BRPI0813872A2

BRPI0813872A2 - forno de cuba e processo para operar um forno de cuba.

Info

Publication number: BRPI0813872A2
Application number: BRPI0813872-9A
Authority: BR
Inventors: Gerd König; Wolfram König; Alexander Babich; Dieter Georg Senk; Heirinch-Wilhelm Gudenau; Hans-Heirinch Heldt
Original assignee: Thyssenkrupp At.Pro Tec Gmbh
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2008-06-17
Publication date: 2020-08-18
Also published as: US8309016B2; EA200901633A1; EP2171101A2; PT2171101E; JP5449149B2; DE102007029629A1; BRPI0813872A8; US20100251855A1; KR20100023965A; CN101688255B; EA016368B1; PL2171101T3; AU2008267846A1; KR101455853B1; BRPI0813872B1; AU2008267846B2; ES2534742T3; WO2009000704A2; CN101688255A; JP2010531390A

Abstract

FORNO DE CUBA E PROCESSO PARA OPERAR UM FORNO DE CUBA. No processo, de acordo com a invenção, para operar um forno de cuba (10), de acordo com a invenção, uma região superior (14) dos fornos de cuba será alimentada com matérias-primas que sob a influência da força de gravidade descem no interior dos fornos de cuba (10). Uma parte dessas matérias-primas, sob a influência da atmosfera reinante no interior dos fornos de cuba (10) será fundida e/ou ao menos parcialmente reduzida. Em uma região inferior (18) dos fornos de cuba (10), através de ao menos uma abertura de alimentação (32), será introduzido um gás de tratamento que influencia ao menos parcialmente a atmosfera reinante dentro do forno de cuba (10). A introdução do gás de tratamento inferior será de tal modo dinamicamente modulada que na modulação as grandezas operacionais, pressão P1 e/ou corrente volumétrica V1,que serão variadas ao menos temporariamente dentro de um espaço de tempo de (menor igual) 40 s, especialmente (menor igual) 20 s, preferencialmente (menor igual) 5 s e especialmente preferida (menor igual) 1 s. De acordo com a invenção, ao menos sob uma abertura adicional (42), distanciada em relação à linha de introdução (32) inferior, é introduzido um gás adicional, cujas grandezas operacionais, pressão P2 e/ou corrente volumétrica (ll) são ao menos temporariamente variadas e/ou através da linha de fornada (50), unida com o interior (34) do forno de cuba (10), para a eliminação de produtos reacionais gasosos, é derivado um gás de fornada, cuja grandeza operacional, pressão P1 e/ou corrente volumétrica (lll), ao menos é temporariamente alterada. A variação das grandezas operacionais do gás adicional e/ou do gás de fornada, verifica-se de acordo a invenção de tal maneira que no interior (34) do forno de cuba (10) a pressão P1 e/ou a corrente volumétrica (I) aumenta ao menos parcialmente.

Description

“ Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FORNO DE CUBA E PROCESSO PARA OPERAR UM FORNO DE CUBA".

A presente invenção refere-se a um forno de cuba, bem como a um processo para operar o forno de cuba que pode ser empregado, por e- xemplo, como alto-forno, forno de cúpula, Imperial-Smelter ou forno de com- bustão de lixo.

Para a produção de fusão primária de ferro é preponderante- mente empregado um forno de cuba, como grupo principal, configurado co- mo alto-forno, sendo que outros processos tenham apenas uma parte cor- respondente de 5%. Este forno de cuba pode operar de acordo com o prin- ? cípio de correntes contrárias. Matérias-primas como material do leito de fu- ' são e coque serão carregadas na região superior da fomada do forno de cuba que descem no interior do forno de cuba. Em uma região inferior do forno (plano de formação de sopro) será insuflado um gás de tratamento (o chamado vento de acordo com o tamanho do forno, com volume de 800- 1100 m?/ tRE), penetrando por sopro no interior do forno. No caso, o vento reage, no qual trata-se comumente de ar aquecido no processo de reaque- cimento para aproximadamente 1000 até 1300º C com o coque, sendo que entre outros produtos é produzido o monóxido de carbono. O monóxido de carbono ascende no forno e reduz os óxidos de ferros contidos no material do leito de fusão e outras ligações de ferro.

Além disso, comumente ainda são insuflados também dentro do forno agentes redutores substitutos como, por exemplo, 100-200 kg /tRE (por exemplo, para pó de carvão, óleo, gás natural ou material sintético) o quefomenta a produção de gás redutor.

