ES3033479T3 - Blast furnace for ironmaking production - Google Patents

Abstract

Un alto horno para la producción de hierro, en el que el mineral de hierro se reduce, al menos parcialmente, mediante un gas reductor inyectado en la chimenea. El alto horno consta de una pared externa y una pared interna en contacto con los materiales cargados. Dicha pared interna consta de varias filas de duelas paralelepipédicas. Al menos una fila de duelas tiene un orificio perforado en al menos una de las esquinas de la duela paralelepipédica, donde se puede insertar parcialmente un dispositivo de inyección. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Alto horno para la producción de hierro

[0001]La invención se refiere a un alto horno para la producción de hierro.

[0002]En los altos hornos, la conversión de la carga que contiene hierro (sinterizado, pellets y mineral de hierro) en hierro fundido se lleva a cabo convencionalmente mediante la reducción de los óxidos de hierro por un gas reductor (en particular, que contiene CO, H2 y N2), que se forma por combustión de coque en las toberas ubicadas en la parte inferior del alto horno donde se inyecta aire precalentado a una temperatura entre 1000 °C y 1300 °C, llamado chorro caliente.

[0003]En los altos hornos, la conversión de la carga que contiene hierro (sinterizado, pellets y mineral de hierro) en hierro fundido, o metal caliente, se lleva a cabo convencionalmente mediante la reducción de los óxidos de hierro por un gas reductor (en particular, que contiene CO, H2 y N2), que se forma por combustión de coque en las toberas ubicadas en la parte inferior del alto horno donde se inyecta aire precalentado a una temperatura entre 1000 °C y 1300 °C, llamado chorro caliente.

[0004]Con el fin de aumentar la productividad y reducir los costes, también se inyectan combustibles auxiliares en las toberas, como carbón en forma pulverizada, fuelóleo, gas natural u otros combustibles, combinados con el enriquecimiento de oxígeno del chorro caliente.

[0005]El gas recuperado en la parte superior del alto horno, llamado gas superior, consiste principalmente en Co , CO2, H2 y N2 en proporciones respectivas de 20-28 %v, 17-25 %v, 1-5 %v y 48-55 %v. A pesar del uso parcial de este gas como combustible en otras plantas, como las centrales eléctricas, el alto horno sigue siendo un productor importante de CO<2>.

[0006]En vista del considerable aumento en la concentración de CO2 en la atmósfera desde principios del siglo pasado y el posterior efecto invernadero, es esencial reducir las emisiones de CO2 donde se produce en una gran cantidad, y, por lo tanto, en particular en los altos hornos.

[0007]Para ello, durante los últimos 50 años, el consumo de agentes reductores en el alto horno se ha reducido a la mitad, de modo que, en la actualidad, en los altos hornos de configuración convencional, el consumo de carbono ha alcanzado un límite bajo vinculado a las leyes de la termodinámica.

[0008]Una forma conocida de reducir adicionalmente las emisiones de CO2 es reintroducir gases superiores que se purifican de CO2 y que son ricos en CO en el alto horno, dichos altos hornos se conocen como TGRBF, altos hornos de reciclaje de gas superior(Top-Gas Recycling Blast Fumaces).El uso de gas rico en CO como agente reductor permite así reducir el consumo de coque y, por lo tanto, las emisiones de CO2. Esta inyección puede realizarse en dos niveles, a nivel de tobera clásica, en sustitución del chorro caliente y en la zona de reducción del alto horno, por ejemplo, en la parte inferior de la pila del alto horno.

[0009]El nivel de inyección de 1", a nivel de la tobera, ya existe en los altos hornos operativos. El dispositivo de inyección puede tener que adaptarse para tener en cuenta los cambios en la composición del gas a inyectar, pero la estructura del alto horno no necesita modificarse. No es el caso en el segundo nivel de inyección en la cuba. De hecho, actualmente no hay inyección a ese nivel y existe la necesidad de modificar el alto horno para permitir la inserción del dispositivo de inyección a ese nivel. Esta modificación debe tener un impacto reducido para no afectar a la durabilidad de los componentes del alto horno.

