ES2986985T3 - Ensamblaje de soporte en un dispositivo de almacenamiento de calor - Google Patents

Abstract

La presente invención propone un dispositivo de almacenamiento de calor, como por ejemplo una estufa de aire caliente (10), que comprende un entramado de regeneración de calor (14) formado por ladrillos de escuadra (12), estando soportado el entramado (14) por un conjunto de soporte (16). De acuerdo con un aspecto de la presente invención, el conjunto de soporte (16) comprende una estructura de soporte (20) formada por material refractario y un suelo de soporte formado también por material refractario, estando dispuesto y formado el suelo de soporte sobre la estructura de soporte (20) y estando dispuesto y formado para soportar los ladrillos de escuadra del entramado (14). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Ensamblaje de soporte en un dispositivo de almacenamiento de calor

Campo técnico

La invención se relaciona en general con un dispositivo de almacenamiento de calor, en particular con una estufa de explosión en caliente usada para producir aire de explosión en caliente. Se relaciona más particularmente con un ensamblaje de soporte mejorado para soportar un recuperador de calor de regeneración de calor diseñado para uso en tal dispositivo de almacenamiento de calor.

Antecedentes de la invención

Para la operación de un alto horno, se requieren grandes cantidades de aire caliente, también conocido como explosión en caliente. El aire frío se precalienta en grandes dispositivos de almacenamiento de calor llamados estufas de explosión en caliente y se inyecta como aire de explosión en caliente en la parte inferior del alto horno. Cada alto horno típicamente está provisto de tres estufas de explosión en caliente, aunque son posibles disposiciones alternativas.

Cada estufa de explosión en caliente es un gran intercambiador de calor regenerativo, un ejemplo típico que tiene una conformación cilíndrica recubierta con un domo, que comprende una parte de quemador y una parte de intercambio de calor regenerativo. La parte de intercambio de calor usualmente consiste en un ensamblaje de ladrillos termorrecuperadores refractarios, llamados un recuperador de calor. La cubierta es un cilindro de acero soldado, típicamente 6 a 10 metros en diámetro y 30 a 50 metros de altura. La cubierta está diseñada para soportar la presión operativa de explosión y está aislada para minimizar las pérdidas de calor y evitar daño estructural a la cubierta causado por altas tensiones térmicas.

El ciclo operativo de tal estufa de explosión en caliente comprende sustancialmente dos fases: 'en gas' y 'en aire'.

Cuando está 'en gas', el gas combustible, principalmente gas de alto horno y gas de horno de coque, y el aire de combustión se mezclan y queman en la parte de quemador de la estufa y el gas de combustión caliente se usa para calentar el recuperador de calor guiando el gas de combustión caliente de arriba hacia abajo a través del recuperador de calor. Las temperaturas en la parte superior del recuperador de calor, la temperatura de domo, pueden ser aproximadamente 1400°C. La temperatura del gas de combustión caliente disminuye en su camino hacia abajo hacia la parte inferior del recuperador de calor. La parte inferior del recuperador de calor descansa sobre un ensamblaje de soporte, que usualmente comprende una rejilla de soporte que consiste sustancialmente en una rejilla de hierro fundido que se coloca sobre vigas de hierro fundido que descansan sobre columnas verticales de hierro fundido denominadas columnas de soporte. Se obtiene de este modo una cavidad bajo el recuperador de calor. Esta cavidad típicamente es aproximadamente 2 a 4 m en altura en estufas convencionales. Aunque los ensamblajes de soporte convencionales han demostrado una larga vida útil en las estufas, están limitados en la temperatura que pueden soportar. De hecho, la temperatura máxima del gas de combustión caliente en la ubicación de tal ensamblaje de soporte está limitada por la resistencia al calor del hierro fundido y usualmente está limitada a aproximadamente 400°C.

Cuando se alcanza esta temperatura máxima del gas de combustión caliente en la ubicación del ensamblaje de soporte, se detiene la combustión y por tanto el flujo de gas de combustión. En otras palabras, la cantidad de calor almacenado en el recuperador de calor está limitada por la temperatura máxima que se soporta por el ensamblaje de soporte.

La estufa de explosión en caliente ahora está 'en aire'. Ahora se introduce aire de explosión en frío en la estufa de explosión en caliente a través de la cavidad debajo del recuperador de calor y se conduce hacia arriba a través del recuperador de calor caliente. A medida que el aire de explosión en frío pasa a través del recuperador de calor, el calor se transfiere desde los ladrillos termorrecuperadores al aire de explosión en frío, convirtiendo este último en aire de explosión en caliente. El aire de explosión en caliente subsecuentemente se alimenta al alto horno. También se desvía una cantidad de aire de explosión en frío alrededor de la estufa y se introduce en el aire de explosión en caliente antes de entrar en el alto horno por medio de una válvula mezcladora, para garantizar que se mantenga una temperatura constante de aire de explosión en caliente antes de la introducción en el alto horno. Una disminución de la temperatura de salida del aire de explosión en caliente por debajo de un umbral de temperatura, convencionalmente de aproximadamente 1250°C, dicta el cambio a otra estufa. La estufa de explosión en caliente luego se vuelve a poner 'en gas'. Durante la operación normal de un alto horno se usan tres estufas, de tal manera que al menos una estufa esté siempre 'en aire'. Sin embargo, debe anotarse que, dependiendo de la disposición del trabajo de producción y del tipo y diseño de la estufa de explosión en caliente, el número de estufas también puede ser mayor o menor que tres. No es raro por ejemplo usar 2 o 4 estufas por alto horno, o 5 estufas por dos altos hornos.

En las acerías integradas, las estufas de explosión en caliente representan 10 a 15% del requisito total de energía. Se conoce que la eficiencia de un sistema de estufa de explosión en caliente se puede mejorar aumentando la temperatura máxima del gas de combustión caliente que actualmente es aproximadamente 400°C.

La solicitud de patente estadounidense US 2008199820 A1 divulga el uso de un ensamblaje de soporte que comprende una rejilla de soporte y columnas de soporte hechas de metal, por ejemplo un material particular de hierro fundido, que comprende una matriz ferrítica y una dispersión de partículas de grafito vermiculares o nodulares. El uso de metal en general y de este hierro fundido particular permite el uso de una temperatura máxima del gas de combustión caliente de aproximadamente 600°C. Sin embargo, el hierro fundido puede ser nitrurado por el amoníaco contenido en el gas de alto horno usado como gas combustible cuando la temperatura del gas combustible es mayor que 500°C, lo cual reducirá la vida útil de este ensamblaje de soporte en las estufas. Los documentos de patente US 1835074 A, US 4150717 A, US 2634 118 A y EP 3118335 divulgan un ensamblaje de soporte alternativo en un dispositivo de almacenamiento de calor.

Objeto de la invención

Un objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo de almacenamiento de calor, tal como por ejemplo una estufa de explosión en caliente, que comprende un ensamblaje de soporte mejorado para soportar un recuperador de calor de regeneración de calor capaz de resistir temperaturas más altas y fluctuaciones de temperatura de los gases calientes así como ataques químicos desde dichos gases mientras que se garantiza una distribución de gas en la estufa de explosión en caliente lo más uniforme posible.

