BRPI1014357B1

BRPI1014357B1 - "LOADING METHOD OF A LOAD IN A HIGH-OVEN"

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Publication number: BRPI1014357B1
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Publication date: 2017-06-20

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RELATÓRIO DESCRITIVODESCRIPTIVE REPORT

Pedido de patente de invenção para “MÉTODO DE ALIMENTAÇÃO DE UMA CARGA EM UM ALTO-FORNO” Campo Técnico A presente invenção se refere, geralmente, a um método de alimentação de carga em um alto-fomo, em particular em um alto-fomo com reciclagem de gás de topo.Technical Field The present invention generally relates to a method of feeding a blast furnace, in particular a blast furnace with a top gas recycling.

Estado da Técnica Uma carga, também referida como material de carga, é alimentada em um alto-fomo por um dispositivo de carregamento disposto sobre o alto-fomo. Este dispositivo de carregamento compreende, geralmente, um ou mais funis de material para receber temporariamente a carga. Os funis de material são também utilizados para pesar a carga contida nestes e, desta forma, controlar a quantidade de carga alimentada no alto-fomo.State of the Art A load, also referred to as a load material, is fed into a blast furnace by a loading device disposed on the blast furnace. This loading device generally comprises one or more funnels of material for temporarily receiving the load. Material hoppers are also used to weigh the load contained therein and thereby control the amount of charge fed into the blast furnace.

Durante o preenchimento do funil de material, este deve estar em pressão atmosférica. Entretanto, quando a carga é alimentada no alto-fomo, o funil de material deve estar na pressão do alto-fomo. Desta forma, o funil de material deve ser pressurizado antes que a carga seja transferida do funil de material para o alto-fomo.When filling the material funnel it must be at atmospheric pressure. However, when the load is fed into the blast furnace, the material funnel must be at the blast furnace pressure. Thus, the material funnel must be pressurized before the load is transferred from the material funnel to the blast furnace.

Esta pressurização é, geralmente, executada com a alimentação do gás de topo semi limpo no funil de material, como mostrado na Fig. 1, e descrito entre outras em LU 73752. O alto-forno 10 compreende uma tubulação 12 para recuperar gás de topo de uma seção de topo do alto-fomo. O gás de topo recuperado é alimentado por um estágio de limpeza primário 14 e um estágio de limpeza secundário 16 antes que ele seja secado em uma unidade de secagem 18 e alimentado em um circuito de gás 20. O estágio de limpeza secundário 16 compreende um estágio de resfriamento e pré-lavagem primário 22 e um estágio de purificação subsequente 24 em que o gás é expandido. O gás semi limpo é extraído após a pré-lavagem primária e o estágio de resfriamento 22 e alimentado em uma câmera do funil de um funil de material 26 para pressurizar este último. Antes do estágio de purificação 24, o gás de topo permanece com uma pressão relativamente alta, devendo, porém, ser comprimido até uma pressão ligeiramente acima da pressão do alto-fomo.This pressurization is generally performed by feeding the semi-clean butt gas into the material hopper as shown in Fig. 1 and described among others in LU 73752. The blast furnace 10 comprises a pipe 12 for recovering butt gas. of a top section of the blast furnace. The recovered top gas is fed by a primary cleaning stage 14 and a secondary cleaning stage 16 before it is dried in a drying unit 18 and fed into a gas circuit 20. Secondary cleaning stage 16 comprises a stage cooling and primary prewash 22 and a subsequent purification stage 24 wherein the gas is expanded. Semi-cleaned gas is extracted after the primary prewash and cooling stage 22 and fed into a funnel chamber of a material funnel 26 to pressurize the latter. Prior to purification stage 24, the top gas remains at a relatively high pressure but should be compressed to a pressure slightly above the blast furnace pressure.

Durante o preenchimento do funil de material, o ar é direcionado para a câmera do funil. Quando o funil de material é selado antes da pressurização, o ar fica preso na câmera do funil. A alimentação do gás semi limpo na câmera do funil forma uma mistura de gás compreendendo 02 da pressão atmosférica e gases combustíveis CO e H2. Em alguns casos, a mistura de gás pode, ocasionalmente, levar a pequenas deflagrações causadas pela carga impactante no funil. Estas deflagrações devem, no entanto, ser evitadas, pois podem danificar o funil de material.While filling the material funnel, air is directed to the funnel chamber. When the material funnel is sealed prior to pressurization, air is trapped in the funnel chamber. The semi-clean gas feed into the funnel chamber forms a gas mixture comprising 02 of atmospheric pressure and CO and H2 combustible gases. In some cases, gas mixing may occasionally lead to minor outbreaks caused by the impacting charge on the funnel. These outbreaks should, however, be avoided as they may damage the material funnel.