Los documentos de patente EE.UU. 2008/203630 A1 y EP 3480 324 A1 describen además un alto horno para la producción de hierro.

[0010]Por lo tanto, existe la necesidad de un alto horno provisto de un segundo nivel de inyección de gas. Además, existe la necesidad de un alto horno provisto de un segundo nivel de inyección de gas que no tenga una vida útil disminuida, o que requiera un mantenimiento y parada más regulares que los altos hornos estándar con un solo nivel de inyección

[0011]Este problema se resuelve mediante un alto horno según la invención como se describe en las reivindicaciones 1-5 adjuntas.

[0012]Otras características y ventajas de la invención surgirán claramente de la descripción de la misma que se da a continuación a modo de indicación y que no es de ninguna manera restrictiva, con referencia a las figuras adjuntas en las que:

- La Figura 1 ilustra una vista lateral de un alto horno con inyección de gas reductor en la zona de reducción - La Figura 2 ilustra una vista superior del alto horno de la figura 1

- La Figura 3 ilustra una fila de duelas de un alto horno según una primera realización de la invención - La Figura 4 ilustra una fila de duelas de un alto horno según una segunda realización de la invención

[0013]Los elementos en las figuras son ilustrativos y pueden no haber sido dibujados a escala.

[0014]La Figura 1 es una vista lateral de un alto horno según la invención. El alto horno 1 comprende, comenzando desde la parte superior, una garganta 11 donde se cargan los materiales y el escape de gas, una cuba (también llamada columna de carga) 12, un vientre 13, un etalaje 14 y un hogar 15. Los materiales cargados son principalmente materiales que contienen hierro tales como sinterizado, pellets o mineral de hierro y materiales que contienen carbono tales como coque. La inyección de chorro de calor necesaria para la combustión de carbono y, por lo tanto, la reducción de hierro se realiza mediante las toberas 16 ubicadas entre el etalaje 14 y el hogar 15. En términos de estructura, el alto horno tiene una pared externa, o carcasa 2, esta carcasa 2 está cubierta, en el interior del alto horno, por un revestimiento refractario y duelas 3, como se ilustra en la figura 3, que forman una pared interna 5. Para reducir el consumo de coque, que es el principal proveedor de carbono para la reducción de hierro, se ha previsto inyectar un gas reductor en el alto horno además del chorro caliente. Esta inyección de gas reductor se realiza en la cuba del alto horno, preferentemente en la parte inferior de la cuba 12, por ejemplo, justo encima del vientre 13. En una realización preferida de la invención, la inyección de gas reductor se realiza a una distancia del nivel de la tobera clásica, comprendida entre el 20 % y el 70 %, preferentemente entre el 30 % y el 60 % de la altura de trabajo H del horno. La altura de trabajo H de un alto horno es la distancia entre el nivel de inyección de chorro caliente a través de las toberas clásicas y el nivel cero de carga, como se ilustra en la figura 1.

[0015]La inyección se realiza a través de varias salidas de inyección 4 alrededor de la circunferencia del horno, como se ilustra en la figura 2, que es una vista superior del alto horno 1 a nivel de inyección del gas reductor. En una realización preferida de la invención, hay tantas salidas de inyección como duelas que forman la pared interna 2. En el alto horno se inyectan entre 200 y 700 Nm3 de gas reductor por tonelada de metal caliente.

[0016]Las Figuras 3 y 4 ilustran una fila de duelas para un alto horno en consecuencia, respectivamente, a una primera y una segunda realización de la invención. En ambas realizaciones se ilustran una primera fila 30 y una segunda fila 31 de duelas 3. Como se ilustra, estas duelas tienen una forma paralelepipédica. Esas duelas habitualmente están hechas de cobre. A medida que las duelas se instalan en la pared interna del alto horno, se someten a temperaturas muy altas y, por tanto, están provistas de tubos de enfriamiento 33 donde circula agua para enfriar la duela. Estos tubos de enfriamiento 33 generalmente se insertan en orificios perforados a lo largo de la longitud y en el espesor de la duela 3. Según la invención, las duelas de la primera fila 31 comprenden un orificio 34 perforado en al menos una de sus esquinas 35 donde el dispositivo de inyección 4 puede insertarse parcialmente. Los tubos de enfriamiento 33 deben acortarse en la ubicación del orificio 34.

