MX2008006399A - Sistema de ventilacion en hornos de coque, controlado centralmente, para aire primario y secundario - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo de ventilación para hornos de coque sin recuperación, en donde el dispositivo de ventilación consta por lo menos de una abertura que pasa a través de la pared o a través de partes de la estructura, tales como por ejemplo la puerta de horno, y conecta el interior del horno a la atmósfera exterior que rodea el horno y puede estar entera o parcialmente cerrada por medio de un elemento de cierre;en este caso se acoplan dos o más de estos elementos de cierre por lo menos por medio de un elemento de conexión mecánica, el elemento de conexión estando sujetado directamente o a través de una palanca a los elementos de cierre y cada elemento de conexión estando conectado por lo menos a un elemento accionador central, de tal manera que no se pueden mover los elementos de cierre, en donde se pueden cerrar las respectivas aberturas, abrir por completo o se pueden ajustar en cualquier posición intermedia deseada;idealmente este elemento de conexión es una cadena o un husillo.

Description

SISTEMA DE VENTILACIÓN EN HORNOS DE COQUE, CONTROLADO CENTRALMENTE, PARA AIRE PRIMARIO Y SECUNDARIO MEMORIA DESCRIPTIVA Esta invención se refiere a un dispositivo y a un método para suministrar aire de combustión para la combustión de gas de coquificación en las cámaras de elaboración de coque de los hornos de coque, fabricados en construcción de tipo plano y dispuestos en una batería de hornos de coque para el llamado procedimiento sin recuperación o de recuperación de calor. Este dispositivo comprende por lo menos un orificio de ventilación para cada cámara de elaboración de coque, dicho orifico de ventilación extendiéndose a través de la correspondiente puerta de horno de coque o su pared que lo rodea, así como orificios de ventilación para suministrar aire secundario a los conductos de calentamiento. Un elemento de bloqueo soportado libremente está provisto para cada orificio de ventilación. Todos los elementos de bloqueo están conectados mecánicamente por lo menos a un elemento de ajuste y son accionados desde un punto central. El elemento de ajuste acciona continuamente los elementos de bloqueo, dependiendo de la demanda de aire de combustión en la cámara de elaboración de coque. Se puede efectuar separadamente la conexión mecánica de cada elemento de bloqueo individual con el elemento de ajuste central, en donde se puede ajusfar especialmente la posición de partida de tal elemento de bloqueo individual al comienzo del procedimiento de elaboración de coque de la correspondiente cámara de elaboración de coque, independientemente de los otros elementos de bloqueo de las cámaras adyacentes de elaboración de coque. Se realiza el calentamiento de los hornos de recuperación de calor usualmente mediante la combustión de gas que se desprende como resultado de la elaboración de coque. Se controla la combustión de tal manera que parte del gas que está arriba de la carga de hulla se quema con el aire primario en la cámara de horno. Se alimenta este gas quemado parcialmente a través de los canales que se denominan también "conductos de descenso" a los conductos del calentamiento en la solera de cámara de horno y se quema allí por completo mediante la adición de más aire de combustión, el cual se llama aire secundario. De esta manera, se suministra calor directamente desde la parte superior e indirectamente desde la parte ¡nferior a la carga de hulla, adquiriendo así un impacto positivo en el régimen de coquificación y, por lo tanto, en el régimen de rendimiento de los hornos de coque. Para ejecutar el método se requiere regular exactamente y controlar variablemente el aire primario y secundario suministrado durante todo el tiempo de carbonización que puede llegar a 20 y hasta 96 horas. Se describen los hornos de coque de recuperación de calor y sin recuperación en la construcción de tipo plano extensamente en divulgaciones de la técnica anterior. Por ejemplo, se hace referencia a US 4,344,820, US 4,287,024, US 5,114,542, GB 1 555 400 o CA 2 052 177 C. De acuerdo con el estado convencional de la técnica en la tecnología, el aire primario es succionado de la atmósfera a través de los orificios en las puertas. El aire secundario es succionado a través de orificios cerca del suelo y conducido a través de canales a los conductos de calentamiento, los cuales se extienden principalmente en dirección horizontal debajo de la cámara de horno de coque. Los orificios para el aire primario y secundario están abiertos permanentemente o provistos de portezuelas diseñadas para ajustar la cantidad de aire que se ha de aspirar. Puesto que las baterías de hornos de coque son muy extensas y ya que usualmente prevalece una temperatura muy alta en los mismos y porque se presenta una formación seria de polvo, se exponen en la tecnología de la técnica anterior solamente portezuelas de ventilación manualmente ajustables. La patente de E.U.A. No 5,928,436 describe tal batería de hornos de coque, en donde están provistos tres orificios manualmente operables en cada puerta de horno de coque, en la cual o en frente de la cual está dispuesto un disco o una placa, estando adaptado cada uno a la sección transversal de orificio y soportado en una eje central. Se puede variar estas portezuelas de orificio en su posición manualmente mediante palancas. En la práctica, sin embargo, se hace evidente que la variación requerida en la cantidad de aire primario y secundario durante todo el tiempo de carbonización se efectúa con un ajuste manual solamente en casos muy aislados y no se logra así con mucho el ajuste ideal dependiente del tiempo. Además, la operación manual implica una carga seria a la salud de los operadores. Ahora, por lo tanto, es el objetivo de esta invención remediar de manera económica las deficiencias descritas y asegurar un suministro optimizado de aire primario y/o aire secundario. Se debe garantizar la seguridad operacional incluso con temperaturas usualmente altas e impurezas pesadas. Esta invención resuelve esta tarea medíante la provisión de un dispositivo para suministrar aire de combustión para la combustión del gas de coquifícacíón en las cámaras de elaboración de coque de los hornos de coque fabricados en construcción de tipo plano y dispuestos como batería de hornos de coque, en donde el dispositivo de