Em caráter adicional a redução dos minérios de ferro, as maté- rias-primas fundem em virtude do calor gerado dentro do forno de cuba em consequência dos processos químicos que se apresentam. A distribuição do gás pela seção transversal do forno de cuba é, por outro lado irregular. As- sim forma-se no centro do forno de cuba a chamada "zona neutra" enquanto que os processos relevantes como a gaseificação (reação de oxigênio com um coque ou com produtos redutores substitutos para monóxido de carbono e dióxido de carbono) se processa apenas na chamada zona de turbilhona- mento que é uma região diante de uma forma de sopro, ou seja, relativa- mente à seção transversal do forno apenas está situada em uma região marginal.

A zona de turbilhonamento possui uma profundidade para o centro — dofornode aproximadamente 1 m e um volume de aproximadamente 1,5m?. Comumente, no plano da forma de sopro estão circunferencialmente de tal modo dispostas várias formas de sopro que a zona de turbilhonamento que se forma diante de cada forma de sopro passa a se sobrepor com as zonas de turbilhonamento formadas à esquerda e à direita ou estão bem próximas reciprocamente, de maneira que a região ativa essencialmente é produzida | por uma região em formato circular anelar.

Na operação do forno de cuba forma-se a chamada "raceway" ou zona de turbilhonamento. ] Além disso, comumente, o vento quente poderá ser enriquecido com oxigênio para intensificar os processos acima mencionados (gaseifica- . 15 çãona zona de turbilhonamento, redução dos minérios de ferro) o que resul- ta em um aumento da produção do forno de cuba.

No caso, por exemplo, o vento quente poderá ser enriquecido antes da introdução, com oxigênio, ou também oxigênio puro poderá ser alimentado separadamente, sendo que para a alimentação separada poderá ser prevista uma chamada lança, isto é, umtubo que se projeta dentro da forma de sopro que também é uma se- ção tubular, desembocando da forma de sopro dentro do forno.

Especial- mente nos alto-fornos modernos que são operados com quantidade de co- que reduzida, o vento quente será correspondentemente enriquecido com oxigênio em elevado grau.

Por outro lado, pelo acréscimo de oxigênio, au- mentam os custos da produção, de maneira que a eficiência de um forno de cuba moderno não possa ser majorada simplesmente por uma concentração de oxigênio progressivamente maior.

Também é conhecido que a eficiência, ou seja, o grau de eficá- cia de um forno de cuba moderno está correlacionado com a chamada transgaseificação no interior do forno de cuba.

Isto significa de uma maneira geral com que qualidade funciona a gaseificação na zona de turbilhonamen- to em relação à redução dos minérios de ferro e geralmente a passagem da a fase gasosa, reinante no interior do forno de cuba, desde o plano da forma de sopro em sentido ascendente para a fornada, onde depois será derivado o chamado gás da fomada. Um sinal de uma melhor transgaseificação é e- ventualmente a menor possível perda de pressão dentro do forno.

A partir do documento WO 2007/054308 A2 é conhecido operar de tal maneira um forno de cuba correspondentemente equipado que o gás de tratamento introduzido na região inferior do alto-forno seja pulsado em espaços temporais curtos. A pressão e/ou a corrente volumétrica do gás de tratamento serão variadas dentro de um espaço de tempo inferior a 40s, com oquea passagem pelo forno de cuba e, portanto, a eficiência do forno de cuba serão aperfeiçoadas. Além disso, o gás de tratamento, antes de ser ' introduzido, poderá ser ramificado com pressões diversas para as diferentes R formas de sopro no plano de forma de sopro, a fim de poderem ser regula- das em diferentes setores do plano da forma de sopro condições marginais diferentes.

Existe, todavia, uma necessidade constante de ainda aprimorar adicionalmente a eficiência do forno de cuba.

Constitui objeto da invenção, criar um processo com um forno de cuba com a eficiência aprimorada.

De acordo com a invenção, a solução da tarefa realiza-se por meio de um processo com as características da reivindicação 1 e com o for- no de cuba com as características da reivindicação 9. Configurações vanta- josas da invenção são indicadas nas reivindicações dependentes.