Em alguns casos, em particular em instalações com concentrações de CO e H2 mais elevadas, o risco destas deflagrações é aumentado. Este é, em particular, o caso das instalações de recirculação do gás de topo em que o gás de topo é tratado e um gás rico em CO e H2 é realimentado no alto-fomo pelo sistema de ventaneiras. Isto leva, inevitavelmente, a uma concentração mais alta de CO e H2 no funil de material e, como consequência, a um maior risco de deflagrações. O risco de deflagrações é também aumentado caso o gás natural seja injetado em quantidades elevadas.In some cases, particularly in installations with higher CO and H2 concentrations, the risk of these outbreaks is increased. This is, in particular, the case for top gas recirculation facilities where the top gas is treated and a CO and H2 rich gas is fed back into the blast furnace by the vent system. This inevitably leads to a higher concentration of CO and H2 in the material funnel and, as a consequence, a higher risk of outbreaks. The risk of outbreaks is also increased if natural gas is injected in large quantities.

Deve ser também observado que, nos últimos anos, vem-se tentando reduzir as emissões de C02 dos altos-fomos, de modo a contribuir mundialmente com a redução geral das emissões de C02. Portanto, tem-se dado mais ênfase às instalações de recirculação do gás de topo em que o gás de topo do alto-forno é alimentado em uma unidade de remoção de C02 em que o conteúdo de CO2 no gás de topo é reduzido, isto é, pela Adsorção do Balanço da Pressão (PSA) ou Adsorção do Balanço da Pressão do Vácuo (VPSA), como, por exemplo, mostrado em US 6.478.841. As instalações de PSA/VPSA produzem uma primeira corrente de gás que é rica em CO e H2 e uma segunda corrente de gás rica em C02 e H20. A primeira corrente de gás pode ser utilizada como gás de redução e re-injetada no alto-fomo. A segunda corrente de gás é removida da instalação e descartada. Este descarte consiste, controversamente, no bombeamento de gás rico em C02 em bolsões subterrâneos de armazenagem.It should also be noted that, in recent years, attempts have been made to reduce CO2 emissions from the high-carbon so as to contribute globally to the overall reduction in CO2 emissions. Therefore, more emphasis has been placed on top gas recirculation facilities where the blast furnace top gas is fed into a CO2 removal unit where the CO2 content in the top gas is reduced, ie , by Pressure Balance Adsorption (PSA) or Vacuum Pressure Balance Adsorption (VPSA), as, for example, shown in US 6,478,841. The PSA / VPSA facility produces a first gas stream that is rich in CO and H2 and a second gas stream rich in CO2 and H20. The first gas stream can be used as reducing gas and re-injected into the blast furnace. The second gas stream is removed from the facility and discarded. This disposal controversially consists of pumping CO2-rich gas into underground storage pockets.

Faz-se necessário apresentar um método melhorado de alimentação de carga em um alto-forno, evitando deflagrações ao mesmo tempo, particularmente em razão de que as instalações de recirculação do gás de topo vêm se tornando cada vez mais populares.It is necessary to present an improved method of feeding cargo into a blast furnace while avoiding outbreaks at the same time, particularly as top gas recirculation facilities are becoming increasingly popular.

Problema Técnico A presente invenção, portanto, tem como objetivo apresentar um método melhorado de alimentação de carga em um alto-fomo. Este objetivo é alcançado pelo método como descrito aqui.Technical Problem The present invention, therefore, aims to provide an improved method of feeding a blast furnace. This goal is achieved by the method as described here.

Descrição Geral da Invenção A presente invenção propõe um método de alimentação de carga em um alto-fomo, em que o método compreende a apresentação de um dispositivo de carregamento que tem, pelo menos, um funil de material, o funil de material compreendendo uma câmera do funil, uma abertura de entrada de material para alimentação de uma carga na câmera do funil e uma abertura de descarga de material para alimentação de uma carga da câmera do funil no alto-fomo; a abertura de entrada de material tendo uma válvula com vedação de entrada associada para abrir e fechar a abertura de entrada de material e a abertura de descarga de material tendo uma válvula de descarga de material associada para abrir e fechar a abertura de descarga de material. O método também compreende a abertura da abertura de entrada de material e o fechamento da abertura de descarga de material; alimentação de uma carga na câmera do funil pela abertura de entrada de material; fechamento da válvula com vedação de entrada; pressurização da câmera do funil com alimentação do gás de pressurização na câmera do funil; e abertura da válvula de descarga de material e alimentação da carga da câmera do funil no alto-fomo. De acordo com um aspecto importante da invenção, o método também compreende a alimentação de uma quantidade predeterminada de gás de descarga pela câmera do funil antes da pressurização da câmera do funil em que o gás de descarga compreende, pelo menos, 75% de dióxido de carbono.General Description of the Invention The present invention proposes a method of feeding a blast furnace, wherein the method comprises presenting a loading device having at least one material funnel, the material funnel comprising a camera from the funnel, a material inlet opening for feeding a load into the funnel chamber and a material discharge opening for feeding a funnel camera load into the blast furnace; the material inlet port having an associated inlet seal valve for opening and closing the material inlet port and the material inlet port having an associated material inlet port for opening and closing the material inlet port. The method also comprises opening the material inlet opening and closing the material discharge opening; feeding a load into the hopper chamber through the material inlet opening; valve closure with inlet seal; funnel chamber pressurization with pressurizing gas feed into the funnel chamber; and opening the material discharge valve and feeding the funnel chamber load into the blast furnace. According to an important aspect of the invention, the method also comprises feeding a predetermined amount of exhaust gas into the funnel chamber prior to pressurizing the funnel chamber wherein the exhaust gas comprises at least 75% carbon dioxide. carbon.