ventilación consta por lo menos de un orificio de ventilación para cada cámara de elaboración de coque, cada orificio de ventilación extendiéndose a través de la correspondiente puerta de horno de coque o a través de su pared que lo rodea, y en donde está provisto un elemento de bloqueo soportado libremente para cada orificio de ventilación, en donde - todos los elementos de bloqueo de estos orificios de ventilación están conectados mecánicamente por lo menos a un elemento de ajuste controlado y accionado desde un punto central, - los elementos de bloqueo han de ser accionados por medio de dicho elemento de ajuste, dependiendo de la demanda de aire de combustión en la cámara de elaboración de coque, - se puede efectuar separadamente la conexión mecánica de cada elemento de bloqueo individual con el elemento de ajuste central, en donde se puede ajustar especialmente la posición de partida de cada elemento de bloqueo individual al comienzo del procedimiento de elaboración de coque de la correspondiente cámara de elaboración de coque separada e independientemente de los otros elementos de bloqueo de las cámaras adyacentes de elaboración de coque. Se entenderá que la conexión entre el elemento de bloqueo y el elemento de ajuste, como se usa conforme a la presente, significa que se pueden conectar ambos elementos uno a otro de manera desprendible mediante un elemento de acoplamiento, por ejemplo una palanca, un aparejo de cuerdas, una cadena, con brazo de palanca etc., así como combinaciones de estos elementos. Ciertas modalidades ventajosas proveen la configuración del elemento de ajuste como una cadena rotatoria o un cable de acero. El uso de un husillo como elemento de ajuste es otra modalidad adecuada. Todos estos elementos de ajuste permiten un accionamiento permanente en una dirección de movimiento que es muy ventajoso para el procedimiento conjunto continuo. Además, el dispositivo que modaliza está invención puede estar configurado de tal manera que las placas de bloqueo estén instaladas como elementos de bloqueo, dichas placas de bloqueo estando soportadas de tal manera que, cuando son accionadas por el elemento de acoplamiento, se mueven principalmente en paralelo a la puerta de horno. Para un flujo dirigido del gas primario, es ventajoso que el orificio de ventilación sea de forma de simetría rotatoria. Por lo tanto, es ventajoso el uso de elementos de bloqueo configurados como placas de bloqueo erguidas verticales y soportados en disposición girable en dirección vertical u horizontal alrededor de un eje central. Con una modalidad mejorada adicional de dicho dispositivo de ventilación, los elementos de bloqueo están formados por lo menos por facetas traslapantes y recíprocamente deslízables, ambas facetas exponiendo idealmente una sección transversal poligonal y de simetría puntual o casi circular, cuando está abierta parcialmente. Por consiguiente, no hay desviación del aire aspirado en el orificio de ventilación y, a causa de la mayor velocidad de flujo, el aire aspirado es dirigido más intensamente al espacio del horno. Un mejoramiento también avanzado radica en la configuración de los elementos de bloqueo en forma cónica, con la punta señalando hacia el interior del horno, cuando forma parte del mismo. Se puede optimizar incluso aún más está modalidad de tal manera que el orificio de ventilación tenga un ángulo de abertura igual o más amplio que los correspondientes elementos de bloqueo cónicos. En esta modalidad del elemento de bloqueo para el dispositivo que modaliza está invención, se arremolina el aire aspirado mínimamente en el área de elemento de bloqueo, así como en el área del orificio de ventilación, y está conformado para un chorro de gas independientemente del tamaño de la sección transversal expuesta. Con un tamaño diferente de los ángulos cónicos del orificio de ventilación y el elemento de bloqueo, se puede garantizar que las impurezas que se acumulen en el orificio de ventilación no eviten un cierre completo del orificio de ventilación. Se mueve el elemento de bloqueo cónico mediante una estructura de palanca y/o un husillo en la dirección longitudinal del orificio de ventilación, de manera que se exponga un intersticio de anillo circular, cuando esté abierto parcialmente. Se puede mejorar aún más el dispositivo de ventilación medíante la conexión del elemento de bloqueo con el elemento de ajuste, de tal manera que se libere automáticamente del elemento de ajuste cuando esté en la posición extrema y cuando se haya cerrado completamente el orificio de ventilación. Esta invención comprende además un dispositivo para suministrar aire de combustión en horno de coque, en donde el dispositivo de ventilación que modalíza esta invención, como se describe antes, es llevado a la práctica por una de las variantes de modalidad, la secuencia del método siendo como se establece a continuación: a) Después de descargar y recargar una cámara de elaboración de coque, se mueven dichos elementos de bloqueo a la posición de partida que representa la apertura completa o casi completa de dicho orificio de ventilación y en donde se conectan dichos elementos de bloqueo a los elementos de ajuste centrales. b) Durante el tiempo de carbonización, los elementos de bloqueo son accionados por el elemento de ajuste centrales de manera continua y principalmente a la misma velocidad o frecuencia de accionamiento media, de manera que se cierren los orificios de ventilación continuamente. c) A más tardar al término del tiempo de carbonización de la cámara de elaboración de coque, los elementos de bloqueo habrán cerrado completamente los orificios de ventilación de esta cámara de elaboración de coque y pueden ser liberados del elemento de ajuste. d) Tras descargar y recargar, se reinicía de nuevo el método efectuando el paso (a). Una variante mejorada de este método es que el elemento de bloqueo que está en la posición extrema se libera automáticamente del elemento de ajuste. En otra modalidad mejorada del procedimiento que modalidad está invención, están provistos por lo menos dos elementos de ajuste centrales, en donde un elemento de ajuste de los mismos acciona los elementos de bloqueo para el aire primario y en donde el otro elemento de ajuste central acciona los elementos de bloqueo para el aire secundario. Durante todo el tiempo de carbonización, los dos elementos de ajuste son controlables de manera completamente independiente uno de otro.