Descripción general de la invención

La presente invención propone un dispositivo de almacenamiento de calor, en particular una estufa de explosión en caliente, que comprende un ensamblaje de soporte y un recuperador de calor de regeneración de calor como se divulga en las reivindicaciones anexas 1-19.

El uso de solo material refractario evita el deterioro del ensamblaje de soporte incluso a temperaturas tan altas como aproximadamente 900°C y proporciona a dicho ensamblaje de soporte una mayor resistencia a la nitruración o al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Por tanto, como el ensamblaje de soporte de acuerdo con la invención no comprende ningún soporte metálico o elemento portador (estructural), tal como partes de hierro fundido, resiste temperaturas más altas que las convencionales y el aire se puede calentar a temperaturas más altas usando la estufa de explosión en caliente objeto de la presente invención que usando estufas de explosión en caliente convencionales. La expresión "hecho de material refractario" se refiere generalmente a la estructura de portador y/o al suelo de portador que respectivamente consisten esencialmente en material refractario, por ejemplo un material refractario cerámico. En otras palabras, la estructura de portador y/o el suelo de portador están formados preferiblemente solo de material refractario.

Como el ensamblaje de soporte es capaz de soportar temperaturas más altas, el dispositivo de almacenamiento de calor puede usarse para calentar gases distintos del aire; el dispositivo de almacenamiento de calor puede por ejemplo usarse para calentar gas de síntesis. En aras de la simplicidad, la presente solicitud discute en general el calentamiento de aire. Sin embargo debe anotarse que se pueden calentar otros gases. De este modo el término "aire" puede sustituirse en este documento con "gas".

Ventajosamente, el material refractario usado para el ensamblaje de soporte es un material refractario cerámico. Preferiblemente, el material refractario es el mismo que el usado para la parte inferior del recuperador de calor, tal como por ejemplo alto contenido de alúmina, sin que se limite a ello. El uso de un único tipo de material es beneficioso ya que reduce el riesgo de falla del ensamblaje de soporte en condiciones en donde el recuperador de calor no fallaría.

Ventajosamente el suelo de portador puede disponerse y formarse para extender, preferiblemente extender gradualmente, el área de superficie superior de la estructura de portador para cubrir toda el área de superficie del recuperador de calor. Al extender (gradualmente) el área de superficie superior de la estructura de portador, el área de superficie disponible para soportar el recuperador de calor aumenta (gradualmente), es decir aumenta (gradualmente) la huella del ensamblaje de soporte.

Debe anotarse que el término "extender" debe entenderse en la forma más amplia posible. El suelo de portador que extiende el área de superficie superior de la estructura de portador puede significar simplemente que los posibles orificios grandes inherentes a la formación de la estructura de portador se reducen o cubren por el suelo de portador y ciertamente no debe limitarse a realizaciones en donde la estructura de portador no cubre toda la sección inferior de la estufa de explosión en caliente.

De acuerdo con la invención, la estructura de soporte comprende una pluralidad de columnas de soporte hechas de material refractario. Para garantizar un flujo de gas a través de la mayoría de los canales de los ladrillos termorrecuperadores que forman el recuperador de calor, las columnas de soporte son columnas huecas, que presentan al menos una abertura pasante a lo largo de su dirección radial para que fluya a través el gas. En realizaciones, la al menos una abertura puede ser ya sea una abertura circular o una abertura oblonga, y una persona experta conocería cómo adaptar la posición, el tamaño y la relación de aspecto de la abertura para garantizar una estabilidad satisfactoria de la columna de soporte.

El diámetro interior de las columnas de soporte huecas corresponde preferiblemente a 25 a 75% del diámetro exterior de estas columnas de soporte, más preferiblemente a relación de 40 a 60%, incluso más preferiblemente el diámetro interior es la mitad del diámetro exterior.

Las columnas de soporte están distribuidas uniformemente sobre el suelo de la estufa de explosión en caliente, para garantizar una distribución de flujo de gas lo más uniforme posible. Ventajosamente, y para garantizar un compromiso entre la necesidad de estabilidad del ensamblaje de soporte (por ejemplo usando columnas más grandes) y un flujo de gas y distribución de gas suficientes, las columnas de soporte están dispuestas para cubrir entre 5 y 40% del suelo de estufa de explosión en caliente, más ventajosamente entre 15 y 30%, incluso más preferiblemente entre 20 y 25%.

De acuerdo con otra realización de la invención, la estructura de soporte puede comprender una pluralidad de arcos de soporte hechos de material refractario. Cada arco puede estar formado por una pluralidad de secciones de arco, preferiblemente diseñadas para ensamblarse de tal manera que las áreas de unión estarían a lo largo de secciones transversales radiales del arco global. Los arcos de soporte pueden estar dispuestos radialmente con respecto a un eje medio del dispositivo de almacenamiento de calor, o paralelos a un eje medio del dispositivo de almacenamiento de calor.

De acuerdo con otra realización de la invención, la estructura de soporte puede comprender una pluralidad de paredes de soporte hechas de material refractario, preferiblemente material refractario cerámico. Las paredes pueden estar dispuestas en paralelo así como en forma transversal o hexagonalmente. La estructura de soporte también puede comprender una pluralidad de ladrillos de transición diseñados para extenderse ventajosamente entre al menos dos paredes de soporte. De acuerdo con una realización, los ladrillos de transición pueden formar el suelo de portador. Alternativamente, los ladrillos de transición pueden portar el suelo de portador. De cualquier forma, los ladrillos de transición de este modo soportarían (directa o indirectamente) los ladrillos termorrecuperadores de arriba, mientras que simultáneamente mejorarían la distribución de flujo de gas en todos los canales de los ladrillos termorrecuperadores que forman el recuperador de calor.

Ventajosamente, en tales realizaciones que usan paredes de soporte, el suelo de portador comprende ladrillos de portador, que pueden ser idénticos a los ladrillos que forman el recuperador de calor, de tal manera que el recuperador de calor que descansa sobre el suelo de portador puede parecer que descansa directamente sobre las paredes de soporte. En otras palabras, en tales realizaciones, el suelo de portador está formado por ladrillos termorrecuperadores del recuperador de calor. Alternativamente, los ladrillos de portador pueden ser similares a los ladrillos de transición de la estructura de soporte.

En realizaciones en donde las paredes de soporte están dispuestas en una configuración paralela o transversal, puede ser ventajoso usar ladrillos rectangulares o cuadrados como ladrillos de transición de la estructura de portador y/o para formar el suelo de portador.

Debe anotarse que las realizaciones previas pueden combinarse, de tal manera que la estructura de portador puede comprender ya sea una pluralidad de columnas de soporte y una pluralidad de arcos de soporte, o una pluralidad de arcos de soporte y una pluralidad de paredes de soporte, o una pluralidad de paredes de soporte y una pluralidad de columnas de soporte, o una pluralidad de columnas de soporte, una pluralidad de arcos de soporte y una pluralidad de paredes de soporte.

Para una distribución uniforme del medio de portador de calor (es decir para una distribución uniforme de gas), un canal anular puede rodear el ensamblaje de soporte.