No processo de acordo com a invenção para operar um forno de cuba, uma região superior do forno de cuba será alimentada com matérias- primas, as quais, sobre a influência da força de gravidade, descem dentro do forno de cuba. Uma parte das matérias-primas será fundida sob a ação da atmosfera reinante no interior do forno de cuba e/ou ao menos parcialmente reduzida. Em uma região inferior do forno de cuba, ao menos sobre uma abertura inferior de introdução, será introduzido um gás de tratamento que influencia ao menos parcialmente a atmosfera reinante dentro do forno de cuba. A introdução do gás de tratamento inferior será de tal modo modulada

, 4

A dinamicamente que na modulação das grandezas de operação a pressão p, e/ou a corrente volumétrica V, ao menos temporariamente são variadas den- tro de um espaço de tempo de < 40s especialmente de < 20s preferencial- mente £ 5s e especialmente preferido < 1s. De acordo com a invenção, so- breao menos uma abertura adicional, distanciada em relação à abertura inferior de introdução, será introduzido um gás adicional, cujas grandezas de operação pressão p, e/ou corrente volumétrica V2 ao menos temporariamen- te serão variadas, e/ou através de uma linha de gás de fornada, ligada com o interior do forno de cuba, para a remoção de produtos reacionais gasosos é escoado um gás de fornada, cujas grandezas operacionais, pressão p; . e/ou corrente volumétrica V3, ao menos parcialmente são variadas. A varia- . ção das grandezas operacionais do gás adicional e/ou do gás de fornada verifica-se, de acordo com a invenção, de tal modo que no interior do forno de cuba aumenta ao menos parcialmente a pressão p; e/ou a corrente volu- métrica Vi, Por exemplo, dentro do forno de cuba podem somar-se ao menos parcialmente pressões p;, e pz e/ou as correntes volumétricas V, e V2. Espe- cialmente, somam-se partes das pressões p; e p», situadas acima de um va- lor médio e/ou valor básico, e /ou do traçado da corrente volumétrica das correntes de volume V, e V>. De modo correspondente, quando, por exem- plo, alinhada fornada for ao menos parcialmente fechada, uma parte da corrente volumétrica V; que normalmente seria eliminada ou uma parte da pressão psz, aplicada pelo recalque do gás da fornada, se somaria com a pressão p, e/ou corrente volumétrica V, existentes no interior do forno de cuba.

Ficou evidenciado que pela variação adicional da pressão e/ou da corrente volumétrica em regiões parciais do forno de cuba se verífica um reforço adicional da pressão e/ou da corrente volumétrica e resulta em uma eficiência aprimorada do forno de cuba. Supõe-se que o tempo de perma- nência do gás de tratamento será majorado, com o que o grau de eficácia do forno de cuba possa ser aprimorado. Com o aperfeiçoamento da eficiência pode, no caso, já ser alcançado quando apenas por curto espaço de tempo e em grande distância temporal se verificar uma adição das pressões e/ou sw das correntes volumétricas.

Preferencialmente, a introdução do gás adicional e/ou a derivação do gás de fornada será de tal modo dinamicamente modu- lada que na modulação as grandezas operacionais, pressão p? e/ou corrente volumétrica V7 e/ou pressão p;3 e/ou corrente volumétrica V3, ao menos tem- porariamente são variadas dentro de um espaço de tempo de <40s, especi- almente < 20s, preferencialmente < 5s e especialmente preferido < 1s.

Desta maneira, os reforços da pressão e/ou da corrente volumétrica se produzem com bastante frequência e em curtos espaços de tempo, de maneira que o grau de eficácia do forno de cuba pode ser aprimorado com especial intensi- dade. ' Preferencialmente, a amplitude das pressões p;, e/ou p2, 6/ou p3, : e/ou das correntes volumétricas V, e/ou V2, e/ou Vs, referidos ao valor médio 10% - 1.000%, especialmente 10% - 400%, preferencialmente 10% - 200% e especialmente preferido 10% - 100%. Tais modificações da amplitude do - 15 traçado da pressão e/ou da corrente volumétrica já são suficientes para um aprimoramento significativo do grau de eficácia do forno de cuba, sem ultra- passar valores máximos admissíveis de acordo com a construção.

De modo especialmente preferido, as pressões p, e/ou p2z e/ou P3, &/ou as correntes volumétricas V,, e/ou Vo, e/ou V;3 serão de tal maneira variadas que dentro do forno de cuba surge uma vibração sobreposta com uma diferença de fase q de -n/2 < q < n//2, especialmente -n/4 < q £ n/4 e de preferência q = O + 7/90. No caso, especialmente a velocidade do gás em fluxo nesta relação de fase poderá ser levado em conta através de um tem- po de permanência médio a ser determinado experimentalmente do gás no interior do forno (comumente de 3 a 20 s), para que no interior do forno de cuba se apresente o diferencial de fase desejado.

O reforço da amplitude dos traçados da pressão e/ou das correntes volumétricas passa assim a ficar bastante intenso, sendo evitada uma desintegração contrária para as gran- dezas operacionais, ou seja, das vibrações.