Ao alimentar uma quantidade predeterminada de CO2, contendo gás de descarga pela câmera do funil antes da pressurização, o oxigênio que pode estar contido na câmera do funil é empurrado pelo gás de descarga. Consequentemente, quando a câmera do funil é pressurizada, ela é livre de oxigênio, e a presença de CO, mesmo em quantidades mais elevadas, não pode levar a deflagrações. Deve ser observado que, para descarregar a câmera do funil, o gás de descarga não necessita ter pressão elevada, razão pela qual não é necessário excesso de energia para pressurizar o gás de descarga.By feeding a predetermined amount of CO2 containing exhaust gas into the funnel chamber prior to pressurization, oxygen that may be contained in the funnel chamber is pushed in by the exhaust gas. Consequently, when the funnel chamber is pressurized, it is oxygen free, and the presence of CO, even in higher quantities, cannot lead to outbreaks. It should be noted that to discharge the funnel chamber, the exhaust gas does not need to have high pressure, which is why no excess energy is required to pressurize the exhaust gas.

Preferivelmente, a quantidade pré-determinada do gás de descarga é até três vezes o volume da câmera do funil, garantindo que todo ar tenha sido evacuado da câmera do funil. O funil de material pode compreender uma entrada de gás com uma válvula de entrada de gás associada e uma saída de gás com uma válvula de saída de gás associada. O método compreende, preferivelmente, o fechamento da válvula com vedação de entrada e a abertura da válvula de saída de gás antes de abrir a válvula de entrada de gás, permitindo que uma quantidade predeterminada do gás de descarga flua pela câmera do funil e escape via saída de gás antes do fechamento da válvula de saída de gás e da pressurização da câmera do funil. Isto permite que a câmera do funil seja tenha o ar descarregado antes de ser pressurizada. A saída de gás também permite que o gás de descarga seja alimentado em uma linha de evacuação de gás para reciclagem ou descarte deste.Preferably, the predetermined amount of exhaust gas is up to three times the volume of the funnel chamber, ensuring that all air has been evacuated from the funnel chamber. The material funnel may comprise a gas inlet with an associated gas inlet valve and a gas outlet with an associated gas outlet valve. The method preferably comprises closing the inlet sealed valve and opening the gas outlet valve prior to opening the gas inlet, allowing a predetermined amount of the exhaust gas to flow through the funnel chamber and escape via gas outlet before closing the gas outlet valve and pressurizing the funnel chamber. This allows the funnel chamber to have air discharged before being pressurized. The gas outlet also allows the exhaust gas to be fed into a gas evacuation line for recycling or disposal.

De acordo com uma modalidade da presente invenção, o gás de descarga é recebido de uma instalação compreendendo um processo de combustão. O gás de descarga pode, por exemplo, ser um gás de escape recebido de um gerador. Estes gases de escape compreendem, geralmente, uma alta concentração de C02 e estão prontamente disponíveis nas instalações de alto-forno.According to one embodiment of the present invention, the exhaust gas is received from an installation comprising a combustion process. The exhaust gas may, for example, be an exhaust gas received from a generator. These exhaust gases generally comprise a high CO 2 concentration and are readily available in blast furnace installations.

De acordo com uma modalidade da presente invenção, o gás de descarga é recebido de uma unidade de remoção de C02, a unidade de remoção de C02 que extrai dióxido de carbono contendo gás de um gás de topo recuperado do alto-forno. O uso de C02 de uma unidade de remoção de C02, como gás de descarga, permite que a câmera do funil seja preenchida com um gás não combustível que está prontamente disponível em instalações de recirculação do gás de topo. Na verdade, o C02 deve ser removido do gás de topo recuperado antes de ser reutilizado. Ao invés de descartar o C02 removido, ele pode, neste momento, ser utilizado para descarregar a câmera do funil do funil de material.According to one embodiment of the present invention, the exhaust gas is received from a CO2 removal unit, the carbon dioxide-containing carbon dioxide removal unit of a top gas recovered from the blast furnace. The use of CO2 from a CO2 removal unit as a discharge gas allows the funnel chamber to be filled with a non-combustible gas that is readily available in top gas recirculation facilities. In fact, CO2 must be removed from the recovered top gas before being reused. Instead of discarding the removed CO2, it can now be used to unload the hopper camera from the material hopper.

Preferivelmente, o dióxido de carbono é removido do gás de topo recuperado pela Adsorção do Balanço da Pressão ou Adsorção do Balanço da Pressão do Vácuo.Preferably, carbon dioxide is removed from the top gas recovered by Pressure Balance Adsorption or Vacuum Pressure Balance Adsorption.

Preferivelmente, o gás de descarga é alimentado por uma unidade de reforço e tanque-tampão antes de ser alimentada na câmera do funil, em particular, caso o gás de descarga não seja pressurizado ou não seja pressurizado de modo suficiente.Preferably, the exhaust gas is fed by a booster unit and buffer tank before being fed into the funnel chamber, in particular if the exhaust gas is not pressurized or not sufficiently pressurized.