[0017]En una primera realización, como se ilustra en la figura 3, varias duelas de la primera fila 31 comprenden un solo orificio 34 en una de sus esquinas inferiores, el tamaño del orificio depende del tamaño del dispositivo de inyección 4 que debe insertarse. El orificio 34 se proporciona preferentemente siempre en la misma esquina para cada duela 3.

[0018]En una segunda realización, como se ilustra en la figura 4, en la primera fila 3, una duela está provista de un orificio en su esquina inferior izquierda y su duela adyacente está provista de un orificio simétrico en su esquina inferior derecha y ambos orificios están en comunicación de modo que cuando las dos duelas están instaladas en el alto horno se crea un único orificio donde se puede insertar el dispositivo de inyección 4.

[0019]En ambas realizaciones, las ilustraciones se realizan con esquinas inferiores, pero se podría aplicar el mismo principio a las esquinas superiores. En una realización preferida de la invención, cada duela está provista de al menos un orificio 34 de modo que haya tantos dispositivos de inyección 4 como duelas y el gas se distribuya homogéneamente alrededor de la circunferencia del alto horno.

[0020]Como se explicó anteriormente, las duelas cubren la pared interna del alto horno, por lo que el dispositivo de inyección que debe insertarse en el horno para inyectar el gas reductor debe pasar a través de ellas. Con el alto horno según la invención, la durabilidad de las duelas no se ve afectada y, por tanto, no se requiere mantenimiento adicional en comparación con los altos hornos clásicos. De hecho, debido a las restricciones térmicas a las que también están sujetas, las duelas pueden deformarse fácilmente a lo largo del eje vertical y cualquier punto débil puede ser altamente perjudicial para la vida útil de la duela. Si una duela se deteriora, ya no cumple su misión de protección de la carcasa del alto horno que, a su vez, puede deteriorarse.

Claims (5)

REIVINDICACIONES

1. Un alto horno (1) para la producción de hierro, donde el mineral de hierro se reduce al menos parcialmente por un gas reductor que se inyecta en la cuba del alto horno, comprendiendo dicho alto horno (1): a. una pared externa (2),

b. una pared interna (5) en contacto con materias cargadas en el alto horno, comprendiendo dicha pared interna (5) varias filas (30, 31) de duelas (3), teniendo dichas duelas (3) una forma paralelepipédica,

c. un dispositivo de inyección (4) para inyectar el gas reductor a través de una salida de inyección,

donde al menos una fila (30) de duelas comprende duelas (3) con un orificio (34) perforado en al menos una de las esquinas de la duela paralelepipédica (3) donde el dispositivo de inyección (4) se puede insertar parcialmente, donde el alto horno (1) comprende otro nivel de inyección en el nivel de la tobera (16) y el alto horno (1) tiene una altura de trabajo H, la inyección de gas reductor se realiza a una altura comprendida entre el 20 % y el 70 % de dicha altura de trabajo H, comenzando desde el nivel de la tobera (16), siendo la altura de trabajo H la distancia entre el nivel (16) de inyección de un chorro caliente a través de las toberas y un nivel cero de carga del alto horno (1).

2. Un alto horno según la reivindicación 1, donde se perfora un agujero (34) solo en una esquina de la duela.

3. Un alto horno según la reivindicación 1, donde se perfora un primer orificio (34A) en una esquina de una duela (3) y se perfora un segundo orificio simétrico (34B) en la esquina adyacente de la duela adyacente de la fila de la duela y el dispositivo de inyección (4) se inserta en el orificio formado por el primer (34A) y el segundo orificio (34B).

4. Un alto horno 1 según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el número de dispositivos de inyección es igual al número de duelas.

5. Un alto horno según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde la inyección de gas reductor se realiza a una altura comprendida entre el 30 % y el 60 % de dicha altura de trabajo H, a partir del nivel de la tobera (16).