ES2818905T3 - Disposición de la boquilla de la tobera para un alto horno y procedimiento de alimentación de corriente de aire caliente en un alto horno - Google Patents
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Abstract
Disposición de la boquilla de la tobera (10) para un alto horno que comprende: una tobera (14) que tiene un cuerpo de tobera (20) configurado para ser instalado en la pared de un alto horno (12); teniendo dicho cuerpo de tobera (20) una pared exterior (22), una cara delantera (24) y una cara trasera (26), dicho cuerpo de tobera (20) que además tiene un canal de tobera (28) que se extiende desde dicha cara trasera (26) hasta dicha cara delantera (24), formando dicho canal de tobera (28) una pared interior (30) en dicho cuerpo de tobera (20); un tubo portaviento (34) conectado entre dicha cara trasera (26) de dicho cuerpo de tobera (20) y un dispositivo de alimentación de gas (38), estando dicho tubo portaviento (34) configurado y dispuesto de manera que alimente con gas caliente de dicho dispositivo de alimentación de gas (38) al mencionado canal de la tobera (28) para su inyección en dicho alto horno; una lanza de inyección (40) para alimentar un combustible en dicho alto horno a dicho nivel de de la tobera, siendo dicha lanza de inyección (40) una lanza coaxial que comprende un tubo exterior (62) y un tubo interior (58), dispuesto coaxialmente dentro de dicho tubo exterior (62), dichos tubos exterior e interior (58, 62) están dispuestos para transportar separadamente el gas oxidante y el combustible, formando dicho tubo interior (58) una pared de separación para separar el combustible del gas oxidante. caracterizado por un pasaje de lanza (42) formado en dicho cuerpo de tobera (20), estando dicho pasaje de lanza (42) dispuesto entre dicha pared interior (30) y dicha pared exterior (22) de dicho cuerpo de tobera (20) y extendiéndose desde dicha cara trasera (26) hasta dicha cara delantera (24), abriéndose dicho pasaje de lanza (42) en dicha cara delantera (24) de dicho cuerpo de tobera (20); estando formado dicho pasaje de lanza (42) para recibir, de manera que se pueda retirar dicha lanza de inyección (40), en su interior.
Description
DESCRIPCIÓN
Disposición de la boquilla de la tobera para un alto horno y procedimiento de alimentación de corriente de aire caliente en un alto horno
Campo técnico
La presente invención se refiere en general a una novedosa disposición de la boquilla de la tobera para un alto horno y a un procedimiento para alimentar con corriente de aire caliente un alto horno mientras se inyecta un combustible en el mismo.
Técnica antecedente
Es bien sabido que la inyección de carbón pulverizado o granulado en la corriente de aire caliente, que se sopla a través de una pluralidad de toberas en una porción inferior del alto horno, tiene muchas ventajas. En particular, aumenta la capacidad de producción del alto horno y permite sustituir cantidades importantes de coque por carbón, que es mucho más barato.
La inyección de carbón pulverizado o granulado se realiza convencionalmente mediante una lanza de inyección en la corriente de aire caliente a una cierta distancia aguas arriba de la abertura del extremo de la tobera en el horno. En otras palabras, el carbón se inyecta en el tubo portaviento o en el pasaje de aire caliente de la tobera. El carbón alimentado a través de la lanza está en suspensión en un gas inerte y el gas oxidante está constituido por la corriente de aire caliente o por oxígeno puro, traído a través de un tubo separado cerca del extremo de la boquilla de la lanza.
La inyección combinada de carbón y gas oxidante ha sido sugerida, por ejemplo, en el documento EP 0447 908, donde la inyección se realiza a través de una lanza coaxial, en la que se dispone un tubo exterior que rodea a un tubo interior. El tubo interior forma una pared de separación entre el gas oxidante y el carbón hasta que ambos llegan a una boquilla de salida de la lanza. Estas lanzas de inyección coaxial se denominan a menudo lanzas de oxicarbón. En el documento EP 0447 908, el gas oxidante se transporta en el tubo exterior y el carbón en el tubo interior.
Generalmente, como se muestra por ejemplo en el documento JP H 022 13406 A, la lanza de inyección se alimenta a través de una porción de pared del tubo portaviento en este último y tiene su boquilla de salida situada preferentemente en el centro del flujo de la corriente de aire caliente, lo que hace que la corriente de aire caliente rodee al carbón inyectado.