El canal anular está preferiblemente definido en el exterior por una pared refractaria que protege (es decir que aísla) el cilindro de acero que forma por ejemplo la estufa de explosión en caliente. Esta pared refractaria puede portar la pared de pozo cilíndrico de la estufa de explosión en caliente. Además, el canal anular está definido preferiblemente en el interior ya sea por el propio ensamblaje de soporte (por ejemplo por la estructura de portador), o por una pared cilíndrica perforada que descansa sobre el suelo de la estufa de explosión en caliente. Tal pared cilíndrica perforada puede portar ventajosamente también la albañilería de pozo por encima.

El canal anular puede estar previsto en una sección inferior ampliada del cilindro de acero, o integrado en el cilindro de acero, requiriendo posiblemente un diámetro de recuperador de calor reducido en esta sección dependiendo de la altura del canal anular. En tales realizaciones, por encima del canal anular, el recuperador de calor puede extenderse con el fin de cubrir todo el diámetro interior de la estufa de explosión en caliente.

Debe anotarse que la distribución de los gases no se limita a un canal anular concéntrico alrededor del ensamblaje de soporte. También es posible hacer la distribución a través de uno o varios arcos, posicionados entre dos paredes de soporte adyacentes de una fila de paredes de soporte.

De acuerdo con diversas realizaciones de la presente invención, el suelo de portador puede comprender al menos una de las dos capas siguientes, o ambas capas en combinación:

- una capa descrita como una estructura de ensanchamiento, que puede comprender bloques de ensanchamiento;

- una capa que comprende bloques de distribución y se describe como suelo de distribución.

En el contexto de la presente invención, ambas expresiones "estructura de ensanchamiento" y "suelo de distribución" deben por lo tanto entenderse como que se refieren al suelo de portador.

De acuerdo con una primera realización preferida, el suelo de portador actúa como una estructura de ensanchamiento y comprende una pluralidad de filas de ladrillos termorrecuperadores. Se disponen filas sucesivas de ladrillos termorrecuperadores en una configuración escalonada, extendiendo de esa manera gradualmente el área de superficie superior de las columnas de soporte para cubrir toda el área de superficie del recuperador de calor.

Las disposiciones de ladrillos termorrecuperadores en una configuración tan escalonada pueden estar inspiradas a partir de albañilería romana. En realizaciones preferidas, los ladrillos termorrecuperadores tienen la conformación de prismas hexagonales y la primera fila de ladrillos termorrecuperadores está hecha de tal manera que un número de ladrillos termorrecuperadores comprendido entre uno y doce descansan sobre cada columna de soporte, preferiblemente seis ladrillos termorrecuperadores descansan sobre cada columna de soporte. Ventajosamente, cada ladrillo termorrecuperador de la primera fila es adyacente a al menos otros dos ladrillos termorrecuperadores de la misma fila. Un ladrillo termorrecuperador puede entrar en contacto con ladrillos vecinos con al menos dos lados sucesivos, formando un ensamblaje lo más compacto posible, preferiblemente formando una conformación triangular. Los ladrillos termorrecuperadores que forman las filas superiores de la estructura de ensanchamiento pueden disponerse de tal manera que cada fila conserve una conformación aproximadamente triangular encima de cada columna de soporte mientras que se ensancha el área de superficie de dicha conformación triangular en cada fila.

Alternativamente, un ladrillo termorrecuperador puede entrar en contacto con dos ladrillos vecinos con dos lados no adyacentes, formando un ensamblaje con una conformación hexagonal. Los ladrillos termorrecuperadores que forman las filas superiores de la estructura de ensanchamiento pueden disponerse de tal manera que cada fila conserve una conformación aproximadamente hexagonal encima de cada columna de soporte mientras que se ensancha el área de superficie de dicha conformación hexagonal en cada fila.

Ventajosamente, los ladrillos termorrecuperadores dispuestos en una configuración escalonada para formar el suelo de portador que se considera como una estructura de ensanchamiento son ladrillos termorrecuperadores convencionales, más preferiblemente dichos ladrillos termorrecuperadores son los mismos que los usados para el recuperador de calor. Los ladrillos termorrecuperadores existentes se pueden reutilizar para evitar costes de producción innecesarios o para evitar tener que fabricar conformaciones refractarias complejas.

Alternativamente, se podrían diseñar algunos ladrillos especiales para formar el suelo de portador. De acuerdo con una segunda realización preferida, el suelo de portador comprende al menos un bloque de ensanchamiento que tiene dos superficies paralelas y al menos otras tres superficies, generalmente otras seis superficies. Las al menos otras tres superficies se denominan superficies laterales. Una primera superficie paralela de dicho bloque de ensanchamiento define una superficie inferior destinada/configurada para descansar sobre la estructura de portador, preferiblemente sobre las columnas de soporte, y una segunda superficie paralela de dicho bloque de ensanchamiento define una superficie superior destinada/configurada para soportar el recuperador de calor. En otras palabras, una primera superficie paralela de dicho bloque de ensanchamiento define una superficie inferior que descansa sobre la estructura de portador, y una segunda superficie paralela de dicho bloque de ensanchamiento define una superficie superior que soporta el recuperador de calor.

La expresión "destinado a soportar el recuperador de calor" o "configurado para soportar el recuperador de calor" debe entenderse de una manera amplia, estando el recuperador de calor colocado por encima de los bloques de ensanchamiento sin estar limitado a una posición en contacto directo con dichos bloques de ensanchamiento.

El bloque de ensanchamiento de acuerdo con la presente invención puede tener la forma de un prisma hexagonal o de una pirámide hexagonal truncada.

Un bloque de ensanchamiento que tiene la conformación de un prisma hexagonal puede describirse como un bloque grande, un ladrillo termorrecuperador hexagonal grande, o simplemente un ladrillo termorrecuperador más grande. Tal conformación del bloque de ensanchamiento facilita tanto su fabricación así como su instalación. Puede ser más fácil extender el área de superficie superior de las columnas de soporte hasta las paredes interiores de la estufa de explosión en caliente.

En realizaciones en donde el bloque de ensanchamiento tiene la forma de una pirámide truncada hexagonal, la más pequeña de las dos superficies paralelas se considera como la superficie inferior, y se puede describir que el bloque de ensanchamiento presenta una conformación de pata de elefante.

El bloque de ensanchamiento, cualquiera que sea su conformación, media entre la columna de soporte sobre la que descansa y la carga del recuperador de calor que directa o indirectamente empuja hacia ella, ampliando el área de la superficie de soporte de la columna y permitiendo de este modo una mejor distribución de las restricciones dentro del suelo de portador.

Ventajosamente, el bloque de ensanchamiento comprende al menos un canal interior, centrado con respecto a la superficie superior del bloque. En realizaciones en donde el bloque de ensanchamiento comprende más de un canal interior, los canales están dispuestos preferiblemente en un patrón regular, es decir un patrón repetitivo, cuyas salidas están posicionadas en la superficie superior del bloque de ensanchamiento. El término "patrón regular" puede de este modo referirse generalmente a una disposición ordenada, respectivamente estable, de los canales con respecto entre sí. Para garantizar un flujo más suave de gas dentro de toda la estructura de la estufa de explosión en caliente, los canales del bloque de ensanchamiento tienen preferiblemente el mismo diámetro que los canales de los ladrillos termorrecuperadores, respectivamente de los ladrillos termorrecuperadores convencionales y sus salidas están ventajosamente posicionadas para estar en alineación con los mismos. Los canales interiores pueden ser rectos y perpendiculares a la superficie paralela superior del bloque de ensanchamiento. Alternativamente, pueden ser curvados, presentando una salida en la superficie superior del bloque de ensanchamiento y una entrada en una de las al menos tres superficies laterales. Esta segunda realización puede ser de ventaja particular cuando las columnas de soporte están llenas (es decir no huecas), para asegurar una distribución de gas en los canales de los ladrillos termorrecuperadores que forman el recuperador de calor colocado en línea recta encima de dichas columnas de soporte. Debido a los canales que aseguran la distribución de gas en los canales de los ladrillos termorrecuperadores, los bloques de ensanchamiento pueden actuar como bloques de distribución, incluso si su función principal es extender gradualmente el área de superficie superior de las columnas de soporte para cubrir toda el área de superficie del recuperador de calor.