De preferência, a modulação do gás de tratamento, e/ou do gás adicional, e/ou do gás de fornada se verifica, de forma quase periódica, es- pecialmente periódica, preferencialmente harmônica, sendo que para a du-

, 6 & ração de período T 40s > T > 60 ms, especialmente 20s > T > 100 ms e pre- ferencialmente 10s > T > 0,58 e especialmente preferido 5s > T > 0,7s se aplicam. Isso pode ser conseguido de forma simples por uma modulação f(t) =f, + Af sin (2 nUT + q). Isto facilita a geração e a sobreposição das vibra- çõesda pressão e/ou da corrente volumétrica.

Além disso, a modulação do gás de tratamento e/ou do gás adi- cional, e/ou do gás de fornada pode ser realizada especialmente de forma pulsante, sendo que para uma largura de pulso o, um pulso 58 > 0 > 1 ms, especialmente 0,7 s > o > 25 ms, preferencialmente 0,18 > o > 30 ms e es- pecialmente preferido 55 ms > o > 35 ms que se aplicam. Uma modulação . desta natureza é caracterizada preferencialmente por uma função f(t) = F. + ' Zi (tt), sendo que ó(t) geralmente descreve um pulso, isto é, picos de pul- sos repetidos, comparados com um fundo essencialmente constante. Os próprios pulsos podem possuir formas como pulsos retangulares, pulsos tri- angulares, pulsos semelhantes a gauss (pulso & matemático expandido) ou podem possuir formas de pulsos similares, sendo que especialmente é im- portante a largura de pulso, sendo que especialmente a largura de pulso ô é importante, na qual se trata de uma largura de pulso com meia-altura de pul- so. Em uma configuração do processo preferida, pulsações periódicas apre- sentam uma relação de largura de pulso ô para duração de T de 10º <8T< 0,5, preferencialmente 10º? < &/T < 0,2, especialmente 10º < S/T < 0,1. A al- teração da pressão e/ou corrente volumétrica verifica-se desta maneira, es- pecialmente de modo instantâneo, de maneira que fluxos estacionários (quase) que poderiam resultar em formações de "bach", com reduzida mistu- ra,são evitados. Além disso, consegue-se com esses fatores uma influência sobre os processos e decorrem no interior do fomo de cuba com tempos reacionais, correspondentemente reduzidos.

Em uma forma de realização preferida, verifica-se o reforço da pressão e/ou dos picos das correntes volumétricas, não apenas em uma consideração temporal, mas também espacial. Preferencialmente, aplica-se neste caso para uma distância d entre a abertura de alimentação inferior e a abertura adicional, referido à altura h entre a abertura de admissão inferior e

- 7 uma abertura de saída superior do forno de cubo 0,1 < d/h € 1,0, especial- mente 0,25 < d/h < 1,0, preferencialmente 0,5 < d/h < 1,0, especialmente preferido 0,75 < d/h < 1,0 e mais preferido 0,9 < d/h < 1,0. Um aprimoramen- to mensurável da eficiência do forno de cuba já se apresenta com distâncias comparadamente reduzidas da abertura de admissão de alimentação inferior para a abertura adicional. Um aprimoramento mais intenso da eficiência re- sulta, todavia, quando as distâncias recíprocas forem mais distanciadas, já que perdas de pressão pela altura do forno de cuba podem ser mais bem compensadas, sem ultrapassar uma pressão máxima admissível. Especial- mente é possível dispor duas ou mais aberturas adicionais em alturas dife- . rentes do forno de cuba, sendo que as distâncias de altura entre as abertu- . ras podem ser iguais. Pela distribuição uniforme das aberturas, pela altura do forno de cuba, as sobre pressões das vibrações de pressão e/ou de cor- rente volumétrica podem ser reguladas com especial simplicidade, compen- sando perda de pressão incidente.

Em uma forma de realização preferida, está prevista uma linha submersa que mergulha no interior do forno de cuba, formando em uma altu- ra definida do forno de cuba, a referida abertura adicional. Assim torna-se possível insuflar gás tanto pelo lado de fora como também pelo lado interno, cujas alterações de pressão e/ou corretivo lumétrico podem sobrepor.

Especialmente, torna-se possível que o gás adicional contenha gás de tratamento e/ou especialmente gás de fornada que é escoado na ex- tremidade superior do forno de cuba. Para tanto, especialmente uma abertu- ra de escoamento do forno de cuba está unida com a abertura adicional a- través da linha de formada para o efeito da reciclagem de gás de fornada. Além disso, pelo gás de tratamento adicionado, a redução também pode ser aprimorada na região superior do forno de cuba. Especialmente, as condi- ções atmosféricas no interior do forno de cuba podem ser individualmente variadas por uma seleção adequada das quantidades de gás de fornada e/oude gás de tratamento. No caso, por exemplo, nas falhas de operação, a atmosfera poderá ser posteriormente otimizada, sendo adequada a condi- ções marginais que se modificam.