En tal disposición de la lanza, la lanza de inyección está sujeta a ser dañada debido a la exposición a la corriente de aire caliente. Debido a las altas temperaturas en el tubo portaviento, la lanza puede ser deformada, lo que a su vez puede ser perjudicial para la correcta inyección de gas oxidante y carbón. Además, en la punta de la lanza, el carbón transportado entra en contacto con el gas oxidante transportado, creando así una llama en la punta de la lanza. Esta llama pone en peligro aún más la punta de la lanza, así como las paredes internas del tubo portaviento o la tobera. La inyección de carbón, en particular en combinación con un gas oxidante, se vuelve problemática si el gas alimentado a través del tubo portaviento y la tobera no es aire caliente, como ocurre en los altos hornos convencionales, sino un gas reductor, como ocurre en los altos hornos con reciclado de gas, en los que el gas de alto horno puede, después del tratamiento, volver a inyectarse en el alto horno a través la disposición de la boquilla de la tobera. Cabe señalar también que en las disposiciones conocidas de la boquilla de la tobera, en las que la lanza de inyección está dispuesta en el flujo de gas a través del tubo portaviento, la pared interna de la tobera corre el riesgo de ser dañada por el carbón inyectado, en particular si la nariz de la tobera tiene un diámetro de salida reducido o si el carbón se inyecta a alta velocidad. En caso de que la nariz de la tobera tenga un diámetro de salida reducido, la lanza de inyección también causa una obstrucción visual, impidiendo al menos parcialmente que las condiciones del alto horno sean vigiladas visualmente a través de la tobera mediante una mira óptica dispuesta en un codo del tubo portaviento, en alineación lineal con la tobera.
Problema técnico
Es un objeto de la presente invención para proporcionar una mejor disposición de la boquilla de la tobera de un alto horno. Este objeto se consigue mediante una tobera como se reivindica en la reivindicación 1. Es un objeto adicional de la presente invención para proporcionar un procedimiento mejorado para operar un alto horno. Este objeto se consigue por un procedimiento como se reivindica en la reivindicación 7.
Descripción general de la invención
La presente invención propone una disposición de la boquilla de la tobera de un alto horno que comprende una tobera que tiene un cuerpo de la tobera configurado para su instalación en una pared de alto horno; teniendo el cuerpo de la tobera una pared exterior, una cara delantera y una cara trasera, teniendo además el cuerpo de la tobera un canal de tobera que se extiende desde la cara trasera a la cara delantera, formando el canal de la tobera
una pared interior en el cuerpo de la tobera. La disposición de la boquilla de la tobera comprende además un tubo portaviento conectado entre la cara posterior del cuerpo de la tobera y un dispositivo de alimentación de gas, estando el tubo portaviento configurado y dispuesto de modo que alimente con gas caliente, generalmente corriente de aire caliente, el dispositivo de alimentación de gas al canal de la tobera para su inyección en el alto horno. canalla disposición de la boquilla de la tobera también comprende una lanza de inyección para alimentar un combustible al alto horno a nivel de la tobera, siendo la lanza de inyección una lanza coaxial que comprende un tubo exterior y un tubo interior, dispuesto coaxialmente dentro del tubo exterior, estando los tubos exterior e interior dispuestos para transportar separadamente el gas oxidante y un combustible, formando el tubo interior una pared de separación para separar el combustible del gas oxidante. Según un aspecto importante de la invención, la disposición de la boquilla de la tobera comprende un pasaje de lanza formado en el cuerpo de la tobera, estando dispuesto el pasaje de lanza entre la pared interior y la pared exterior del cuerpo de la tobera y extendiéndose desde la cara posterior hasta la cara delantera, el pasaje de lanza se abre a la cara delantera del cuerpo de la tobera, estando formado el pasaje de lanza con objeto de recibir de forma extraíble la lanza de inyección en el mismo.
Al proporcionar un pasaje de lanza a través del cuerpo de la tobera, la lanza de inyección coaxial no está expuesta al calor del gas caliente que se sopla a través del tubo portaviento y la tobera. Por consiguiente, la lanza de inyección no corre el riesgo de ser atacada por el gas caliente. De hecho, una lanza dispuesta en el camino del gas caliente corre el riesgo, debido a la alta temperatura del gas caliente, de ser deformada o destruida. Al retirar la lanza de inyección fuera del camino del gas caliente, este riesgo puede reducirse. Además, la lanza de inyección no penetra en el camino del gas caliente alimentado a través del tubo portaviento o el canal de la tobera. Por lo tanto, la vida útil de la lanza de inyección puede ser mejorada. Además, la lanza de inyección no causa una obstrucción visual entre la mira dióptica y la nariz de la tobera.
Cabe señalar también que, en caso de parada, en el pasado ha sido necesario, para evitar que se dañe la lanza, mover la lanza de inyección a una posición de estacionamiento o incluso sacarla de la disposición de la boquilla de la tobera. Según la presente invención, a pesar de que todavía puede ser deseado quitar la lanza en algunos casos, sin embargo generalmente ya no es necesario debido a que la lanza está bien protegida por el cuerpo de la tobera que rodea la lanza. Mediante la disposición extraíble de la lanza de inyección en el pasaje de la lanza, también debe tenerse en cuenta que la lanza de inyección puede ser fácilmente extraída si es necesario o deseado. Una vez instalada, la lanza de inyección coaxial es capaz de alimentar simultáneamente gas oxidante y un combustible a la cara delantera de la tobera.