Es ventajoso accionar un elemento de ajuste central de manera continua y principalmente a la misma velocidad o frecuencia de accionamiento. Esta invención abarca también el uso del dispositivo de ventilación que modaliza esta invención en una de las variantes de modalidad delineadas anteriormente con un método para suministrar aire de combustión en las cámaras de elaboración de coque de los hornos de coque fabricados en construcción de tipo plano y dispuestos como una batería de hornos de coque. Se describe esta invención por medio de tres variantes de modalidad ejemplares ilustradas en la figura 1 a la figura 3, la invención no estando restringida a estos ejemplos de modalidades. La figura 1 muestra un horno de coque 1 en vista frontal. En su área frontal, el horno de coque 1 tiene una puerta de horno de coque 2, en la cual están dispuestos dos orificios de ventilación 3 para el aire primario. Ubicados debajo de dicha puerta de horno de coque 2 e ilustrados con líneas punteadas están los conductos de calentamiento 4 que se extienden debajo del espacio del horno. Los orificios de ventilación 5 para suministrar el aire secundario a estos conductos de calentamiento 4 están dispuestos cerca de la parte inferior abajo de dichos conductos de calentamiento 4. Además, la figura 1 muestra los elementos de bloqueo 6 para dichos orificios de ventilación 3 del suministro de aire primario y los elementos de bloqueo 7 para los orificios de ventilación 5 del suministro de aire secundario. Cada elemento de bloqueo consta principalmente de una placa de bloqueo 9 y un brazo de palanca 10 y está soportado en un eje 8, alrededor del cual se puede mover dicho elemento de bloqueo en movimiento rotatorio. Los brazos de palanca 10 de dichos elementos de bloqueo 6 están conectados de manera desprendible con una cadena rotatoria 11 y los elementos de bloqueo 7 están conectados de manera desprendible con una cadena rotatoria 12. Mediante un movimiento continuo de la cadena 1 1 , los elementos de bloqueo 6 se mueven en dirección contraria de las manecillas del reloj alrededor del ángulo a, mientras que los elementos de bloqueo 7 se mueven en dirección de las manecillas del reloj alrededor del ángulo ß. Las cadenas son accionadas mediante los elementos de ajuste central 13 y 14, respectivamente. La figura 2 muestra la vista frontal de dos hornos de coque 1 que representa una batería principal de hornos de coque, indicada por las dos flechas I y II. Estos dos hornos de coque 1 están en etapas diferentes de la carbonización de hulla. El horno de coque 1 mostrado en el lado derecho está en la etapa inicial de la carbonización de hulla y por lo tanto los elementos de bloqueo 6 apenas traslapan los orificios de ventilación 3. En este ejemplo de la modalidad, el brazo de palanca 10 está conectado mediante una cadena accesoria 15 a la cadena rotatoria 11. La disposición en el área de los orificios de ventilación 5 para el aire secundario es análoga. Aquí, los elementos de bloqueo 7 y, respectivamente, sus brazos de palanca 10 están conectados a través de las cadenas accesorias 16 a la cadena rotatoria 12.