De acordo com uma modalidade da presente invenção, após a alimentação da quantidade predeterminada do gás de descarga pela câmera do funil, a câmera do funil é selada e pressurizada com a alimentação posterior do gás de descarga como gás de pressurização na câmera do funil. Após descarregar a câmera do funil, esta pode ser pressurizada com uma maior alimentação do gás de descarga na câmera do funil. Visto que todo ar foi evacuado da câmera do funil, as deflagrações podem ser evitadas, mesmo na presença de CO na câmera do funil. Deve ser observado também que, caso a câmera do funil seja pressurizada com o uso do gás de descarga, é possível um menor rigor com relação ao volume da descarga. Na verdade, como o gás de descarga é um gás não combustível, ele não reage com ο O2 que pode persistir na câmera do funil por onde as deflagrações podem ser evitadas.According to one embodiment of the present invention, after feeding the predetermined amount of the exhaust gas by the funnel chamber, the funnel chamber is sealed and pressurized with the subsequent supply of the exhaust gas as pressurizing gas in the funnel chamber. After discharging the funnel chamber, the funnel chamber can be pressurized with a larger discharge gas supply to the funnel chamber. Since all air has been evacuated from the funnel chamber, deflagrations can be prevented even in the presence of CO in the funnel chamber. It should also be noted that if the funnel chamber is pressurized with the use of the exhaust gas, less stringency with respect to the discharge volume is possible. In fact, as the exhaust gas is a non-combustible gas, it does not react with ο O2 which can persist in the funnel chamber where deflagrations can be avoided.

De acordo com outra modalidade da presente invenção, após a alimentação da quantidade predeterminada do gás de descarga pela câmera do funil, a câmera do funil é selada e pressurizada com a alimentação do gás de topo semi limpo como gás de pressurização na câmera do funil. Visto que todo ar foi evacuado da câmera do funil, as deflagrações podem ser evitadas, mesmo na presença de CO na câmera do funil. Devido à ausência de 02, o gás semi limpo, que pode ser um gás combustível, pode ser alimentado na câmera do funil sem causar deflagrações. Isto é particularmente vantajoso, pois o gás semi limpo continua a ser r pressurizado durante a existência do estágio de limpeza secundário. E, portanto, desnecessário, empregar excesso de energia para aumentar a pressão do gás de pressurização.According to another embodiment of the present invention, after feeding the predetermined amount of exhaust gas by the funnel chamber, the funnel chamber is sealed and pressurized with the semi-clean top gas feed as pressurizing gas in the funnel chamber. Since all air has been evacuated from the funnel chamber, deflagrations can be prevented even in the presence of CO in the funnel chamber. Due to the absence of 02, the semi-clean gas, which may be a combustible gas, can be fed into the funnel chamber without causing outbursts. This is particularly advantageous as the semi-clean gas continues to be pressurized during the secondary cleaning stage. It is therefore unnecessary to employ excess energy to increase the pressure of the pressurizing gas.

Preferivelmente, 0 gás de topo semi limpo é extraído do gás de topo recuperado do alto-fomo após ter passado pelo estágio de limpeza primário para produzir, parcialmente, gás de topo limpo por uma primeira etapa do estágio de limpeza secundário para produzir um gás de topo semi limpo. A limpeza do gás de topo recuperado pode compreender a alimentação do gás de topo recuperado por um estágio de limpeza primário, geralmente um estágio de limpeza a seco, para produzir, parcialmente, um gás de topo limpo; alimentação do gás de topo limpo parcialmente por um estágio de limpeza secundário, geralmente um estágio de limpeza úmida, para produzir um gás de topo limpo; e alimentação do gás de topo limpo por um estágio de secagem para secar o gás de topo limpo. Deve ser observado que, ao invés do estágio de limpeza úmida, pode ser apresentado um estágio de limpeza a seco posterior. O estágio de limpeza secundário pode compreender uma primeira etapa em que o gás de topo parcialmente limpo é pré-lavado e resfriado para produzir gás semi limpo; e uma segunda etapa em que o gás de topo parcialmente limpo é, posteriormente, lavado e expandido.Preferably, the semi-clean top gas is extracted from the recovered top gas from the blast furnace after it has passed through the primary cleaning stage to partially produce clean top gas by a first step of the secondary cleaning stage to produce a blast gas. Semi clean top. Cleaning of recovered top gas may comprise feeding the recovered top gas by a primary cleaning stage, generally a dry cleaning stage, to partially produce a clean top gas; feeding the cleaned top gas partially by a secondary cleaning stage, usually a wet cleaning stage, to produce a clean top gas; and feeding the clean top gas through a drying stage to dry the clean top gas. It should be noted that instead of the wet cleaning stage, a later dry cleaning stage may be presented. The secondary cleaning stage may comprise a first step wherein the partially cleaned butt gas is prewashed and cooled to produce semi-clean gas; and a second step wherein the partially cleaned butt gas is subsequently washed and expanded.