La extracción de la lanza de inyección del camino del gas caliente además permite garantizar una buena distribución general del gas caliente . En efecto, la combustión de la llama en la punta de la lanza de inyección no es siempre la misma para todas las toberas. Esto puede conducir a una caída de presión más importante en una tobera en particular, lo que puede llevar a una distribución no ideal del gas caliente. Colocando la lanza de inyección fuera del camino del gas caliente, este efecto puede evitarse.
Ventajosamente, el gas oxidante es gas oxidante caliente y/o el combustible es combustible caliente. El gas oxidante y/o el combustible pueden ser calentados a una temperatura de al menos 150°C, preferiblemente unos 200°C, antes de alimentarlo a través de la lanza de inyección. La alimentación de gas oxidante y/o combustible calentado mejora las condiciones de combustión del combustible en la punta de la lanza. El tiempo necesario para llevar el combustible a su temperatura de combustión, una vez que ha salido de la lanza, se reduce. En consecuencia, la combustión del combustible se puede producir antes y más cerca de la punta de la lanza.
Cabe señalar que en el contexto de la presente solicitud el combustible inyectado a través de la lanza de inyección es preferentemente carbón pulverizado o granulado. Sin embargo, también pueden utilizarse otros combustibles, como plásticos granulados, grasa o harina animal, combustible líquido, gas natural o neumáticos triturados.
El cuerpo de la tobera comprende preferentemente canales de refrigeración en él. Tales canales de refrigeración están generalmente dispuestos entre la pared interior y la pared exterior del cuerpo de la tobera y están configurados para llevar un medio de refrigeración a través de ellos. Los canales de refrigeración, a través de los cuales se dirige un medio de refrigeración, generalmente agua, permiten enfriar el cuerpo de la tobera, y por lo tanto protegen a este último de las temperaturas excesivas que de otra manera podrían fundir el material de la tobera. Como la lanza de inyección se dispone a través del cuerpo de la tobera, la lanza de inyección también se enfría. De esta manera se protege la lanza de inyección y se detiene el consumo de la misma, prolongando así la vida útil de la lanza. Cabe señalar que los canales de refrigeración se adaptan preferentemente para permitir que el pasaje de la lanza se extienda a través del cuerpo de la tobera y para optimizar la refrigeración de la lanza sin perjudicar, sin embargo, la refrigeración del cuerpo de la tobera. Los canales de refrigeración dispuestos en el cuerpo de la tobera aumentan así la vida útil de la tobera así como la de la lanza de inyección.
Preferentemente, el pasaje de la lanza y la lanza de inyección están dimensionados de tal manera que se disponga una brecha anular entre la lanza de inyección y el cuerpo de la tobera. Esta brecha anular forma una capa aislante entre la lanza de inyección y el cuerpo de la tobera. Además, la brecha anular facilita la instalación de la lanza de inyección en el pasaje de la lanza y su retirada de éste. De hecho, puede ser necesario retirar la lanza de inyección del pasaje de la lanza. A fin de evitar daños en el pasaje de la lanza, se puede soplar un gas a través del pasaje de
la lanza para enfriarlo y/o purgarlo. Además, se puede insertar una varilla intercambiable en el pasaje de la lanza para evitar que cualquier material entre en el pasaje de la lanza desde el lado del horno.
Ventajosamente, el extremo delantero de la lanza de inyección tiene una forma cónica que se estrecha en dirección a la punta de la lanza, teniendo el pasaje de la lanza un estrechamiento correspondiente en el extremo delantero del pasaje de la lanza, de tal manera que, cuando la lanza de inyección se instala en el pasaje de la lanza, el tubo exterior está, en un extremo delantero del pasaje de la lanza, en contacto con el cuerpo de la tobera. Esto asegura que la lanza de inyección no pueda instalarse demasiado lejos del pasaje de la lanza, evitando así que la punta de la lanza sobresalga del pasaje de la lanza en el propio horno. Así se asegura que la lanza de inyección permanezca dentro de la capa protectora formada por el cuerpo de la tobera. De esta manera se puede evitar el consumo innecesario de la lanza. Además, la forma cónica y el correspondiente estrechamiento del pasaje de la lanza permite que el tubo exterior de la lanza entre en contacto con el cuerpo de la tobera. La forma cónica encaja cómodamente y de modo preferente en la porción delantera estrecha del pasaje de la lanza. Este contacto permite una refrigeración de la punta de la lanza a través del cuerpo de la tobera enfriado, asegurando así aún más que la punta de la lanza esté protegida contra el consumo.
