluso mayor, para un reactor de TSL grande de proposito especial. Mas generalmente, la lanza varia de aproximadamente 10 a 15 metros de longitud. Estas dimensiones se refieren a la longitud total de la lanza hasta el extremo de salida definido por la pared de extremo de la carcasa. Al menos una tuberia P4, 18 de lanza puede extenderse hasta el extremo de salida y por lo tanto tener una longitud total similar, pero, como se muestra, puede poner fin a una corta distancia, hacia el interior del extremo de salida, como por ejemplo hasta aproximadamente 1000 mm. La lanza tiene tipicamente un diametro grande, tal como se establece por un diametro interior para la carcasa desde aproximadamente 100 a 650 mm, preferentemente de aproximadamente 200 a 500 mm, y un diametro total desde 150 a 700 mm, preferentemente de aproximadamente 250 a 550 mm.

Cada una de las figuras 3 a 7 ilustra esquematicamente una forma respectivo alternativa para el deflector que comprende la tuberia 38 del conjunto 22 de punta de la lanza 14 y/o la tuberia 138 de la cubierta 12, aunque el deflector empleado en la lanza 14 no necesita ser del mismo tipo que el usado en la cubierta 12. La tuberia 60 de la figura 3 se diferencia de la tuberia 38 o la tuberia 138 de la figura 2. Cada una de las tuberias 38 y 138 tiene una superficie exterior cilindrica que esta a una distancia sustancialmente constante desde la tuberia exterior 36, 136 respectiva, de manera que una velocidad de flujo de fluido refrigerante sustancialmente constante se mantiene entre las mismas en el paso 44. Por el contrario, el exterior superficie de la tuberia 60 esta perfilado de manera que, fluyendo hacia arriba en el paso 44, una velocidad de flujo de fluido progresivamente decreciente se habilita despues

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de la disminucion de la velocidad de flujo resultante del diametro exterior mayor en el extremo inferior de la tuberia 60. Sometida a la disminucion que no procede por debajo de un nivel que proporcione la eliminacion de la energia de calor requerida de la tuberia exterior 36 y/o 136, una buena eliminacion de la energia desde el extremo inferior de conjunto 22 y/o 122 de punta es capaz de ser alcanzada.

Las respectivas tuberias 62 y 64 de las figuras 4 y 5 tambien se diferencian en la superficie exterior de la disposicion de tuberias 38, 138. Aunque las tuberias 62 y 64 muestran formas respectivas, logran un resultado similar. En el caso de la tuberia 62, una espiral elevada, reborde o cresta 63 se extiende en una formacion helicoidal alrededor de la superficie exterior cilindrica y puede ser continua o intermitente, tal como cuando se emplea una disposicion de paleta. Por el contrario, la superficie exterior de la tuberia 64 tiene una ranura helicoidal 65 formada en la misma. En cada caso, el fluido refrigerante es obligado a fluir de forma helicoidal en el paso 44 y/o 144, al menos dentro del conjunto 22 y/o 122 de punta. El reborde o cresta 63 alrededor de la tuberia 62 se muestra como que es de corte transversal redondeado y puede ser proporcionado por cable soldado por puntos a la tuberia 62. Sin embargo, el reborde o cresta 63 puede tener otras formas de corte transversal, mientras que la ranura 65 del tubo 64 puede tener una forma de corte transversal distinta de la forma rectangular que se muestra.

La tuberia 66 de la figura 6 es similar en forma general a las tuberias 38 y 138. Sin embargo, se diferencia en que tiene una serie circunferencial de orificios 67 a traves de la misma adyacente a su extremo inferior. El fluido refrigerante es capaz de pasar a traves de los agujeros 67, ademas del paso de flujo alrededor del extremo inferior de la tuberia 66. Por lo tanto, la energia de calor es capaz de ser eliminada de manera mas eficaz desde el extremo inferior de una lanza 14 y/o 114 provista con una tuberia 66.

La tuberia 68 de la figura 7 es provista en su superficie exterior con una serie de canales o ranuras longitudinales 69, dando como resultado crestas longitudinales 70. En este caso, el grado de aumento de la velocidad de flujo de fluido refrigerante es menor que si las ranuras 69 no se hubiesen formado. Es decir, la velocidad de flujo depende del radio medio de la superficie exterior de la tuberia 68.

Las respectivas tuberias 38 y 138 de la disposicion de la figura 2, y las respectivas tuberias 60, 62, 64, 66 y 68 de las figuras 3 a 7, se pueden producir de cualquier manera adecuada. Por ejemplo, las tuberias pueden ser mecanizadas o forjadas a partir de una palanquilla de un metal adecuado, o por colada de una forma sustancialmente final de metal adecuado.

El fluido refrigerante puede ser de cualquier liquido o gas adecuado. Se prefiere un agente de refrigeracion liquido, y refrigerantes liquidos capaces de ser usados incluyen agua, liquidos ionicos y los materiales polimericos adecuados, incluyendo compuestos organicos de silicio tales como siloxanos. Los ejemplos de polimeros de silicona especificos capaces de ser usados incluyen los fluidos de transferencia de calor disponibles bajo la marca registrada SYLTHERM, propiedad de la Dow Corning Corporation.