Vantajosamente, o gás de topo recuperado é, após a remoção do dióxido de carbono deste, realimentado no forno como gás de redução. O gás recuperado da câmera do funil pode ser reciclado e, de acordo com várias modalidades da invenção, ser alimentado no estágio de limpeza secundário; e/ou ser alimentado em um sistema de despoeiramento para fundição; e/ou ser alimentado em uma porção do dióxido de carbono recuperado não utilizado como gás de descarga, isto é, em um circuito de CO2. Preferivelmente, o gás recuperado da câmera do funil é alimentado por uma disposição de filtro antes de ser alimentado na porção do dióxido de carbono recuperado não utilizado como gás de descarga. O dispositivo de carregamento da presente invenção pode ser to tipo Bell Less Top, não sendo, porém, limitado a este.Advantageously, the recovered top gas is, after removal of carbon dioxide thereof, fed back into the furnace as a reducing gas. Gas recovered from the funnel chamber may be recycled and, according to various embodiments of the invention, fed into the secondary cleaning stage; and / or be fed into a foundry dedusting system; and / or be fed into a portion of the recovered carbon dioxide not used as a exhaust gas, that is, in a CO2 circuit. Preferably, the gas recovered from the funnel chamber is fed by a filter arrangement prior to being fed into the portion of the recovered carbon dioxide not used as the exhaust gas. The charging device of the present invention may be of the Bell Less Top type but is not limited to it.

Breve Descrição dos Desenhos As modalidades preferidas da invenção são descritas a seguir, por meio de exemplo, com referência aos desenhos em anexo, em que: a Fig. 1 é uma vista esquemática de uma instalação de alto-fomo, de acordo com o estado da técnica, compreendendo um alto-fomo e uma instalação de limpeza do gás de topo; a Fig. 2 é uma vista esquemática de uma instalação de alto-fomo, de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção, compreendendo um alto-fomo e uma instalação de reciclagem do gás de topo; a Fig. 3 é uma vista esquemática de uma instalação de alto-fomo de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção; e a Fig. 4 é uma vista esquemática de uma instalação de alto-fomo de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Preferred embodiments of the invention are described below, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 is a schematic view of a blast furnace according to condition of the art, comprising a blast furnace and a top gas cleaning facility; Fig. 2 is a schematic view of a blast furnace installation according to a first embodiment of the present invention comprising a blast furnace and a top gas recycling facility; Fig. 3 is a schematic view of a blast furnace installation according to a second embodiment of the present invention; and Fig. 4 is a schematic view of a blast furnace installation according to a third embodiment of the present invention.

Descrição de Modalidades Preferidas A Figura 1 mostra, geralmente, uma instalação de alto-fomo 10 do estado da técnica, compreendendo um alto-fomo 11 e uma tubulação 12 para recuperar gás de topo de uma seção do topo 13 do alto-forno 11. O gás de topo recuperado é alimentado por um estágio de limpeza primário 14 e um estágio de limpeza secundário 16 antes de ser secado em uma unidade de secagem 18 e alimentado em um circuito de gás 20. O estágio de limpeza secundário 16 compreende uma pré-lavagem primária e um estágio de resfriamento 22 e um estágio de purificação subsequente 24 em que o gás é expandido. O gás semi limpo é extraído após a pré-lavagem primária e o estágio de resfriamento 22 e alimentado em uma câmera do funil de um funil de material 26 para pressurizar este último. Antes do estágio de purificação 24, o gás de topo permanece com uma pressão relativamente alta, devendo, porém, ser comprimido até uma pressão ligeiramente acima da pressão do alto-fomo.Description of Preferred Embodiments Figure 1 generally shows a prior art blast furnace 10 comprising a blast furnace 11 and a pipe 12 for recovering top gas from a top 13 section of the blast furnace 11. The recovered top gas is fed by a primary cleaning stage 14 and a secondary cleaning stage 16 before being dried in a drying unit 18 and fed into a gas circuit 20. Secondary cleaning stage 16 comprises a pre-drying stage. primary scrubbing and a cooling stage 22 and a subsequent purification stage 24 wherein the gas is expanded. Semi-cleaned gas is extracted after the primary prewash and cooling stage 22 and fed into a funnel chamber of a material funnel 26 to pressurize the latter. Prior to purification stage 24, the top gas remains at a relatively high pressure but should be compressed to a pressure slightly above the blast furnace pressure.