En el extremo delantero de la lanza de inyección, ésta puede estar provista de una protuberancia anular en una pared interna del tubo exterior y/o una pared externa del tubo interior. La protuberancia anular reduce la sección transversal del flujo del canal anular que transporta el gas oxidante. Tal reducción de la sección transversal del flujo aumenta la velocidad del gas oxidante que pasa por ella y, por lo tanto, mejora la penetración del gas oxidante en el horno.
La disposición de la boquilla de la tobera comprende preferentemente un porta lanzas con un tubo hueco que tiene un pasaje central dimensionado para recibir la lanza de inyección a través de él, teniendo el porta lanzas un primer extremo conectado a la cara posterior del cuerpo de la tobera y un segundo extremo opuesto que sobresale de la pared del alto horno. Tal porta-lanza facilita el acceso de la lanza de inyección al pasaje de la lanza dispuesto a través del cuerpo de la tobera. De hecho, la cara posterior del cuerpo de la tobera está generalmente dispuesta en lo profundo de la pared del horno y, por lo tanto, sólo es accesible con gran dificultad. El porta-lanzas está conectado a la cara posterior del cuerpo de la tobera y tiene su pasaje central alineado con el pasaje de la lanza de tal manera que el pasaje central del porta-lanzas se convierte en una extensión del pasaje de la lanza. El porta-lanzas se extiende a una región fuera de la pared del alto horno, haciendo así más accesible la entrada al pasaje de la lanza, por ejemplo, para la extracción o inserción de una lanza de inyección.
Ventajosamente, un inserto de la tobera removible está dispuesto en el canal de la tobera del cuerpo de la tobera, estando configurado el inserto de la tobera de manera que modifica una sección transversal de salida de la tobera. Tal inserto de la tobera permite modificar las condiciones de flujo a través de la tobera. El inserto de la tobera puede ser retirado y, si se desea, sustituido por otro inserto de la tobera. Esto permite alterar la forma del conducto y la distribución del gas en el alto horno sin tener que desmontar el propio cuerpo de la tobera. Pueden desearse diferentes condiciones de flujo en función de las condiciones de operación del alto horno.
Aunque no es un objeto de la presente invención, el gas caliente transportado por el dispositivo de alimentación de gas puede comprender gas de alto horno tratado reciclado, que actúa como gas reductor en el alto horno. Si tal gas reductor se alimenta a través del tubo portaviento y el canal de la tobera, la disposición de la lanza de inyección a través de un pasaje de lanza como se describió anteriormente es de particular importancia. De hecho, la presente disposición permite evitar el contacto, dentro de la disposición de la boquilla de la tobera, entre el gas reductor transportado por el tubo portaviento y la tobera y el gas oxidante y el combustible transportado por la lanza de inyección.
Cabe señalar además que la invención no se limita a la provisión de un solo pasaje de lanza y una sola lanza de inyección. De hecho, pueden proporcionarse dos o más pasajes de lanza en el cuerpo de la tobera.
La presente invención propone además un procedimiento para alimentar la corriente de aire caliente a través de una disposición de la boquilla de la tobera de un alto horno, comprendiendo el procedimiento los siguientes pasos:
proporcionar una disposición de la boquilla de la tobera que comprende una tobera con un cuerpo de tobera instalado en la pared de un alto horno; teniendo el cuerpo de tobera una pared exterior, una cara delantera y una cara trasera, teniendo además el cuerpo de la tobera un canal de tobera que se extiende desde la cara trasera hasta la cara delantera, formando el canal de la tobera una pared interna en el cuerpo de la tobera, comprendiendo además la disposición de la boquilla de la tobera un tubo portaviento conectado entre la cara trasera del cuerpo de la tobera y un dispositivo de alimentación de gas, estando configurado y dispuesto el tubo portaviento para alimentar el gas caliente del dispositivo de alimentación de gas al canal de la tobera para la inyección en el alto horno;
proporcionar al cuerpo de la tobera un pasaje de lanza que se extiende desde la cara trasera a la cara delantera del cuerpo de la tobera, estando el pasaje de lanza dispuesto entre la pared interna y la pared externa del cuerpo de la tobera, abriéndose el pasaje de lanza en la cara delantera del cuerpo de la tobera; proporcionar una lanza de inyección para alimentar un combustible en el alto horno y disponiendo de forma extraíble la lanza de inyección en el pasaje de la lanza;
alimentar un gas caliente del dispositivo de alimentación de gas a través del tubo portaviento y el canal de la tobera en el alto horno; y
alimentar por separado un combustible y gas oxidante en el alto horno a través de la lanza de inyección. Este procedimiento permite alimentar el alto horno con gas oxidante y un combustible, sin someter la lanza de inyección a las condiciones extremas que reinan en el tubo portaviento y/o en la tobera. Al disponer la lanza de inyección en el pasaje de la lanza del cuerpo de la tobera, la lanza queda protegida y por lo tanto no se deforma ni se destruye por la exposición a las altas temperaturas del gas caliente que se sopla a través del tubo portaviento y la tobera. La exposición a condiciones duras se limita a la punta de la lanza de inyección. La lanza de inyección coaxial se puede retirar fácilmente si es necesario o deseado. La lanza de inyección es fácilmente reemplazable porque está dispuesta de manera removible en el pasaje de la lanza. Una vez instalada, la lanza de inyección coaxial permite la alimentación simultánea de gas oxidante y un combustible a la cara delantera de la tobera.