Claims (19)

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   10

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   REIVINDICACIONES

   1. - Una lanza de inyeccion sumergible superior accionable para su uso en una inyeccion de lanza sumergida superior dentro de una capa de escoria de un bano fundido en un proceso pirometalurgico, en el que la lanza tiene una carcasa exterior de tres tuberias de lanza sustancialmente concentricas que comprende una tuberia mas exterior, mas interior e intermedia, la lanza incluyendo al menos una tuberia de lanza adicional dispuesta sustancialmente concentrica dentro de la carcasa, la carcasa incluyendo ademas una pared de extremo anular en un extremo de salida de la lanza, que une un extremo respectivo de las tuberias de lanza mas exterior y mas interior de la carcasa en un extremo de salida de la lanza y esta separada de un extremo de salida de la tuberia de lanza intermedia de la carcasa, la pared de extremo y una parte menor adyacente de la longitud de cada una de las tres tuberias de la carcasa comprenden un conjunto de punta de lanza reemplazable capaz de ser cortado de una parte principal de la longitud de las tres tuberias de la carcasa para permitir el reemplazo de las mismas; donde, en una ubicacion remota desde el extremo de salida, tal como adyacente a un extremo superior o de entrada, la lanza tiene una estructura por la que es suspendible de manera que cuelga hacia abajo verticalmente, y la carcasa se adapta por lo que el fluido refrigerante es capaz de ser distribuido a traves de la carcasa, por el flujo entre la tuberia de lanza intermedia y una de las tuberias de lanza mas interior y mas exterior al extremo de salida y luego de vuelta a lo largo de la lanza, lejos del extremo de salida, por el flujo entre la tuberia de lanza intermedia y el otro de las tuberias de lanza mas interior y mas exterior, la separacion entre la pared de extremo y el extremo de salida de la tuberia intermedia proporciona una constriccion al flujo de fluido refrigerante capaz de funcionar para causar un aumento de la velocidad de flujo de fluido refrigerante entre la pared de extremo y el extremo de salida de la tuberia intermedia; donde al menos una tuberia de lanza adicional define un orificio central y tiene un extremo de salida separado del extremo de salida de la carcasa exterior, caracterizada porque una camara de mezcla se define por la carcasa exterior entre los extremos de salida de la carcasa exterior y de al menos otra tuberia, y al menos una tuberia de lanza mas esta separada de la tuberia de lanza mas interior de la carcasa para definir entre ellas un paso anular, por el que el material combustible pasa a lo largo del orificio y el oxigeno que contiene gas que pasa a lo largo del paso anular son capaces de formar una mezcla de combustible en la camara de mezcla y adyacente al extremo de salida de la lanza para la combustion de la mezcla que esta siendo inyectada dentro de la capa de escoria.
2. 2. - La lanza de inyeccion sumergible superior de la reivindicacion 1, en la que la constriccion es accionable para proporcionar un flujo de fluido refrigerante a traves de la pared de extremo en forma de una pelicula delgada o corriente con relacion al flujo antes y despues de la constriccion.
3. 3. - La lanza de inyeccion sumergible superior de la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en la que el extremo de la tuberia de lanza intermedia hay definido un reborde que tiene una superficie convexa radialmente curvada que esta orientada hacia la pared de extremo, por ejemplo, debido a que el reborde es una lagrima, o de forma redondeada similar, con el extremo de forma concava complementaria, tal como una forma semitoroide concava, por ejemplo sustancialmente semicircular en planos que contienen un eje para la lanza.
4. 4. - La lanza de inyeccion sumergible superior de la reivindicacion 3, en la que la constriccion entre el extremo de salida de la tuberia intermedia y la pared de extremo es de grado sustancial radialmente de la lanza en planos que contienen un eje para la lanza, como con el reborde y la pared de extremo que proporcionan la constriccion a traves de un angulo de hasta aproximadamente 180°, tal como de 90° a 180°.
5. 5. - La lanza de inyeccion sumergible superior de la reivindicacion 3 o la reivindicacion 4, en la que la constriccion continua desde el reborde, entre la superficie exterior de la tuberia de lanza intermedia y una superficie interior de la tuberia mas exterior, sobre al menos parte de la longitud de la lanza a lo largo de la que la tuberia intermedia es de un mayor espesor de pared.
6. 6. - La lanza de inyeccion sumergible superior de la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en la que la constriccion se define al menos en parte a partir de un redondeo del extremo de la tuberia intermedia y entre la superficie exterior de la tuberia intermedia y la superficie interior de la tuberia mas exterior, sobre al menos parte de la longitud de la lanza a lo largo de la que la tuberia intermedia tiene un mayor espesor de pared, tal como con la constriccion que se extiende a traves de un angulo de al menos 90°, tal como hasta aproximadamente 120°.
7. 7. - La lanza de inyeccion sumergible superior de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que la lanza incluye una cubierta anular dispuesta concentricamente alrededor de una extension superior de la carcasa separada del extremo de salida.
8. 8. - La lanza de inyeccion sumergible superior de la reivindicacion 7, en la que la cubierta tiene una carcasa exterior de tres tuberias de cubierta sustancialmente concentricas que comprenden una tuberia mas exterior, mas interior e intermedia, y que incluye ademas una pared de extremo anular en un extremo de salida de la cubierta que se une a un extremo de salida respectivo de las tuberias de cubierta mas exterior y mas interior de la carcasa y esta separada de un extremo de salida de la tuberia de cubierta intermedia de la carcasa, por lo que el fluido refrigerante es capaz de ser distribuido a traves de la carcasa, como a lo largo de la carcasa del extremo de salida por el flujo entre las tuberias de cubierta mas interior e intermedia y luego de vuelta a lo largo de la cubierta, lejos del extremo de salida,