' 8 - Além disso, a invenção abrange um forno de cuba, especialmen- te alto-fornos, forno de cúpula, fornos Imperial-Smelter ou fornos de queima de lixo e apresentam um conjunto para a alimentação de uma região superi- or do alto-forno com matérias-primas e ao menos uma abertura de alimenta- ção inferior para a introdução de um gás de tratamento em uma região infe- rior do forno de cuba, para que uma parte das matérias-primas, mediante influência da atmosfera reinante no interior do forno de cuba, possa ser fun- dida e/ou ao menos parcialmente reduzida. Além disso, está previsto um conjunto de comando que está regulado de tal maneira que as grandezas operacionais, pressão p;, e/ou corrente volumétrica V, do gás de tratamento, . sofram uma variação dentro do espaço de tempo de < 40 s, especialmente < : 20 s, preferencialmente < 5 s e especialmente preferido < 1 s. De acordo com a invenção, ao menos uma abertura adicional, distanciada da abertura de introdução inferior, para a introdução de um gás adicional, está prevista, - 15 estando previsto um conjunto de comando adicional, regulado de tal maneira que as grandezas operacionais, pressão p, e/ou corrente volumétrica V, do gás adicional, sejam ao menos temporariamente variadas, e/ou uma linha de gás de fornada, unida com o interior do forno de cuba estaria prevista para a eliminação de produtos reacionais gasosos, como gás de fornada, sendo que está previsto um conjunto de comando de fornada, regulado de tal ma- neira que as grandezas operacionais, pressão p; e/ou corrente volumétrica V;3 do gás de fornada, sejam ao menos parcialmente variadas. A variação das grandezas operacionais do gás adicional e/ou do gás de fornada verifi- ca-se de acordo com a invenção de tal modo que no interior do forno de cu- baaumentaao menos parcialmente a pressão p; e/ou a corrente volumétrica V1. O forno de cuba se adéqua especialmente para o processo já acima descrito.

Preferencialmente, o forno de cuba é configurado e ampliado como será aqui explicitado com base no processo.

Tendo em vista que com o auxílio dos conjuntos de comando, as alterações da pressão e/ou do fluxo volumétrico dos gases introduzidos no interior do forno de cuba podem sobrepor-se de tal maneira que a pressão

- 9 e/ou a corrente volumétrica no interior do forno de cuba se somam ao menos parcialmente, é conseguido um aprimoramento da eficácia do forno de cuba. Supõe-se que pelos picos de pressão e/ou corrente volumétrica a movimen- tação do gás de tratamento apresenta partes maiores de um movimento em ziguezague, com o que será aprimorada a transgaseificação. No resultado, isto faz com que o gás de tratamento possa reagir de forma mais plena, de maneira com menor volume de gás de tratamento, torna-se possível fundir maior volume de material e/ou reduzir. Em seguida, a invenção será explicitada com base em exemplos deexecução preferidos. As figuras mostram: - a figura 1: vista lateral esquemática de um forno de cuba de a- . cordo com a invenção e a figura 2: vista lateral esquemática de um forno de cuba de a- cordo com a invenção em uma outra forma de realização.

O forno de cuba 10 apresentado na figura 1 apresenta um corpo de forno de cuba 12, essencialmente tubular que, em linha gerais, pode ser separado em uma terça-parte superior 14, uma terça-parte central 16 e uma outra terça-parte inferior 18. Na parte inferior 18 segue-se um coletor 20 que acolhe o material alimentado através de uma chapeleta 22 na terça-parte superior 14, em estado fundido, liberando através de um escoamento 24.

Através de uma linha alimentadora 26, gás de tratamento será conduzido para uma linha anelar 28 inferior, intercalada para os bocais 30 inferiores e modulam o gás de tratamento, dinamicamente através de uma abertura de admissão inferior 32, fazendo a introdução do material no interior 34doreatorde cuba 10. Próximo das aberturas de entrada de admissão 32 forma-se uma zona reacional designada como "raceway" ou zona de turbi- lhonamento que abrange uma zona "designada inativa" 36 de reduzida reati- vidade na região inferior. Entre a linha adutora 26 e a abertura de introdução 32 está intercalado um conjunto de comando 38, o qual está regulado de tal maneira que as grandezas operacionais, pressão p, e/ou corrente volumétri- ca V, do gás de tratamento, sofram uma redução dentro do espaço de tem- po de <€ 40 s, especialmente < 20 s, preferencialmente < 5 s e especialmente

- 10 preferido < 1 s. O conjunto de comando 38 pode comparadamente funcionar semelhante a um fole de sopro operado rapidamente.