As Figuras 2 a 4 mostram uma instalação de alto-fomo 30, de acordo com a presente invenção, compreendendo um alto-fomo 32 e uma instalação de reciclagem do gás de topo 34. É mostrada na Figura 2 uma primeira modalidade desta instalação do alto-fomo 30. Na extremidade do topo 36 do alto-forno 32, um dispositivo de carregamento 38 é disposto para alimentar uma carga no forno de cuba 32. O dispositivo de carregamento 38 compreende, na modalidade mostrada, dois funis de material 40, cada um tendo uma câmera do funil 42 neste para armazenar temporariamente uma carga. O funil do material 40 compreende uma abertura de entrada de material e uma abertura de descarga de material para receber e descarregar uma carga. Uma válvula com vedação de entrada 44 é associada com a abertura de entrada de material para fechar com vedação esta última. Semelhantemente, uma válvula de descarga de material 46 e uma válvula com vedação de descarga (não mostrado) são associadas com a abertura de descarga de material para fechar com vedação esta última.Figures 2 to 4 show a blast furnace 30 according to the present invention comprising a blast furnace 32 and a top gas recycling facility 34. A first embodiment of this blast furnace is shown in Figure 2 30. At the top end 36 of the blast furnace 32, a loading device 38 is arranged to feed a load into the bowl oven 32. The loading device 38 comprises, in the embodiment shown, two material hoppers 40 each one having a funnel camera 42 in this to temporarily store a load. Material hopper 40 comprises a material inlet opening and a material discharge opening for receiving and discharging a load. An inlet sealed valve 44 is associated with the sealing material inlet opening the latter. Similarly, a material discharge valve 46 and a sealed discharge valve (not shown) are associated with the sealing material discharge opening in the latter.

Na operação, para alimentar uma carga no alto-fomo, a válvula de descarga de material 46 e a válvula com vedação de descarga são fechadas e a válvula com vedação de entrada 44 é aberta para alimentar a carga na câmera do funil 42 do funil do material 40. Uma vez presente a quantidade de carga desejada na câmera do funil 42, a válvula com vedação de entrada 44 é fechada. A câmera do funil 42 é, em seguida, descarregada com a alimentação do gás de descarga na câmera do funil 42, conforme a descrição a seguir. Subsequentemente, a câmera do funil 42 é pressurizada com a alimentação do gás de pressurização na câmera do funil 42. Quando a câmera do funil 42 é pressurizada de modo suficiente, a válvula de descarga de material 46 e a válvula com vedação de descarga são abertas, e a carga é transferida para o alto-fomo 32. A operação do alto-forno em si é bem conhecida, não sendo mais aqui descrita. A descarga da câmera do funil 42 é, de acordo com a presente invenção, executada por meio de um gás de descarga compreendendo, pelo menos, 75% de C02. O gás de descarga pode ser um gás de escape recebido de um gerador 47 ou qualquer outra instalação compreendendo um processo de combustão. Estes gases de escape compreendem, geralmente, uma alta concentração de CO2 e estão prontamente disponíveis em instalações de alto-fomo 30. Altemativamente, o gás de descarga pode ser um gás rico em CO2 recebido de uma unidade de remoção de C02 60 da instalação de reciclagem do gás de topo 34, a ser descrito posteriormente com maiores detalhes. A instalação de reciclagem do gás de topo 34 compreende um meio de recuperação do gás de topo do alto-fomo 32 para tratar o gás de topo recuperado e para re-injetar o gás de topo tratado no alto-forno 32. O gás de topo do alto-fomo é recuperado da extremidade do topo 36 do alto-fomo 32 e alimentado, primeiramente, via uma disposição de tubo 48 de uma unidade de limpeza primária de gás 50 em que o gás de topo recuperado é sujeito a um estágio de limpeza primário para reduzir a quantidade de poeira ou partículas estranhas do gás de topo recuperado. A unidade de limpeza primária de gás 50 é um estágio de limpeza a seco compreendendo, por exemplo, um ciclone axial ou um coletor de poeira.In operation, to feed a load into the blast furnace, the material discharge valve 46 and the discharge seal valve are closed and the inlet seal valve 44 is opened to feed the load into the hopper chamber 42 of the hopper. material 40. Once the desired amount of charge is present in the hopper chamber 42, the inlet seal valve 44 is closed. The funnel chamber 42 is then discharged with the discharge gas supply into the funnel chamber 42 as described below. Subsequently, the funnel chamber 42 is pressurized with the supply of pressurizing gas to the funnel chamber 42. When the funnel chamber 42 is sufficiently pressurized, the material discharge valve 46 and the discharge seal valve are opened. , and the load is transferred to the blast furnace 32. The operation of the blast furnace itself is well known and is no longer described herein. The discharge of the funnel chamber 42 is, according to the present invention, effected by means of a discharge gas comprising at least 75% CO2. The exhaust gas may be an exhaust gas received from a generator 47 or any other installation comprising a combustion process. These exhaust gases generally comprise a high concentration of CO2 and are readily available in blast furnace installations 30. Alternatively, the exhaust gas may be a CO2-rich gas received from a CO2 removal unit 60 from butt gas recycling 34, to be described later in more detail. End gas recycling facility 34 comprises a blast furnace top gas recovery means 32 for treating recovered top gas and for re-injecting treated top gas in blast furnace 32. Top gas The blast furnace is recovered from the top end 36 of the blast furnace 32 and is first fed via a tube arrangement 48 of a primary gas cleaning unit 50 wherein the recovered top gas is subjected to a cleaning stage. primer to reduce the amount of dust or foreign particles from the recovered top gas. The primary gas cleaning unit 50 is a dry cleaning stage comprising, for example, an axial cyclone or a dust collector.