Como la estructura de portador comprende una pluralidad de columnas huecas, la sección transversal del canal central del bloque de ensanchamiento en la superficie inferior de dicho bloque corresponde a la sección transversal interior de las columnas de soporte. La sección transversal del canal central puede entonces ensancharse en dirección de la superficie superior del bloque de ensanchamiento. Tal canal central permite una distribución más uniforme del flujo de gas a través de los canales de los ladrillos termorrecuperadores que descansan sobre el bloque de ensanchamiento.

En algunas otras realizaciones, cada una de las al menos tres superficies laterales del bloque de ensanchamiento comprende al menos una ranura. Ventajosamente, la al menos una ranura es una ranura circular. Preferiblemente, cuando el bloque de ensanchamiento comprende al menos un canal interior, la al menos una ranura presenta un radio (o diámetro) de curvatura igual a un radio (o diámetro) de curvatura del al menos un canal interior. De acuerdo con algunas realizaciones, el canal central puede presentar un diámetro mayor que los otros canales interiores de los bloques de ensanchamiento. Cuando surge tal caso, la al menos una ranura puede presentar un radio (o diámetro) de curvatura igual al radio (o diámetro) de curvatura de los canales interiores más pequeños. En otras palabras, las dimensiones de la ranura formada en una superficie lateral de un bloque de ensanchamiento son iguales o al menos similares a las dimensiones de un canal interior formado a través del bloque de ensanchamiento. Cuando se colocan dos bloques de ensanchamiento uno contra el otro, la al menos una ranura de un bloque estará preferiblemente mirando hacia la al menos una ranura del otro bloque de tal manera que se formará al menos un canal, mejorando la distribución de flujo de gas a través del suelo de portador. En otras palabras, las ranuras están formadas y dimensionadas de tal manera que cuando dos bloques estén adyacentes entre sí, se formarán nuevos canales adicionales entre dos bloques vecinos.

El bloque de ensanchamiento puede estar formado por una pluralidad de secciones de bloque, preferiblemente diseñadas para ensamblarse de tal manera que las áreas de unión estarían a lo largo de secciones transversales radiales o longitudinales del bloque de ensanchamiento global.

El bloque de ensanchamiento está preferiblemente dimensionado de tal manera que una única fila de bloques de ensanchamiento extienda el área de superficie superior de columnas de soporte para cubrir toda el área de superficie del recuperador de calor. En algunas realizaciones en donde el bloque de ensanchamiento tiene la conformación de un prisma hexagonal, es decir el bloque de ensanchamiento es un ladrillo termorrecuperador más grande, el suelo de portador puede comprender una pluralidad de filas de bloques de ensanchamiento dispuestos en quincunce, con el fin de aumentar la estabilidad de la estructura.

Alternativamente, el bloque de ensanchamiento puede dimensionarse de tal manera que una única fila de bloques de ensanchamiento extienda el área de superficie superior de columnas de soporte para cubrir parcialmente el área de superficie del recuperador de calor. De acuerdo con esta realización, el suelo de portador comprende además una o más filas de ladrillos termorrecuperadores para cubrir toda el área de superficie del recuperador de calor.

En otras realizaciones, el suelo de portador comprende una pluralidad de bloques de distribución que tienen al menos tres superficies laterales, generalmente ya sea cuatro o seis superficies laterales. Los bloques de distribución que forman un suelo de distribución y el suelo de portador pueden denominarse un suelo de distribución. El suelo de distribución distribuye el flujo de gas entre los canales de los ladrillos termorrecuperadores que forman el recuperador de calor, mejorando la uniformidad de dicho flujo de gas.

Los bloques de distribución pueden tener dos propósitos diferentes. Ventajosamente, se usan ya sea para alimentar simplemente los canales interiores de los ladrillos termorrecuperadores colocados sobre ellos. Alternativa o adicionalmente, se usan para garantizar un flujo de gas más suave a través de los canales interiores de los ladrillos termorrecuperadores colocados sobre ellos.

Los bloques de distribución pueden ser arcos que presentan cuatro superficies laterales, o pueden tener la forma de un prisma hexagonal que tiene dos superficies paralelas y seis superficies laterales perpendiculares a dichas superficies paralelas.

Ventajosamente, los bloques de distribución, cualquiera que pueda ser su conformación, comprenden al menos un canal interior embebido en ellos, y las al menos tres superficies laterales comprenden al menos una ranura circular, presentando la al menos una ranura un radio de curvatura igual a un radio de curvatura de dicho al menos un canal interior. Cuando se colocan dos bloques de distribución uno contra el otro, la al menos una ranura de un bloque de distribución estará ventajosamente mirando hacia la al menos una ranura del otro bloque de distribución de tal manera que se formará al menos un canal adicional, mejorando la distribución de flujo de gas a través del suelo de portador. Ventajosamente, los bloques de distribución están posicionados adyacentes entre sí para formar una pluralidad de canales adicionales, y un suelo de distribución continuo.

En realizaciones, los bloques de distribución que tienen la forma de un prisma hexagonal pueden comprender además al menos una cámara de distribución, formando dicha cámara una abertura en una superficie inferior del bloque de distribución, teniendo la al menos una cámara de distribución preferiblemente la forma de una media esfera. La al menos una cámara de distribución asegura un flujo de gas a través de la mayoría de los canales de los ladrillos termorrecuperadores que constituyen el recuperador de calor colocado encima (directamente o no) del bloque de distribución. Dado que la estructura de soporte consiste en columnas de soporte huecas, la abertura formada por la al menos una cámara de distribución en la superficie inferior del bloque de distribución y el diámetro interior de las columnas de soporte presentan el mismo tamaño, y están alineados, para facilitar el flujo de gas.

Alternativamente, el al menos un bloque de distribución que forma el suelo de distribución (o suelo de portador) puede tener la forma de un arco.

Los bloques de distribución de acuerdo con la invención se pueden colocar directamente sobre las columnas de soporte, paredes de soporte o arcos de soporte. Alternativamente, los bloques de distribución pueden posicionarse sobre un bloque de ensanchamiento. Cada uno del al menos un bloque de distribución puede descansar sobre un bloque de ensanchamiento o distribuirse entre dos bloques de ensanchamiento.

En otras palabras, los suelos de distribución pueden ser una ventaja con todo tipo de estructura de soporte, pueden ser columnas de soporte, arcos de soporte o paredes de soporte. Estos suelos pueden consistir en ladrillos rectangulares, poligonales, o de arco que comprenden canales redondos, canales de orificios oblongos, o cavidades esféricas.