Preferentemente, el procedimiento comprende el paso adicional de calentar el gas oxidante y/o el combustible antes de alimentarlo a través de la lanza de inyección. El gas comburente y/o el combustible pueden, por ejemplo, ser calentados a una temperatura superior a 150°C, preferiblemente unos 200°C.
El procedimiento puede comprender además el paso de enfriar el cuerpo de la tobera alimentando un medio de refrigeración, generalmente agua, a través de canales de refrigeración dispuestos en el cuerpo de la tobera. La refrigeración del cuerpo de la tobera protege a este último del desgaste excesivo causado por el gas caliente que pasa a través de la tobera y las condiciones extremadamente calientes que reinan en el interior del alto horno.
Ventajosamente, el procedimiento comprende el paso adicional de recuperar el gas del alto horno; tratar el gas de alto horno recuperado; e inyectar el gas de alto horno tratado de nuevo en el alto horno como gas reductor mediante la disposición de la boquilla de la tobera. El uso del gas de alto horno para ser inyectado de nuevo en el alto horno como gas reductor permite que el gas de alto horno se utilice de nuevo. Disponiendo la lanza de inyección en el pasaje de la lanza del cuerpo de la tobera, se puede reducir una reacción entre el gas reductor transportado por el tubo portaviento y la tobera y el combustible transportado por la lanza de inyección, favoreciendo así una reacción entre el combustible y el gas oxidante, ambos transportados por la lanza de inyección. De este modo se puede lograr una mejor combustión y hacer más eficaz el alto horno.
El paso de tratar el gas de alto horno recuperado comprende preferentemente la limpieza del gas de alto horno recuperado; y/o la reducción del contenido de dióxido de carbono del gas de alto horno recuperado; y/o el aumento del contenido de monóxido de carbono del gas de alto horno recuperado. La limpieza del gas de alto horno recuperado puede incluir el paso del gas a través de un filtro para eliminar las partículas de polvo y otros residuos del gas de alto horno recuperado. La reducción del contenido de CO2 y el aumento del contenido de CO permiten que el gas de alto horno recuperado se utilice como un valioso gas reductor.
El procedimiento puede comprender además el paso de calentar el gas reductor a una temperatura de al menos 900°C antes de inyectarlo en el alto horno. El gas reductor se calienta preferentemente a una temperatura entre 1100 y 1300°C, preferentemente alrededor de 1250°C. Este paso de calentamiento puede llevarse a cabo en una estufa caliente como, por ejemplo, una Cowper.
Breve descripción de los dibujos
A continuación se describirá, a modo de ejemplo, una forma de realización preferente de la invención, con referencia a los dibujos que la acompañan, en los que:
La figura 1 es un corte esquemático a través de una disposición de la boquilla de la tobera de acuerdo con la presente invención; y
La figura 2 es una vista ampliada de una porción de la nariz del cuerpo de la tobera de la disposición de la boquilla de la tobera de la Fig.1.
Descripción de la forma de realización preferente
La figura 1 muestra una disposición de la boquilla de la tobera 10 para alimentar el gas a través de la pared de un horno 12. La disposición de la boquilla de la tobera 10 comprende una tobera 14 dispuesta en la pared del horno 12. La tobera 14 se mantiene en posición por un enfriador de la tobera 16 y un soporte de enfriador de la tobera 18. La tobera 14 tiene un cuerpo de tobera 20 con una pared exterior 22, una cara delantera 24 y una cara trasera opuesta 26. Un canal de tobera 28 está dispuesto centralmente a través del cuerpo de la tobera 20 y se extiende desde la cara trasera 26 hasta la cara delantera 24. El canal de la tobera 28 forma una pared interior 30 en el cuerpo de la tobera 20. La cara trasera 26 de la tobera 14 está configurada para recibir un extremo de la nariz 32 de un tubo portaviento 34, que está conectado, con un extremo opuesto 36 a un dispositivo de alimentación de gas reductor 38 representado aquí por un tubo colector del aire de soplado 38. El tubo portaviento 34 está configurado y dispuesto de manera que alimenta el gas caliente del tubo colector del aire de soplado 38 al canal de la tobera 28 para su inyección en el alto horno.