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   por el flujo entre las tuberias de cubierta intermedia y mas exterior, o lo contrario de este flujo, y en el que el espacio entre la pared de extremo y el extremo de salida de la tuberia intermedia proporciona una constriccion al flujo de fluido refrigerante capaz de funcionar para causar un aumento en la velocidad de flujo de fluido refrigerante entre la pared de extremo y el extremo de salida de la tuberia intermedia.
9. 9. - La lanza de inyeccion sumergible superior de la reivindicacion 8, en la que la constriccion de la cubierta es capaz de funcionar para proporcionar un flujo de fluido refrigerante a traves de la pared de extremo de la cubierta en forma de una pelicula delgada o corriente con relacion al flujo antes y despues de la constriccion.
10. 10. - La lanza de inyeccion sumergible superior de la reivindicacion 8 o la reivindicacion 9, en la que el extremo de la tuberia de cubierta intermedia se define un reborde que tiene una superficie convexa radialmente curvada que esta orientada hacia la pared de extremo, por ejemplo, debido a que la cabeza es de lagrima, o de forma redondeada similar, con el extremo de la forma concava complementaria, tal como de una forma semitoroide concava, por ejemplo sustancialmente semicircular en planos que contienen un eje para la cubierta.
11. 11. - La lanza de inyeccion sumergible superior de la reivindicacion 10, en la que la constriccion entre el extremo de salida de la tuberia de cubierta intermedia y la pared de extremo es de grado sustancial radialmente de la cubierta en planos que contienen un eje para la cubierta, tales como con el reborde y la pared de extremo estan cerca de proporcionar la constriccion a traves de un angulo de hasta aproximadamente 180°, tal como de 90° a 180°.
12. 12. - La lanza de inyeccion sumergible superior de la reivindicacion 10 o la reivindicacion 11, en la que la constriccion continua desde el reborde, entre la superficie exterior de la tuberia de cubierta intermedia y una superficie interior de la tuberia de cubierta mas exterior, sobre al menos parte de la longitud de la cubierta a lo largo de la que la tuberia intermedia es de un mayor espesor de pared.
13. 13. - La lanza de inyeccion sumergible superior de la reivindicacion 8 o la reivindicacion 9, en la que la constriccion se define al menos en parte a partir de un redondeo del extremo de la tuberia de cubierta intermedia y entre la superficie exterior de la tuberia de cubierta intermedia y la superficie interior de la tuberia de cubierta mas exterior, sobre al menos parte de la longitud de la cubierta a lo largo de la que la tuberia intermedia tiene un mayor espesor de pared, tal como con la constriccion que se extiende a traves de un angulo de al menos 90°, tal como hasta aproximadamente 120°.
14. 14. - La lanza de inyeccion sumergible superior de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que los resultados de constriccion en una velocidad de flujo de fluido refrigerante a traves de la misma que es mayor que la velocidad de flujo aguas arriba de la constriccion por un factor de aproximadamente 6 a 20.
15. 15. - La lanza de inyeccion sumergible superior de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 o 14, en la que la lanza es de aproximadamente 7,5 a aproximadamente 25 metros de longitud, como de 10 a 20.
16. 16. - La lanza de inyeccion sumergible superior de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, 14 o 15, en la que la cubierta de la lanza tiene un diametro interior de aproximadamente 100 mm a 650 mm, tal como de aproximadamente 200 mm a 500 mm y un diametro exterior de 150 mm a 700 mm, por ejemplo de 250 mm a 550 mm.
17. 17. - La lanza de inyeccion sumergible superior de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 o 14 a 17, en la que la tuberia de lanza se extiende mas al extremo de salida de la lanza.
18. 18. - La lanza de inyeccion sumergible superior de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 o 14 a 17, en la que la tuberia de lanza adicional termina dentro de la carcasa hasta 1000 mm desde el extremo de salida.
19. 19. - La lanza de inyeccion sumergible superior de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, o 14 a 18, en la que la lanza incluye una cubierta anular dispuesta concentricamente alrededor de una extension superior de la carcasa y separada del extremo superior, y en la que la cubierta esta de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13.