De acuerdo con otra realización preferida, el suelo de portador comprende al menos tres filas de ladrillos termorrecuperadores, ya sea colocados directamente encima de las columnas de soporte, o encima de bloques de ensanchamiento. Los ladrillos termorrecuperadores están dispuestos para formar cámaras de distribución encima de las columnas de soporte, estando las cámaras de distribución localizadas entre la segunda y la penúltima filas de ladrillos termorrecuperadores siendo parte del suelo de portador. Tal disposición de los ladrillos termorrecuperadores permite una distribución más uniforme del flujo de gas a través de los canales de los ladrillos termorrecuperadores que forman el recuperador de calor, en particular en las áreas por encima de las columnas de soporte, donde la entrada a uno o más canales puede bloquearse de otro modo por la propia columna de soporte.

De acuerdo con otro aspecto, la presente invención propone un método para producir aire de expulsión en caliente o gas de síntesis caliente, es decir calentamiento, aire de expulsión en frío o gas de síntesis frío, usando una estufa de explosión en caliente que comprende un ensamblaje de soporte como se describió anteriormente para soportar el recuperador de calor de regeneración de calor hecho de ladrillos termorrecuperadores como un intercambiador de calor regenerativo que usa un ciclo operativo de dos fases que alterna las fases 'en aire' y 'en gas' como se explica además detalle en la sección de antecedentes anterior. Cuando en la operación, se puede conducir aire de explosión o gas de síntesis a la estufa de explosión en caliente, con lo cual el calor se transmite desde el recuperador de calor al aire de explosión o gas de síntesis.

Las ventajas y realizaciones adicionales delineadas para la estufa de expulsión (en caliente) se aplican de

manera análoga al procedimiento.

Breve descripción de los dibujos

Detalles y ventajas adicionales de la presente invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción

detallada de realizaciones no limitantes con referencia al dibujo adjunto, en donde:

La figura 1 es una vista esquemática de una estufa de expulsión para llevar a cabo una realización del ensamblaje de soporte inventivo;

La figura 2 es una vista esquemática de una primera realización preferida del ensamblaje de soporte inventivo;

La figura 3 es una vista esquemática de una cámara de distribución del ensamblaje de soporte de acuerdo con

la primera realización preferida;

La figura 4A es una vista esquemática de una primera versión de una disposición de ladrillos termorrecuperadores encima de columnas de soporte de acuerdo con la primera realización preferida del ensamblaje de soporte inventivo;

La figura 4B es una vista esquemática de una segunda versión de una disposición de ladrillos termorrecuperadores encima de columnas de soporte de acuerdo con la primera realización preferida del ensamblaje de soporte inventivo;

La figura 5 es una vista esquemática de una segunda realización preferida del ensamblaje de soporte inventivo;

La figura 6 es una vista en sección esquemática de una primera realización de un bloque de ensanchamiento

de acuerdo con la invención;

La figura 7 es una vista en sección esquemática de una segunda realización de un bloque de ensanchamiento

de acuerdo con la invención;

La figura 8 es una vista esquemática de una tercera realización preferida del ensamblaje de soporte inventivo;

La figura 9 es una vista esquemática de una cuarta realización preferida del ensamblaje de soporte inventivo;

La figura 10 es una vista esquemática de una quinta realización preferida del ensamblaje de soporte inventivo;

La figura 11 es una vista esquemática del ensamblaje de soporte reivindicado;

La figura 12 es una ampliación de la sexta realización preferida del ensamblaje de soporte inventivo de la figura

11;

La figura 13 es una vista esquemática de una séptima realización preferida del ensamblaje de soporte inventivo;

La figura 14 es una vista esquemática de la séptima realización de la figura 13 a lo largo de un plano x-y; La figura 15 es una vista esquemática de la séptima realización de la figura 13 a lo largo de un plano x-z; La figura 16 es una vista esquemática de la séptima realización de la figura 13 a lo largo de un plano y-z. Descripción de realizaciones preferidas

Una estufa de explosión en caliente 10, como se representa en la figura 1, comprende una parte de intercambio

de calor que consiste en un ensamblaje de ladrillos termorrecuperadores refractarios 12 llamados un recuperador de calor 14 y un ensamblaje de soporte 16 sobre el cual descansa el recuperador de calor 14.

La figura 2 muestra una vista detallada del ensamblaje de soporte 16 de acuerdo con una primera realización

de la invención. El ensamblaje de soporte 16 está hecho enteramente de material refractario y consiste en una

estructura de portador 20 y suelo de portador que descansa sobre la estructura de portador 20. De acuerdo

con la presente realización presentada en la figura 2 y figura 4, el suelo de portador es una estructura de ensanchamiento 30. La estructura de portador 20 comprende una pluralidad de columnas de soporte 20a. La

estructura de ensanchamiento 30 está dispuesta y formada para extender gradualmente un área de superficie

superior 26 de la estructura de soporte 20 para cubrir toda el área de superficie del recuperador de calor 14.

Las columnas de soporte 20a tienen la conformación de cilindros huecos, formando un canal interior 24 en las

mismas. En dos realizaciones particularmente preferidas, el diámetro del canal interior 24 de las columnas corresponde ya sea al 44% o 50% del diámetro exterior del cilindro hueco. Las columnas de soporte 20a

presentan además una abertura pasante 22 a lo largo de su dirección radial, para que fluya a través el gas.

Permite que el flujo de gas circule dentro del canal interior 24 de las columnas y se distribuya dentro de los

canales 32 de los ladrillos termorrecuperadores 12 que forman el recuperador de calor 14 colocado sobre la superficie superior de las columnas de soporte 20a.

En una primera realización preferida, como se ve en las figuras 2-3, veintidós columnas de soporte 20a que tienen un diámetro interior de 220 mm y un diámetro exterior de 500 mm están dispuestas uniformemente en el suelo de la estufa de explosión en caliente 10. Cada columna de soporte presenta además una abertura pasante circular 22 posicionada para no debilitar el ensamblaje de soporte. En el ejemplo ilustrado, la estructura de ensanchamiento (es decir suelo de portador) 30 consiste en ocho filas de ladrillos termorrecuperadores convencionales 34.1-34.8, es decir los ladrillos termorrecuperadores que forman la estructura de ensanchamiento son del mismo tipo que los ladrillos termorrecuperadores que forman el recuperador de calor. En otras palabras, en tal realización preferida solo se usa un tipo de ladrillos. El número de ladrillos termorrecuperadores por fila 34.i y el porcentaje de cobertura de superficie de recuperador de calor se presentan en la Tabla 1, pero cualquier persona experta conocería cómo adaptar estos valores a cualquier estufa de explosión en caliente.