Además, se proporciona una lanza de inyección 40 para alimentar un combustible, generalmente carbón pulverizado o granulado, en el alto horno a nivel de la tobera. Debido a la inyección del combustible en el alto horno se puede reducir la cantidad de coque alimentado en el horno. Como un combustible, como por ejemplo el carbón, es generalmente más barato que el coque, esto conduce a una reducción de los costos de explotación del alto horno. Típicamente, las lanzas de inyección están dispuestas de tal manera que alimentan el combustible en el tubo portaviento 34 o en el canal la tobera 28. El combustible se mezcla entonces con el gas caliente, generalmente corriente de aire caliente, alimentado a través del tubo portaviento 34.
Con el fin de promover la combustión del combustible, se puede proporcionar gas oxidante como el oxígeno. Tal gas oxidante es generalmente alimentado a la punta de la lanza de inyección a través de un canal dentro de la lanza. Típicamente, se utilizan lanzas coaxiales, que comprenden dos tubos concéntricos en los que el tubo interior puede, por ejemplo, transportar el material y el tubo exterior puede transportar el gas oxidante. El tubo interior forma una pared de separación dentro de la lanza para evitar el contacto entre el combustible y el gas oxidante antes de que ambos lleguen a la punta de la lanza. Las lanzas coaxiales son bien conocidas por la persona experta en la materia y no necesitan ser descritas con más detalle aquí.
Se ha comprobado que es ventajoso disponer la lanza de inyección 40 en un pasaje de lanza 42 formado en el cuerpo de la tobera 20. Tal pasaje de lanza 42 está dispuesto entre la pared interior 30 y la pared exterior 22 del cuerpo de la tobera 20 y se extiende desde la cara trasera 26 a la cara delantera 24. El pasaje de lanza 42 se abre así en la cara delantera 24 del cuerpo de la tobera 20. La lanza de inyección 40 puede ser dispuesta con su punta de lanza 43 esencialmente a nivel con la cara delantera 24 del cuerpo de la tobera 20. En la cara posterior 26, el cuerpo de la tobera 20 comprende un casquillo 44 para conectar un porta lanzas 46. El porta lanzas 46 está formado por un tubo hueco que tiene un pasaje central a través del mismo. El porta lanzas 46 tiene un primer extremo 48 conectado al casquillo 44 en la cara posterior 26 del cuerpo de la tobera 20 y un segundo extremo opuesto 50 que sobresale de la pared del alto horno 12. El pasaje central del porta lanzas 46 está dimensionado y dispuesto de manera que reciba la lanza de inyección 40 a través de él. El porta-lanzas 46 facilita el acceso de la lanza de inyección 40 al pasaje de la lanza 42 dispuesto a través del cuerpo de la tobera 20.
En algunas instalaciones de altos hornos, en particular en las instalaciones de altos hornos con reciclado de gas, el gas alimentado a través del tubo portaviento 34 no es una corriente de aire caliente, sino un gas reductor con un contenido relativamente alto en monóxido de carbono. En esas instalaciones, la disposición anterior es de particular importancia. La alimentación de la lanza de inyección 40 a través del pasaje de la lanza 42 en el cuerpo de la tobera 20 permite evitar que el combustible y el gas oxidante entren en contacto con el gas reductor dentro de la disposición de la boquilla de la tobera.
Puede disponerse una mira dióptica 52 en la porción trasera del tubo portaviento 34 para visualizar las condiciones de operación en el alto horno a través del canal de la tobera 28. Debido a la disposición propuesta de la lanza de inyección 40, ésta no obstruye la vigilancia visual de las condiciones de operación a través del canal de la tobera 28. Esto es de particular importancia si se dispone un inserto de tobera 54 en el canal de la tobera 28 para aumentar la velocidad del gas caliente que entra en el alto horno. De hecho, el diámetro interior del inserto de la tobera 54 puede estar cerca del diámetro exterior de la lanza de inyección 40.
La figura 2 muestra parcialmente una porción frontal 56 del cuerpo de la tobera 20 a través del cual está dispuesto el pasaje de la lanza 42. Una lanza de inyección 40 está dispuesta en el pasaje de lanza 42 y comprende dos tubos concéntricos. Un tubo interior 58 forma un primer canal 60 para llevar el material a la punta de la lanza 43. Un tubo exterior 62 está dispuesto concéntricamente alrededor del tubo interior 58 para formar un segundo canal anular 64 para llevar el gas oxidante a la punta de la lanza 43. El tubo interior 58 forma una pared de separación entre el primer y el segundo canal 60, 64. El tubo exterior 62 tiene un diámetro exterior más pequeño que el diámetro interior del pasaje de la lanza 42, de modo que se dispone una brecha anular 66, formando una capa de aislamiento, entre la lanza de inyección 40 y el cuerpo de la tobera 20. La brecha anular 66 también facilita la instalación de la lanza de inyección 40 en el pasaje de la lanza 42 y su retirada de éste.