Após passar pela unidade de limpeza primária de gás 50, o gás de topo parcialmente limpo, neste momento, é alimentado em uma unidade de limpeza secundária de gás 52 em que o gás de topo recuperado é sujeito ao estágio de limpeza secundário, geralmente um estágio de limpeza úmido. Na unidade de limpeza secundária de gás 52, o gás de topo parcialmente limpo é, de um modo geral, alimentado, inicialmente, por um estágio de resfriamento e pré-lavagem 54 em que o gás de topo é aspergido com água. Subsequentemente, o gás de topo parcialmente limpo é alimentado por um estágio de purificação 56 em que o gás de topo é expandido ao passar por uma ou mais passagens anulares do tipo Venturi.After passing through the primary gas cleaning unit 50, the partially cleaned top gas at this time is fed into a secondary gas cleaning unit 52 wherein the recovered top gas is subjected to the secondary cleaning stage, usually a secondary stage. wet cleaning. In the secondary gas cleaning unit 52, the partially cleaned butt gas is generally initially fed by a pre-wash and cooling stage 54 wherein the butt gas is sprayed with water. Subsequently, the partially cleaned butt gas is fed by a purification stage 56 wherein the butt gas is expanded as it passes through one or more venturi-type annular passages.

Da unidade de limpeza secundária de gás 52, o gás de topo limpo é alimentado por uma unidade de secagem 58, antes de ser alimentado em uma unidade de remoção do C02 60, em que o conteúdo do C02 no gás de topo é reduzido. A unidade de remoção de C02 60 pode ser uma instalação de PSA/VPSA, produzindo uma primeira corrente de gás 62 rica em CO e H2 e uma segunda corrente de gás 64 contendo, principalmente, C02. A primeira corrente de gás 62 pode ser utilizada como gás de redução e pode ser realimentada no alto-fomo 32 via disposição de ventaneiras 65 após ser aquecida em uma temperatura de, pelo menos, 900°C, isto é, por meio de fomos quentes 66. A segunda corrente de gás 64 é dividida em um ponto de distribuição 68 em uma primeira porção 70 e uma segunda porção 72. Enquanto a primeira porção 70 da segunda corrente de gás 64 é descartada, a segunda porção 72 da segunda corrente de gás 64 pode ser utilizada como gás de descarga para o funil de material 42. Este gás de descarga pode ser alimentado por uma unidade de reforço e tanque-tampão 74. Esta unidade de reforço e tanque-tampão 74 podem, de fato, ser necessárias para comprimir 0 gás de descarga, particularmente caso a unidade de remoção do C02 não compreenda uma unidade criogênica. O gás de descarga é alimentado via linha de alimentação 76 no dispositivo de carregamento 38. A linha de alimentação 76 pode compreender um primeiro braço 78 para alimentação do gás de descarga na câmera do funil 42 do funil de material 40. A linha de alimentação 76 pode, no entanto, compreender também um segundo braço 79 e/ou um terceiro braço 80 para alimentação do gás de descarga em um invólucro da válvula 82 e/ou em uma caixa da engrenagem de transmissão da calha 84, respectivamente. O gás de descarga alimentado na câmera do funil 42 via o primeiro braço 78 permite descarregar a câmera do funil 42 ao empurrar o ar preso na câmera do funil desta, impedindo, desta forma, 0 risco de deflagrações durante a pressurização da câmera do funil 42. O gás de descarga alimentado no invólucro da válvula 82 e a caixa da engrenagem de transmissão da calha 84, via o segundo e o terceiro braços 79, 80, serve para manter uma sobrepressão nestes componentes, isto é, a pressão nestes componentes é mantida ligeiramente acima da pressão do alto-forno. O gás de descarga pode também servir como resfriamento de emergência para o invólucro da válvula 82 e a caixa da engrenagem de transmissão da calha 84. O funil de material 40 pode compreender também uma saída de gás 86 conectada com uma linha de evacuação de gás 88 para permitir que o gás escape da câmera do funil 42. De acordo com a modalidade da Figura 2, a linha de evacuação 88 alimenta o gás recuperado da câmera do funil 42 na primeira porção 70 da segunda corrente de gás 64 para o descarte desta. O funil do material 40 pode compreender também uma porta atmosférica 90. Quando o funil do material 40 está para ser descarregado, a porta atmosférica 90 e/ou a saída de gás 86 permanecem abertas enquanto o gás de descarga é alimentado na câmera do funil 42, permitindo que o oxigênio na câmera do funil 42 seja evacuado. Uma vez que uma quantidade predeterminada de gás de descarga tenha sido alimentada na câmera do funil 42, a porta atmosférica 90 e a saída de gás 86 são fechadas e o funil de material 40 é pressurizado. A linha da evacuação de gás 88 mais adiante compreende também uma disposição de filtro 92 pela qual o gás recuperado da câmera do funil 42 é levado antes de ser alimentado na primeira porção 70 da segunda corrente de gás 64. A disposição do filtro 92 pode compreender, por exemplo, um filtro eletrostático e/ou um filtro de manga para evitar que partículas de poeira sejam alimentadas na primeira porção 70 da segunda corrente de gás 64.From the secondary gas cleaning unit 52, the clean top gas is fed by a drying unit 58 before being fed to a CO2 removal unit 60, wherein the content of the CO2 in the top gas is reduced. The CO 2 removal unit 60 may be a PSA / VPSA installation, producing a first CO and H2 rich gas stream 62 and a second mainly CO 2 containing gas stream. The first gas stream 62 may be used as a reducing gas and may be fed back into blast furnace 32 via vent arrangement 65 after being heated to a temperature of at least 900 ° C, ie by means of hot knots. 66. The second gas stream 64 is divided into a distribution point 68 into a first portion 70 and a second portion 72. While the first portion 70 of the second gas stream 64 is discarded, the second portion 72 of the second gas stream 64 may be used as a discharge gas for material hopper 42. This discharge gas may be fed by a booster unit and buffer tank 74. This booster unit and buffer tank 74 may indeed be required to compress the exhaust gas, particularly if the CO2 removal unit does not comprise a cryogenic unit. The exhaust gas is fed via the feed line 76 into the loading device 38. The feed line 76 may comprise a first arm 78 for feeding the discharge gas into the hopper chamber 42 of the material hopper 40. The feed line 76 It may, however, also comprise a second arm 79 and / or a third arm 80 for supplying the exhaust gas in a valve housing 82 and / or a gearbox gearbox housing 84, respectively. The exhaust gas fed into the funnel chamber 42 via the first arm 78 allows the funnel chamber 42 to be discharged by pushing air trapped in the funnel chamber thereof, thereby preventing the risk of deflagrations during pressurization of the funnel chamber 42. The exhaust gas fed into the valve housing 82 and the chute transmission gear housing 84 via the second and third arms 79, 80 serves to maintain an overpressure in these components, ie the pressure in these components is maintained. slightly above blast furnace pressure. The exhaust gas may also serve as emergency cooling for valve housing 82 and gutter gearbox housing 84. Material hopper 40 may also comprise a gas outlet 86 connected with a gas evacuation line 88 to allow gas to escape from the funnel chamber 42. According to the embodiment of Figure 2, the evacuation line 88 feeds the gas recovered from the funnel chamber 42 into the first portion 70 of the second gas stream 64 for disposal thereof. The material funnel 40 may also comprise an atmospheric port 90. When the material funnel 40 is to be discharged, the atmospheric port 90 and / or gas outlet 86 remain open while the exhaust gas is fed into the funnel chamber 42. allowing oxygen in the funnel chamber 42 to be evacuated. Once a predetermined amount of exhaust gas has been fed into the funnel chamber 42, the atmospheric port 90 and the gas outlet 86 are closed and the material funnel 40 is pressurized. The gas evacuation line 88 hereinafter also comprises a filter arrangement 92 whereby the gas recovered from the funnel chamber 42 is carried before being fed into the first portion 70 of the second gas stream 64. The filter arrangement 92 may comprise for example an electrostatic filter and / or a bag filter to prevent dust particles from being fed into the first portion 70 of the second gas stream 64.