Tabla 1

Los ladrillos termorrecuperadores 12 que forman la primera fila están distribuidos uniformemente encima de cada columna de soporte, de tal manera que seis ladrillos termorrecuperadores 12 descansan sobre cada columna de soporte. Como se ilustra en la figura 4A, estos seis ladrillos termorrecuperadores 12 están dispuestos para formar un prisma hexagonal hueco, entrando en contacto cada ladrillo con los ladrillos vecinos por dos lados no adyacentes. Los ladrillos termorrecuperadores 12 que forman las filas superiores están dispuestos siguiendo el mismo patrón, extendiendo de esa manera gradualmente el área de superficie superior 26 de la estructura de portador para cubrir toda el área de superficie del recuperador de calor 14. Además, los ladrillos termorrecuperadores 12 están dispuestos de tal manera que las cámaras de distribución de gas 40 se formen por encima de las columnas de soporte 20a, que se extienden entre la 3ra fila 34.3 y la 7ma fila 34.7. El propósito de tal cámara es redistribuir el gas en los canales cubiertos por la columna y en particular en los canales que estaban completamente obstruidos, tal como por ejemplo canales 32.

Alternativamente, en otra versión de la primera realización preferida, treinta y una columnas de soporte 20a que tienen un diámetro interior de 200 mm y un diámetro exterior de 400 mm están dispuestas uniformemente en el suelo de la estufa de explosión en caliente 10. Cada columna de soporte presenta además una abertura pasante 22 posicionada para no debilitar el ensamblaje de soporte y la estructura de ensanchamiento 30 consiste en filas de ladrillos termorrecuperadores convencionales 34.i. La primera fila 34.1 está formada por 186 ladrillos termorrecuperadores dispuestos de tal manera que seis ladrillos descansen encima de cada columna de soporte. Como se ilustra en la figura 4B, estos seis ladrillos termorrecuperadores 12 están dispuestos para formar una conformación aproximadamente triangular. Los ladrillos termorrecuperadores de la segunda fila 34.2 están dispuestos encima de la primera fila 34.1 con el fin de expandir la cobertura de superficie de la primera fila de ladrillos termorrecuperadores 34.1 mientras que se mantiene una conformación aproximadamente triangular de la disposición de ladrillos termorrecuperadores encima de la columna de soporte. Los ladrillos termorrecuperadores 12 que forman las filas superiores se disponen siguiendo el mismo patrón hasta que la cobertura de superficie de la fila más superior corresponde al 100% del área de superficie de recuperador de calor. Además, los ladrillos termorrecuperadores 12 están dispuestos de tal manera que se formen cámaras de distribución de gas 40 encima de las columnas de soporte 20a, que se extienden entre la 4ta fila 34.4 y la 5ta fila 34.5, con un ancho máximo que corresponde al diámetro exterior de las columnas de soporte.

La figura 5 muestra una vista detallada del ensamblaje de soporte 16 de acuerdo con una segunda realización de la invención. En esta realización, treinta y cinco columnas de soporte 20a que tienen un diámetro interior de 250 mm y un diámetro exterior de 500 mm están dispuestas uniformemente en el suelo de la estufa de explosión en caliente 10. Cada columna de soporte presenta además una abertura pasante 22 posicionada para no debilitar el ensamblaje de soporte y la estructura de ensanchamiento 30 consiste en bloques de ensanchamiento 50.

Un bloque de ensanchamiento 50, como se ve en la figura 6 o figura 7, puede tener la forma de una pirámide hexagonal truncada con dos superficies paralelas 56-58 y canales interiores 52 dispuestos en un patrón regular. Los canales interiores pueden ser rectos (figura 6) o curvos (figura 7) con respecto a la parte superior de las dos superficies paralelas. El bloque de ensanchamiento descansa encima de una columna de soporte 20a por su superficie paralela más pequeña e inferior 56, mientras que la superficie paralela superior y más grande 58 está configurada para soportar el recuperador de calor 14. Los bloques de ensanchamiento 50 están dimensionados de tal manera que una única fila de bloques de ensanchamiento extiende el área de superficie superior 26 de la estructura de portador para cubrir toda el área de superficie del recuperador de calor 14. Con el fin de garantizar un flujo más suave de gas dentro de toda la estructura de la estufa de explosión en caliente 10, los canales interiores 52 del bloque de ensanchamiento 50 preferiblemente tienen el mismo diámetro que los canales 32 de los ladrillos termorrecuperadores convencionales 12 que forman el recuperador de calor 14 y sus salidas están posicionadas en la superficie superior 58 para estar en alineación con los mismos. El bloque de ensanchamiento 50 comprende además un canal central 54 que tiene en la superficie inferior 56 una sección transversal que corresponde al diámetro del canal interior de columnas de soporte 22, y una sección transversal mayor en la superficie superior 58.

Otras posibles realizaciones de bloques de ensanchamiento 50 se pueden usar por los expertos en la técnica. En particular, los bloques de ensanchamiento 50 pueden presentar solo un canal interior, preferiblemente descrito como canal central 54, como se representa en la figura 8. El canal central presenta el mismo diámetro que el canal interior 24 de las columnas de soporte para asegurar un flujo suave de gas para que el gas penetre dentro de dichas columnas de soporte 20 a través de una abertura de ranura 22 en su lado. Las superficies laterales de la pirámide hexagonal truncada presentan una ranura circular, con un radio (o diámetro) de curvatura igual al radio (o diámetro) de curvatura del canal central. Cuando los bloques de ensanchamiento 50 se dimensionan de tal manera que una única fila de bloques de ensanchamiento sea suficiente para cubrir toda la superficie del recuperador de calor anterior 14 (tal como se representa en realizaciones de la figura 8 o figura 9), los bloques de ensanchamiento entran en contacto entre sí. La ranura circular en una superficie lateral de un primer bloque de ensanchamiento mira de este modo a la ranura circular en una superficie lateral de un segundo bloque de ensanchamiento. Las dos ranuras cuando estén ensambladas delimitarán un canal, llamado un canal de contacto 66 ya que está formado por el contacto de dos bloques. Los canales de contacto 66 participan activamente en la distribución uniforme de flujo de gas dentro de los canales de ladrillos termorrecuperadores colocados encima, siendo los ladrillos termorrecuperadores parte del suelo de portador o del recuperador de calor. Los bloques de ensanchamiento 50, dispuestos en apoyo entre sí, están construyendo un único suelo cuya planitud es más fácil de ajustar que para pilares separados.

Además, se pueden disponer bloques de distribución 62 encima de los bloques de ensanchamiento 50 para formar un suelo de distribución 60. El suelo de distribución debe considerarse una parte del suelo de portador al igual que la estructura de ensanchamiento formada por los bloques de ensanchamiento. Cada una de la estructura de ensanchamiento 30 y el suelo de distribución 60 debe considerarse como una capa del suelo de portador.

Los bloques de distribución 62 pueden ser prismas hexagonales (como en la figura 8) o arcos (como en la figura 9) hechos de material refractario. El propósito principal de los bloques de distribución es asegurar un flujo de gas más suave y más uniforme dentro de toda la estructura de la estufa de explosión en caliente 10, de tal manera que los bloques de distribución 62 pueden denominarse bloques de distribución suavizantes 62a. En las realizaciones particulares de la figura 8 y figura 9, los bloques de distribución 62a presentan canales interiores 64. En realizaciones preferidas, los canales 64 de los bloques de distribución 62a son curvos, asegurando de este modo una distribución de gas a todos los canales del recuperador de calor colocados. Las superficies laterales de los bloques de distribución 62a presentan una disposición regular de ranuras circulares, de tal manera que cuando dos bloques de distribución se posicionan uno contra el otro, se forman canales de distribución nuevos y adicionales para que fluya a través el gas. Estos canales entre dos bloques de distribución pueden describirse como canales de contacto 66' ya que están formados por dos bloques de distribución adyacentes entre sí.