De modo comparável para introdução de um gás de tratamento na terça-parte inferior 18, poderá ser alimentado na parte central 16 e/ou na parte superior 14 onde poderá ser adicionado, a fim de que através de uma variação das grandezas operacionais, pressão p? e/ou corrente volumétrica V>, o gás adicional ao menos temporariamente alcance no interior 34 do for- no de cuba 10 uma adição das pressões p, e p2 e/ou das correntes volumé- tricas V, e V2. Pelos picos de pressão e/ou de volume que podem ser alcan- çados,o espaço neutro 36 pode ser nitidamente reduzido, com o que será . aprimorado o grau de eficácia do forno de cuba 10.

. No exemplo de execução representado, o gás adicional será in- troduzido dinamicamente modulado com o auxílio de bocais 40 superiores, através das aberturas adicionais 42 para o interior 34 do forno de cuba 10. À distância d das aberturas adicionais 42 para com as aberturas de introdução inferiores 32 é no exemplo de execução mostrada essencialmente, aproxi- madamente 80% da distância h entre a abertura de introdução 32 inferior e uma abertura de saída superior 44 que pode ser fechada pela chapeleta 22, pertencente ao forno de cuba 10. O corpo do forno de cuba 12 pode essen- cialmente estar configurado para um eixo simétrico 46, essencialmente com simetria rotativa.

No exemplo de execução representado, os bocais 42 superiores estão unidos através de uma linha anelar 48 superior com a linha adutora 26, de maneira que como gás adicional pode ser utilizado gás de tratamento ouaomenos poderá ser misturado. Além disso, através de uma linha de for- nada 50, que desemboca na região da abertura de escoamento superior 44, poderá ser introduzido gás de fornada no gás adicional, podendo ao menos ser com ele misturado. Entre a linha adutora 26, ou seja, a linha de formada 50, e a abertura adicional 42, está previsto um conjunto de comando adicio- nal52,de tal modo configurado que as grandezas de operação, pressão p2 e/ou corrente volumétrica V, do gás adicional, ao menos temporariamente sejam variadas de tal maneira que no interior 34 do forno de cuba 10 se so-

- 11 mem ao menos parcialmente as pressões p; e p2z &/ou as correntes volumé- tricas V, e Vo. Podem estar previstas válvulas de repercussão não mostra- das, as quais, por exemplo, evitam um fluxo de curto-circuito da região infe- rior 18 para a região superior 14 no corpo do forno de cuba 12.

No forno de cuba, representado na figura 2, comparado com o forno de cuba 10 representado na figura 1, a sobreposição das alterações de pressão e/ou da corrente volumétrica, ao invés do gás adicional, serão con- seguidas com o auxílio de gás de fornada. Para tanto, ao menos uma linha de fornada 50, prevista no exemplo de execução mais do que uma única vez, para subdividir a corrente volumétrica a ser escoada, apresenta um con- : junto de comando de fornada 54, a fim de variar temporariamente ao menos . as grandezas operacionais de pressão p; e/ou corrente volumétrica V3 que reinam um pouco antes da linha de fornada 50, produzindo a sua variação recíproca temporária, de tal maneira que no interior 34 do forno de cuba 10, a pressão p, e/ou a corrente volumétrica V, aumentem ao menos parcial- mente. Para tanto, o conjunto de comando de fornada pode fechar a linha de gás de fornada 50, por exemplo, com o auxílio de chapeletas de estrangula- mento por curto espaço de tempo, ao menos parcialmente, de maneira que seja regulada uma pressão de recalque maior que será novamente neutrali- zada pela subsequente abertura da linha de gás de fornada 50, antes que seja transposta uma pressão global admissível.

No exemplo de execução demonstrado, o gás de fornada será eliminado na parte superior, isto é, pela abertura de saída 44 superior do corpo do forno de cuba 12 para as linhas de gás de fornada 50. Para tanto, em uma região superior 56, uma tampa 58 está unida com o corpo do forno de cuba 12, com o qual estão unidas também as linhas de gás de fornada

50. A capa 58 apresenta adicionalmente um conjunto de alimentação 60 que pode ser fechado com a chapeleta 22, através do qual matérias-primas são alimentadas no interior 34 do forno de cuba 10, a fim de que no interior 34 do fornode cuba 10 passem a descer. Pelo gás de tratamento alimentado pelos bocais 30 resulta uma zona reacional 62, essencialmente anelar, designada como "Raceway" que está prevista ao redor da zona neutra 36.