El suministro de aire al horno de coque 1 en el lado izquierdo ha sido cerrado ya completamente y el brazo de palanca 10 y la cadena 15, respectivamente, se han liberado de la cadena rotatoria 11. Los elementos de bloqueo 7 para el control del aire secundario del horno de coque 1 mostrado en el lado izquierdo están en una etapa poco antes del cierre, pero no están cerrados todavía por completo. Por consiguiente, es concebible que se pueda controlar cada horno de coque 1 de manera absolutamente individual a pesar del control central común. Una variante especial de modalidad de los elementos de bloqueo 6 y 7 está ilustrada en la figura 3. Mostrado en este dibujo en sección está un elemento de bloqueo 6 de simetría rotatoria que tiene una cabeza de bloqueo 17 en forma de cono truncado, al cual está sujetado a un vastago de guía 18 cilindrico. El vastago de guía está conectado firmemente a un puente de resortes 19 sujetado a dicha puerta de horno de coque 2. El vastago de guía 18 es guiado en un tubo de guía 20 y está conectado con su extremo trasero mediante una cadena pequeña 15 a la cadena rotatoria 1 1. Al comienzo del tiempo de carbonización, los resortes del puente de resortes 19 están tensados previamente por expansión, de manera que el orificio de ventilación 3 está considerablemente abierto. Mediante el movimiento de la cadena rotatoria 11 se relaja el puente de resortes 19, se mueve el elemento de bloqueo 6 en la dirección de la puerta de horno de coque 2 y se introduce la cabeza de bloqueo 17 al orificio de ventilación 3 cónico. Se seleccionará el tensado previo de tal manera que, después de relajamiento de la cadena 15 y el puente de resortes 19, se logre un cierre completo del orificio de ventilación 3.

Claims (17)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un dispositivo de ventilación para suministrar aire primario y secundario para la combustión del gas de coquificación en las cámaras de elaboración de coque de los hornos de coque fabricados en construcción de tipo plano y dispuestos como batería de hornos de coque, en donde dicho dispositivo de ventilación consta por lo menos de un orificio de ventilación para cada cámara de elaboración de coque para el aire primario, dicho orificio de ventilación extendiéndose a través de la correspondiente puerta de horno de coque o a través de su pared que lo rodea, dicho dispositivo de ventilación comprendiendo además por lo menos un orificio de ventilación para cada cámara de elaboración de coque para el aire secundario y en donde están provistos elementos de bloqueo soportados libremente por lo menos para parte de dichos orificios de ventilación, caracterizado porque por lo menos parte de los elementos de bloqueo de dichos orificios de ventilación están conectados mecánicamente a un elemento de ajuste controlado y accionado desde un punto central, dichos elementos de bloqueo pueden ser accionados por medio de dicho elemento de ajuste, dependiendo de la demanda de aire de combustión en la cámara de elaboración de coque, se puede efectuar individualmente la conexión mecánica de cada elemento de bloqueo individual con el elemento de ajuste central, en donde se puede ajustar especialmente la posición de partida de cada elemento de bloqueo individual al comienzo del procedimiento de elaboración de coque de la correspondiente cámara de elaboración de coque separada e independientemente de los otros elementos de bloqueo de las cámaras adyacentes de elaboración de coque.