Como alternativa a lo que se describe en la figura 9, la estructura de portador 20 puede comprender una pluralidad de arcos 20b en lugar de columnas huecas 20a. Los arcos podrían describirse como arcos de soporte. En esta realización preferida, el suelo de distribución 60 está posicionado directamente encima de dichos arcos de soporte (véase figura 10). Los bloques de distribución 62a están dimensionados para distribuirse entre dos arcos de soporte, extendiendo de esa manera el área de superficie superior 26 de la estructura de portador.

El ensamblaje de soporte de acuerdo con la invención se presenta en la figura 11. Las columnas de soporte 20a son columnas huecas que presentan una abertura pasante 22 para que fluya a través el gas, pero también podrían ser columnas completas, es decir no huecas. Los bloques de ensanchamiento 50 están posicionados sobre las columnas de soporte 20a pero sin contacto entre dichos bloques, de tal manera que el gas pueda fluir entre ellos. En esta realización particular, los bloques de ensanchamiento 50 están llenos, es decir no presentan ningún canal. Por lo tanto es necesario asegurar una distribución de gas a través de los canales interiores 32 de los ladrillos termorrecuperadores colocados encima de dichos bloques de ensanchamiento, de tal manera que se empleen bloques de distribución 62b. Siendo el objetivo principal alimentar dichos canales 32, los bloques de distribución 62 pueden considerarse como bloques de distribución de alimentación 62b. Se colocan sobre los bloques de ensanchamiento 50 a lo largo de los bordes de dichos bloques dejando de este modo una superficie desocupada sobre el centro de cada uno de los bloques de ensanchamiento 50, y tienen forma de arcos. Esta disposición particular de los bloques de distribución 62b combinada con su conformación asegura que el gas fluirá a través de los arcos hacia la región libre y luego se distribuirá a los canales interiores de los ladrillos termorrecuperadores dispuestos sobre los bloques de ensanchamiento 50. Disponer los bloques de distribución encima de los bloques de ensanchamiento permite de este modo el uso de columnas completas y bloques de ensanchamiento menos complejos 50 que son más fáciles de fabricar, y aumenta la solidez del ensamblaje de soporte 16.

El suelo de portador en el ejemplo ilustrado de la figura 11 comprende, además de una estructura de ensanchamiento 30 hecha de bloques de ensanchamiento 32 y un suelo de distribución hecho de bloques de distribución 62, cuatro filas 34.i de ladrillos termorrecuperadores 12 posicionados en una disposición escalonada para extender gradualmente la superficie superior de los bloques de distribución, y de este modo la superficie superior de las columnas de soporte 20a, para cubrir una superficie que corresponde a toda la superficie del recuperador de calor 14. Las filas 34.1 a 34.4 de ladrillos termorrecuperadores 12 están dispuestas para formar una cámara de distribución 40 (figura 12) encima de las columnas de soporte 20a para optimizar además la distribución de flujo de gas dentro de los canales de los ladrillos termorrecuperadores que forman el recuperador de calor 14.

Aún, otra realización preferida del ensamblaje de soporte de acuerdo con la invención se presenta en la figura 13 a figura 16. La estructura de portador comprende una pluralidad de paredes de soporte 20c dispuestas adyacentes entre sí para formar filas. Las filas son paralelas entre sí y pueden conectarse por medio de cilindros de conexión 72, por ejemplo para mejorar la estabilidad de la estructura de portador. Los cilindros de conexión se pueden reemplazar por ladrillos de conexión rectangulares (no se muestran). La estructura de portador puede comprender varias capas de tales filas, dispuestas de una manera rectangular (como se muestra en la figura 13) o hexagonal, formando de esa manera una rejilla de paredes de soporte. La estructura de portador comprende además una pluralidad de ladrillos de transición 70, que pueden estar dispuestos en múltiples capas, por ejemplo dos capas como se muestra en la figura 13. Los ladrillos de transición 70 de la capa más inferior están dispuestos para abarcar entre dos o más paredes de soporte paralelas 20c. Los ladrillos de transición 70 pueden proporcionarse para reforzar el suelo de portador que soporta el recuperador de calor 14.

En la presente realización de las figura 13 a figura 16, el suelo de portador está hecho de una pluralidad de ladrillos 74. Los ladrillos 74 del suelo de portador pueden presentar una sección transversal que se estrecha en la dirección de los ladrillos termorrecuperadores y ranuras en su superficie exterior para asegurar y/o mejorar la distribución de flujo de gas en los canales de los ladrillos termorrecuperadores que forman el recuperador de calor.

Las paredes de soporte 20c y/o los ladrillos de transición 70 pueden ser idénticos o similares a los ladrillos de quemador y estructura de soporte usados en un quemador de un horno metalúrgico. Los ladrillos y/o paredes existentes se pueden reutilizar para evitar costes de producción innecesarios o para evitar tener que fabricar conformaciones refractarias complejas.

Como se puede ver en la figura 15, también es posible combinar paredes de soporte 20c con arcos 76 para formar la estructura de portador, lo cual puede garantizar una mejor distribución de gas y/o crear rutas para los operadores durante el mantenimiento. En algunas realizaciones, se pueden usar arcos de soporte 20b como arcos 76, pero no es obligatorio.

Los arcos 76 pueden estar hechos por una pluralidad de secciones de arco 78 como se muestra en la figura 16, y los ladrillos 80 que forman las paredes de soporte 20c pueden disponerse encima de los arcos 76 para extender la pared de soporte 20c por encima del arco 76 para soportar los ladrillos de transición 70 (véase figura 16).

Debe anotarse que las realizaciones anteriores son con propósitos meramente ilustrativos. Los números, tamaños y conformaciones indicados pueden ser revisados fácilmente por la persona experta para adaptar la estructura de soporte al diseño particular y a las condiciones de operación de la estufa en cuestión.

Lista de símbolos de referencia

10 Estufa de explosión en caliente

12 Ladrillo termorrecuperador

14 Recuperador de calor

16 Ensamblaje de soporte

20 Estructura de portador

20a Columna de soporte

20b Arco de soporte

20c Pared de soporte

22 Abertura pasante

24 Canal interior

26 Área de superficie superior de la estructura de portador

30 Estructura de ensanchamiento

32 Canal de un ladrillo termorrecuperador

34.i Fila de ladrillos termorrecuperadores

40 Cámara de distribución

50 Bloque de ensanchamiento

52 Canal interior de un bloque de ensanchamiento

54 Canal central de un bloque de ensanchamiento

56 Superficie inferior

58 Superficie superior

60 Suelo de distribución

62 Bloque de distribución

62a Bloque de distribución suavizante

62b Bloque de distribución de alimentación

64 Canal interior de un bloque de distribución

66 Canal de contacto de bloque de ensanchamiento

66' Canal de contacto de bloque de distribución

70 Ladrillo de transición

72 Cilindro de conexión

74 Ladrillo del suelo de portador

76 Arco

78 Ladrillo que forma el arco

80 Ladrillo que forma la pared de soporte

Claims (21)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de almacenamiento de calor, en particular una estufa de explosión en caliente (10), que comprende un ensamblaje de soporte (16) y un recuperador de calor de regeneración de calor (14) hecho de ladrillos termorrecuperadores (12), estando dicho recuperador de calor de regeneración de calor (14) soportado por dicho ensamblaje de soporte (16), caracterizado porque dicho ensamblaje de soporte (16) comprende:

- una estructura de portador (20) hecha de material refractario; que comprende una pluralidad de columnas de soporte (20a), en donde dichas columnas de soporte (20a) son columnas huecas y presentan al menos una abertura pasante (22) a lo largo de una dirección radial de dichas columnas de soporte (20a) para que fluya a través el gas.