: 12 .

De modo essencialmente preferido, as formas de realização descritas nas figuras 1 e 2 serão combinadas entre si, de maneira que tanto o gás adicional alimentado como também o gás de fornada eliminado sejam dinamicamente modulados, a fim de que pela sobreposição das condições de pressão e/ou corrente volumétrica, ao menos parcialmente, seja alcança- do um aumento ao menos parcialmente da pressão e/ou da corrente volumé- trica no interior 34 do forno de cuba. Em caráter adicional, o gás de fornada já modulado poderá ser alimentado para o gás adicional, com o que resultam outras vibrações sobrepostas e também podem se acumular em forma de ressonância para induzir picos adicionais de pressão e/ou de volume.

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Claims

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REIVINDICAÇÕES STEecttos: 1. Processo para operar um forno de cuba (10), em que uma região superior (14) do forno de cuba (10) é carregada com matérias primas, as quais descem no interior do forno de cuba sob a influência da gravidade, em que uma parte das matérias primas, é fundida e/ou pelo menos parcial- HH mente reduzida sob o efeito da atmosfera reinante dentro do forno de cuba e em uma região inferior (18) do forno de cuba (10) pelo menos através de uma abertura de admissão inferior (32) é admitido um gás de tratamento e influencia pelo menos parcialmente a atmosfera reinante dentro do forno de cuba (10), em que a admissão do gás de tratamento é modulada dinamica- mente de um modo tal que, durante a modulação as variáveis operacionais pressão p; e/ou vazão volumétrica V,, pelo menos ocasionalmente são va- riadas dentro de um espaço de tempo de £ 40 s, mais preferivelmente < 20 s, preferivelmente < 5 s e particularmente preferido < 1 s, caracterizado pelo fato de que pelo menos através de uma abertura de adição (42), distanciada em relação à abertura de admissão inferior (32), é admitido um gás de adi- ção, cujas variáveis operacionais, pressão p? e/ou vazão volumétrica V2, pe- lo menos temporariamente são de tal modo variadas que no interior (34) do fornode cuba (10) a pressão p, e/ou a vazão volumétrica V, são pelo menos parcialmente aumentadas, e/ou através de uma linha de gás de forno de cu- ba (50), para a descarga de produtos gasosos de reação conectada com o interior (34) do forno de cuba (10), um gás de forno de cuba é descarregado, cujas variáveis operacionais, pressão p3 e/ou vazão volumétrica V3, são va- riadas pelo menos ocasionalmente de tal modo que no interior (34) do forno de cuba (10) a pressão p, e/ou a vazão volumétrica V, são aumentadas pe- lo menos parcialmente.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a admissão do gás de adição e/ou a descarga do gás de forno de cuba são de tal modo dinamicamente moduladas que durante a modulação as variáveis operacionais, pressão p2 e/ou vazão volumétrica V, e/ou pressão p; e/ou vazão volumétrica V3, são variadas pelo menos parci-