2.- El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque por lo menos parte de los elementos de bloqueo para el aire primario está conectada mecánicamente a un elemento de ajuste y en donde por lo menos parte de los elementos de bloqueo para el aire secundario está conectada a otro elemento de ajuste.

3.- El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 ó 2, caracterizado además porque el elemento de ajuste es una cadena rotatoria.

4.- El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado además porque el elemento de ajuste es un husillo.

5.- El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado además porque los elementos de bloqueo son placas de bloqueo que están soportadas, de tal manera que se mueven principalmente en paralelo a la puerta de horno, cuando son accionados por el elemento de conexión.

6.- El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado además porque los elementos de bloqueo son placas de bloqueo erguidas verticales soportadas en disposición girable en dirección vertical u horizontal alrededor de un eje central.

7.- El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado además porque los elemento de bloqueo están formados por lo menos por dos facetas traslapantes y recíprocamente deslízables, en donde ambas facetas exponen idealmente una sección transversal poligonal y de simetría puntual o casi circular, cuando están parcialmente abiertas.

8.- El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado además porque los elementos de bloqueo son cónicos, con la punta señalando al interior del horno, cuando forma parte del mismo.

9.- El dispositivo de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque el orificio de ventilación un ángulo de apertura igual o más amplio que los correspondientes elementos de bloqueo cónicos.

10.- El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado además porque se puede mover el elemento de bloqueo cónico en la dirección longitudinal del orificio de ventilación, exponiendo así un intersticio de anillo circular, cuando está parcialmente abierto.

11.- El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 10, caracterizado además porque el elemento de bloqueo está conectado al elemento de ajuste de tal manera que, cuando está en la posición extrema y cuando se ha cerrado el orificio de ventilación completamente, se libera automáticamente del elemento de ajuste.

12.- Un método para suministrar aire de combustión para la combustión del gas de coquificación en las cámaras de elaboración de coque de los hornos de coque fabricados en construcción de tipo plano y dispuestos como batería de hornos de coque, caracterizado porque se lleva a la práctica por lo menos un dispositivo como el que se reclama en las reivindicaciones 1 a 11 , en donde a) después de descargar y recargar una cámara de elaboración de coque, se mueven dichos elementos de bloqueo a la posición de partida que representa la apertura completa o casi completa de dicho orificio de ventilación y en donde se conectan dichos elementos de bloqueo al elemento de ajuste central, y en donde subsiguientemente b) durante el tiempo de carbonización, los elementos de bloqueo son accionados por el/los elemento(s) de ajuste central(es), de tal manera que se cierren los orificios de ventilación más y más, y en donde subsiguientemente c) los elementos de bloqueo de una cámara de elaboración de coque han alcanzado su posición extrema a más tardar al término del tiempo de carbonización de la correspondiente cámara de elaboración de coque y son liberados de dicho elemento de ajuste, y en donde d) se reinicía de nuevo el método de acuerdo con el paso (a).

13.- El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque después del cierre completo del orificio de ventilación se efectúa automáticamente la liberación de dichos elementos de bloqueo con respecto al elemento de ajuste.

14.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 12 ó 13, caracterizado además porque durante todo el tiempo de carbonización el elemento de ajuste central es accionado de manera continua y principalmente a la misma velocidad o frecuencia de accionamiento media.

15.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 12 a 14, caracterizado además porque está provisto por lo menos un elemento de ajuste central para los elementos de bloqueo del aire primario y por lo menos un elemento de ajuste central para los elementos de bloqueo del aire secundario.

16.- El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque el elemento de ajuste central para el aire primario y el elemento de ajuste central para el aire secundario son accionados durante todo el tiempo de carbonización de manera continua y principalmente a la misma velocidad o frecuencia de accionamiento media.

17.- El uso de un dispositivo como el que se reclama en las reivindicaciones 1 a 11 , para un método de suministrar aire de combustión en las cámaras de elaboración de de coque de los hornos de coque fabricados en construcción de tipo plano y dispuestos como batería de hornos de coque.