En el extremo delantero 68 de la lanza de inyección 40, el tubo exterior 62 tiene una forma cónica 70, estrechándose en dirección a la punta de la lanza 43. El pasaje de la lanza 42 tiene un estrechamiento correspondiente 72 en el extremo delantero del pasaje de la lanza 42, de tal manera que, cuando la lanza de inyección 40 se instala en el pasaje de la lanza 42, el tubo exterior 62 está en contacto con el cuerpo de la tobera 20. En primer lugar, esto asegura que la lanza de inyección 40 no pueda instalarse demasiado lejos en el pasaje de la lanza 42, evitando así que la punta de la lanza 43 sobresalga del pasaje de la lanza 42 en el propio horno. En segundo lugar, el contacto entre el tubo exterior 62 y el cuerpo de la tobera 20 permite una transferencia de calor entre la punta de la lanza 43 y el cuerpo de la tobera 20 refrigerado. Cabe señalar que el extremo delantero 68 de la lanza de inyección 40 puede comprender un inserto sobre o en el tubo exterior 62 para mejorar aún más la transferencia de calor entre la punta de la lanza 43 y el cuerpo de la tobera refrigerado 20. El contacto entre el tubo exterior 62 y el cuerpo la tobera 20, estando este último provisto de canales de refrigeración, permite enfriar el extremo delantero del tubo exterior 62.
En el extremo delantero 68 de la lanza de inyección 40, el tubo exterior 62 comprende además una protuberancia anular 74 en la pared interior del tubo exterior 62. Tal protuberancia anular 74 reduce la sección transversal del flujo
del segundo canal 64 que lleva el gas oxidante. Esta reducción de la sección transversal del flujo aumenta la velocidad del gas oxidante que pasa por ella y, por lo tanto, mejora la penetración del gas oxidante en el horno.
Leyenda de los números de referencia:
10 disposición de la boquilla de la tobera 44 casquillo
12 pared del horno 46 porta lanza
14 tobera 48 primer extremo del porta lanza
16 enfriador de la tobera 50 segundo extremo del porta lanza
18 soporte del enfriador de la tobera 52 mira dióptica
20 cuerpo de la tobera 54 inserto de la tobera
22 pared exterior 56 porción delantera
24 cara delantera 58 tubo interior
26 cara posterior 60 primer canal
28 canal de la tobera 62 tubo exterior
30 pared interior 64 segundo canal
32 extremo de la nariz 66 brecha anular
34 tubo portaviento 68 extremo delantero
36 extremo opuesto 70 forma cónica
38 dispositivo de alimentación de gas 72 estrechamiento
40 lanza de inyección 74 protuberancia anular
42 pasaje de la lanza
43 punta de lanza
Claims (11)
1. Disposición de la boquilla de la tobera (10) para un alto horno que comprende:
una tobera (14) que tiene un cuerpo de tobera (20) configurado para ser instalado en la pared de un alto horno (12); teniendo dicho cuerpo de tobera (20) una pared exterior (22), una cara delantera (24) y una cara trasera (26), dicho cuerpo de tobera (20) que además tiene un canal de tobera (28) que se extiende desde dicha cara trasera (26) hasta dicha cara delantera (24), formando dicho canal de tobera (28) una pared interior (30) en dicho cuerpo de tobera (20);
un tubo portaviento (34) conectado entre dicha cara trasera (26) de dicho cuerpo de tobera (20) y un dispositivo de alimentación de gas (38), estando dicho tubo portaviento (34) configurado y dispuesto de manera que alimente con gas caliente de dicho dispositivo de alimentación de gas (38) al mencionado canal de la tobera (28) para su inyección en dicho alto horno;
una lanza de inyección (40) para alimentar un combustible en dicho alto horno a dicho nivel de de la tobera, siendo dicha lanza de inyección (40) una lanza coaxial que comprende un tubo exterior (62) y un tubo interior (58), dispuesto coaxialmente dentro de dicho tubo exterior (62),
dichos tubos exterior e interior (58, 62) están dispuestos para transportar separadamente el gas oxidante y el combustible, formando dicho tubo interior (58) una pared de separación para separar el combustible del gas oxidante.
caracterizado por
un pasaje de lanza (42) formado en dicho cuerpo de tobera (20), estando dicho pasaje de lanza (42) dispuesto entre dicha pared interior (30) y dicha pared exterior (22) de dicho cuerpo de tobera (20) y extendiéndose desde dicha cara trasera (26) hasta dicha cara delantera (24),
abriéndose dicho pasaje de lanza (42) en dicha cara delantera (24) de dicho cuerpo de tobera (20); estando formado dicho pasaje de lanza (42) para recibir, de manera que se pueda retirar dicha lanza de inyección (40), en su interior.