. 2 b õ almente dentro do espaço de tempo de < 40 s, mais preferivelmente < 20 s, ae preferencialmente < 5s e, particularmente preferido < 1 s.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracteriza- do pelo fato de que para uma distância d entre a abertura de admissão infe- rior(32)ea abertura de adição (42) com base em uma altura h entre a aber- tura de admissão inferior (32) e uma abertura de saída superior (44) do forno de cuba (10), 0,1 < d/h £ 1,0, mais preferivelmente 0,25 < d/h < 1,0, prefe- rencialmente 0,5 < d/h < 1,0, particularmente preferido 0,75 < d/h < 1,0e a- inda mais preferido 0,9 < d/h s 1,0.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a modulação do gás de tratamento e/ou do gás de adição, e/ou do gás de forno de cuba acontece quase periodica- mente, particularmente periodicamente, preferencialmente harmonicamente, em que para a duração de período aplica-se T 40 s = T > 680 ms, mais prefe- rivelmente 20 s > T > 100 ms, e preferencialmente 10 s > T > 0,5 s e particu- larmente preferido 58>T>0,7s.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a modulação do gás de tratamento e/ou do gás de adição, e/ou do gás de forno de cuba acontece de modo em forma de pulsos, em que se aplica para uma largura de pulso o de um pulso 5s > 0 21ms, mais preferivelmente 0,7 s > o > 25 ms, preferivelmente 0,1 s>o > 30 ms, particularmente preferido 55 ms = o > 35 ms.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que as pressões p,; e/ou p2, e/ou p3, e/ou as vazões volumétricas V, e/ou V2, e/ou V3; são de tal modo variadas que dentro do forno de cuba, surge uma oscilação superposta com uma diferença de fase o de -n/2 < o < 7/2, mais preferivelmente -n/4 < o € n/4 e preferencial- mente o = O + 7/90.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o gás de adição compreende gás de tra- tamento e/ou um gás de forno de cuba saindo em uma extremidade superior (44) no forno de cuba (10).
às 3 v : 8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2 7, caracterizado pelo fato de que a amplitude das pressões p, e/ou p2 e/ou p3 e/ou das vazões volumétricas V; e/ou V> e/ou V3, com base no valor mé- : dio que atinge de 10% - 1000%, mais preferivelmente 10% - 400%, prefe- rencialmente 10% - 200% e particularmente preferido 10% - 100%.
9. Forno de cuba, mais preferivelmente alto-forno, forno de cú- pula, forno “imperial smelter" ou forno para incineração de resíduos, particu- larmente operável por um processo como definido em qualquer uma das rei- vindicações 1 a 8, com um dispositivo (60) para carregar uma região superi- or(14)do forno de cuba (10) com matérias primas, pelo menos uma abertu- ra de admissão inferior (32) para a admissão de um gás de tratamento em uma região inferior (18) do forno de cuba (10), a fim de fundir e/ou pelo menos parcialmente reduzir uma parte das matérias primas sob o efeito da atmosfera reinante dentro do forno de cuba (10) e um dispositivo de controle (38) que é ajustado de tal modo que as variáveis operacionais, pressão p, e/ou vazão volumétrica V, do gás de tratamento, sejam submetidas a uma variação dentro de um espaço de tempo de < 40s, mais preferivelmente < 20s, preferencialmente < 5 s e particularmente preferível < 1s, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma abertura de adição (42), distanciada em relação à abertura de admissão inferior (32), é provida para a admissão de um gás de adição, em que o dispositivo de controle de adição (52) é provido o qual é ajustado de tal modo que as variáveis operacionais, pressão p2, e/ou vazão volumétrica V, do gás de adição, pelo menos às vezes sejam de tal modo variadas que no interior (34) o forno de cuba (10) aumente pelo menos par- cialmente a pressão p; e/ou a vazão volumétrica V, e/ou uma linha de gás de fornada (50), para a descarga dos produtos gasosos de reação como o gás de forno de cuba, conectada com o interior (34) do forno de cuba (10), em que um dispositivo de controle de forno de cuba (54) é provido e ajusta- do de talmodo que as variáveis operacionais, pressão p; e/ou vazão volu- métrica V3 dos gases de forno de cuba, pelo menos ocasionalmente sejam de tal modo variadas que no interior (34) o forno de cuba (10) pelo menos í: 4 ' parcialmente a pressão p; e/ou a vazão volumétrica V, sejam aumentadas EO através de uma linha de gás de forno de cuba (50) para a descarga de pro- dutos gasosos de reação conectada com o interior (34) do forno de cuba (10), um gás de forno de cuba é descarregado cujas variáveis de operação pressão p, e/ou a vazão volumétrica V, são variadas pelo menos ocasional- mente de modo tal que o interior (34) do forno de cuba (10) a pressão p; e/ou a vazão volumétrica V, sejam pelo menos parcialmente aumentadas.
10. Forno de cuba de acordo com a reivindicação 9, caracteri- zado pelo fato de que para uma distância d, entre a abertura de admissão inferior (32) e a abertura de adição (42), com base em uma altura h, entre a abertura de admissão inferior (32) e uma abertura de saída superior (44) do forno de cuba (10), aplicam-se 0,1 < d/h < 1,0, particularmente 0,25 < d/h < 1,0, preferencialmente 0,5 < d/h < 1,0, particularmente preferido 0,75 < d/h < 1,0 e ainda mais preferido 0,9 < d/h < 1,0.
11. Forno de cuba de acordo com a reivindicação 9 ou 10, ca- racterizado pelo fato de que uma abertura de saída superior (44) do forno de cuba (10), é conectado com a abertura de adição (42) através da linha de gás de forno de cuba (50) para retorno do gás de forno de cuba.
12. Forno de cuba de acordo com qualquer uma das reivindica- ções9a11,caracterizado pelo fato de que um tubo de imersão é provido o qual é imerso no interior (34) dos fornos de cuba (10) em uma altura defini- da dos fornos de cuba (10) e forma a abertura de adição (42).

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