- un suelo de portador hecho de material refractario, dicho suelo de portador descansando sobre dicha estructura de portador (20) y estando dispuesto y formado para portar los ladrillos termorrecuperadores (12) del recuperador de calor (14),

y porque dicho ensamblaje de soporte (16) no comprende ningún soporte metálico ni elementos de portador metálicos; siendo dicho material refractario preferiblemente material refractario cerámico.

2. El dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el suelo de portador está dispuesto y formado para extender un área de superficie superior (26) de la estructura de portador (20) para cubrir toda el área de superficie del recuperador de calor (14).

3. El dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con la reivindicación 1o 2, en donde dicha al menos una abertura pasante (22) de las columnas de soporte (20a) es una abertura pasante circular o una abertura pasante oblonga.

4. El dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la estructura de portador (20) comprende además una pluralidad de arcos de soporte (20b).

5. El dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la estructura de portador (20) comprende además una pluralidad de paredes de soporte (20c) y una pluralidad de ladrillos de transición, extendiéndose cada ladrillo entre al menos dos paredes de soporte (20c).

6. El dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el suelo de portador comprende una pluralidad de filas de ladrillos termorrecuperadores (34.i), en donde filas sucesivas de ladrillos termorrecuperadores (34.i) están dispuestas en una configuración escalonada, extendiendo de esa manera gradualmente el área de superficie superior de las columnas de soporte (20a) para cubrir toda el área de superficie del recuperador de calor (14).

7. El dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 5, en donde el suelo de portador comprende un bloque de ensanchamiento (50) que tiene dos superficies paralelas y al menos otras tres superficies denominadas superficies laterales, y en donde una primera superficie paralela de dicho bloque de ensanchamiento (50) define una superficie inferior (56) configurada para descansar sobre la estructura de portador (20) y una segunda superficie paralela de dicho bloque de ensanchamiento (50) define una superficie superior (58) configurada para soportar el recuperador de calor (14); en donde el bloque de ensanchamiento (50) tiene preferiblemente la forma de un prisma hexagonal; o en donde el bloque de ensanchamiento (50) tiene preferiblemente la forma de una pirámide hexagonal truncada y la superficie inferior (56) es la más pequeña de las dos superficies paralelas.

8. El dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el bloque de ensanchamiento (50) comprende canales interiores (52) dispuestos en un patrón repetitivo, y en donde una salida de dichos canales interiores está posicionada en la superficie superior (58) del bloque de ensanchamiento (50); preferiblemente en donde los canales interiores (52) del bloque de ensanchamiento (50) tienen el mismo diámetro que los canales de los ladrillos termorrecuperadores (12) y cuya salida está posicionada en la superficie superior (58) del bloque de ensanchamiento (50) que está en alineación con dichos canales de los ladrillos termorrecuperadores (12).

9. El dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, en donde el bloque de ensanchamiento (50) comprende además un canal central (54) que tiene en la superficie inferior (56) una sección transversal que corresponde a la sección transversal interior de las columnas de soporte (20a); ensanchándose preferiblemente la sección transversal del canal central (54) del bloque de ensanchamiento (50) en dirección de la superficie superior (58).

10. El dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 7 a 9, en donde cada una de las al menos tres superficies laterales del bloque de ensanchamiento (50) comprende al menos una ranura; en donde la al menos una ranura es preferiblemente una ranura circular que presenta ya sea un radio de curvatura igual a un radio de curvatura de los canales interiores (52) o un radio de curvatura igual a un radio de curvatura del canal central (54).

11. El dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 7 a 10, en donde el bloque de ensanchamiento (50) está formado por una pluralidad de secciones de bloque.

12. El dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 7 a 11, en donde el bloque de ensanchamiento (50) está dimensionado de tal manera que una única fila de bloques de ensanchamiento (50) extienda el área de superficie superior de las columnas de soporte (20a) para cubrir toda el área de superficie del recuperador de calor (14); comprendiendo el suelo de portador preferiblemente una pluralidad de filas de bloques de ensanchamiento (50) escalonados en quincunce.

13. El dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 7 a 11, en donde el bloque de ensanchamiento (50) está dimensionado de tal manera que una única fila de bloques de ensanchamiento (50) extienda el área de superficie superior de las columnas de soporte (20a) para cubrir parcialmente el área de superficie del recuperador de calor (14), y en donde el suelo de portador comprende además una o más filas de ladrillos termorrecuperadores (34.i) para cubrir toda el área de superficie del recuperador de calor (14).

14. El dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el suelo de portador comprende una pluralidad de bloques de distribución (62) que tienen al menos tres superficies laterales; preferiblemente en donde los bloques de distribución (62) comprenden al menos un canal interior (52) embebido dentro de ellos, y en donde las al menos tres superficies laterales comprenden al menos una ranura circular, presentando la al menos una ranura un radio de curvatura igual a un radio de curvatura de dicho al menos un canal interior (52).

15. El dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con la reivindicación 14, en donde los bloques de distribución (62) que forman el suelo de portador tienen la forma de un prisma hexagonal, que tiene dos superficies paralelas y seis superficies laterales perpendiculares a dichas superficies paralelas.

16. El dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con la reivindicación 15, en donde al menos uno de los bloques de distribución (62) comprende además al menos una cámara de distribución (40), formando dicha cámara una abertura en una de las dos superficies paralelas del bloque de distribución (62), teniendo la al menos una cámara de distribución (40) preferiblemente la forma de una media esfera; la abertura formada por la al menos una cámara de distribución en una de las dos superficies paralelas del bloque de distribución (62) y el diámetro interior de las columnas de soporte (20a) presentando más preferiblemente el mismo tamaño, y estando alineadas.

17. El dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con la reivindicación 14, en donde los bloques de distribución (62) que forman el suelo de distribución (60) son arcos (76).

18. El dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, en donde los bloques de distribución (62) están colocados sobre un bloque de ensanchamiento (50) o la capa de soporte con la disposición de pared paralela.

19. El dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el suelo de portador comprende al menos tres filas de ladrillos termorrecuperadores (34.i, 34.1, 34.2, 34.3), estando dichos ladrillos termorrecuperadores (12) dispuestos para formar cámaras de distribución (40) encima de la estructura de portador (20), estando dichas cámaras de distribución (40) ubicadas entre la segunda y la penúltima filas de ladrillos termorrecuperadores (12) de dicho suelo de portador.

20. Método para calentar aire de explosión usando un dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19 como un intercambiador de calor regenerativo.

21. Método para calentar gas de síntesis usando un dispositivo de almacenamiento de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19 como un intercambiador de calor regenerativo.