2. Disposición de la boquilla de la tobera (10) según la reivindicación 1,
en la que dicho pasaje de lanza (42) y dicha lanza de inyección (40) están dimensionados de tal manera que se dispone una brecha anular (66) entre la lanza de inyección (40) y el cuerpo de la tobera (20).
3. Disposición de la boquilla de la tobera (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en la que un extremo delantero (68) de dicha lanza de inyección (40) tiene una forma cónica (70) estrechándose en dirección a la punta de dicha lanza (43), teniendo dicho pasaje de la lanza (42) un estrechamiento correspondiente (72) en el extremo delantero de dicho pasaje de la lanza, (42) de tal manera que, cuando dicha lanza de inyección (40) se instala en dicho pasaje de la lanza (42), dicho tubo exterior (62) está, en un extremo delantero de dicho pasaje de la lanza (42), en contacto con dicho cuerpo de tobera (20).
4. Disposición de la boquilla de la tobera (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que, en un extremo delantero de dicha lanza de inyección (40), dicha lanza de inyección (40) está provista de una protuberancia anular (74) en una pared interior de dicho tubo exterior (62) y/o una pared exterior de dicho tubo interior (58).
5. Disposición de la boquilla de la tobera según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende además un porta lanzas (46), comprendiendo dicho porta lanzas (46) un tubo hueco con un pasaje central dimensionado para recibir dicha lanza de inyección (40) a través de él, teniendo dicho porta lanzas (46) un primer extremo (48) conectado a dicha cara posterior (26) de dicho cuerpo de tobera (20) y un segundo extremo opuesto (50) que sobresale de dicha pared del alto horno (12).
6. Disposición de la boquilla de la tobera (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además un inserto de tobera desmontable (54) dispuesto en dicho canal de la tobera (28) de dicho cuerpo de tobera (20), estando configurado dicho inserto de tobera (54) de manera que se modifique una sección transversal de salida de dicha tobera (14).
7. Procedimiento de alimentación de la corriente de aire caliente a través de una disposición de la boquilla de la tobera (10) de un alto horno, dicho procedimiento comprende los pasos de:
proporcionar una disposición de la boquilla de la tobera (10) que comprende una tobera (14) que tiene un cuerpo de tobera (20) instalado en la pared de un alto horno (12); teniendo dicho cuerpo de tobera (20) una pared exterior (22), una cara delantera (24) y una cara trasera (26), teniendo además dicho cuerpo de la tobera (20) un canal de tobera (28) que se extiende desde dicha cara trasera (26) hasta dicha cara delantera (24), formando dicho canal de la tobera (28) una pared interior (30) en dicho cuerpo de tobera (20), comprendiendo además dicha disposición de la boquilla de la tobera (10) un tubo portaviento (34) conectado entre dicha cara posterior (26) del mencionado cuerpo de tobera (20) y un dispositivo de alimentación de gas (38), estando dicho tubo portaviento (34) configurado y dispuesto de manera que alimente con gas caliente del mencionado dispositivo de alimentación de gas (38) al mencionado canal de la tobera (28) para su inyección en dicho alto horno;
proporcionar a dicho cuerpo de tobera (20) un pasaje de lanza (42) que se extiende desde dicha cara trasera (26) hasta dicha cara delantera (24) de dicho cuerpo de tobera (20), estando dicho pasaje de lanza (42) dispuesto entre dicha pared interior (30) y dicha pared exterior (22) de dicho cuerpo de tobera (20), abriéndose dicho pasaje de lanza (42) en dicha cara delantera (24) de dicho cuerpo de tobera (20); proporcionar una lanza de inyección (40) para alimentar un combustible en dicho alto horno y disponiendo de manera extraíble dicha lanza de inyección (40) en dicho pasaje de lanza (42); estando formado dicho pasaje de lanza (42) para recibir de manera extraíble dicha lanza de inyección (40) en el mismo; alimentar un gas caliente desde dicho dispositivo de alimentación de gas (38) a través de dicho tubo portaviento (34) y dicho canal de la tobera (28) en dicho alto horno; y
alimentar por separado dicho combustible y el gas oxidante en dicho alto horno a través de dicha lanza de inyección (40).
8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que dicho procedimiento comprende el paso adicional de: calentar dicho combustible y/o dicho gas oxidante antes de alimentarlos a dicha lanza de inyección (40).
9. Procedimiento según la reivindicación 7 u 8,
en el que dicho gas oxidante es gas oxidante caliente y/o dicho combustible es combustible caliente.
10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9,
en el que dicho gas oxidante y/o dicho combustible está a una temperatura de al menos 150°C.
11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en el que dicho combustible alimentado a través de dicha lanza de inyección (40) es carbón pulverizado o granulado, plásticos granulados, grasa o harina animal, combustible líquido, gas natural o neumáticos triturados.
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