Além disso, um ejetor 91 é disposto na linha de evacuação de gás 88. Este ejetor utiliza o efeito Venturi de um bocal convergente-divergente para converter a energia da pressão de um fluido motor em energia de velocidade, que cria uma zona de baixa pressão que absorve e arrasta o fluido de sucção. Desta forma, o ejetor 91 pode ser utilizado para liberar o gás da câmera do funil 42, despressurizando, desta forma, a câmera do funil 42 até baixar à pressão atmosférica.In addition, an ejector 91 is disposed in the gas evacuation line 88. This ejector utilizes the venturi effect of a converging divergent nozzle to convert the pressure energy of a motor fluid into velocity energy, which creates a low pressure zone. that absorbs and drags the suction fluid. In this way, the ejector 91 may be used to vent the gas from the funnel chamber 42, thereby depressurizing the funnel chamber 42 to atmospheric pressure.

Deve ser observado que, após a descarga da câmera do funil 42, o gás de pressurização é alimentado pela linha de alimentação 76 na câmera do funil 42. Durante a pressurização da câmera do funil 42, a linha de alimentação 76 pode ser alimentada com gás de descarga vindo do regenerador 47 ou da unidade de remoção de CO2 60. Altemativamente, a linha de alimentação 76 pode também ser alimentada com gás semi limpo 89 vindo da unidade de limpeza secundária de gás 52. Na verdade, o uso do gás semi limpo 89 é possível devido ao fato de que o 02 foi evacuado da câmera do funil 42 pelo gás de descarga durante a etapa de descarga.It should be noted that upon discharge of the funnel chamber 42, the pressurizing gas is fed from the feed line 76 into the funnel chamber 42. During the funnel chamber pressurization 42, the feed line 76 may be supplied with gas. from the regenerator 47 or CO2 removal unit 60. Alternatively, the supply line 76 may also be fed with semi-clean gas 89 from the secondary gas cleaning unit 52. In fact, the use of the semi-clean gas 89 is possible due to the fact that the 02 was evacuated from the funnel chamber 42 by the exhaust gas during the discharge step.

Uma segunda modalidade da instalação de alto-fomo 30, de acordo com a invenção, é mostrada na Figura 3. A maioria das características desta modalidade é idêntica àquelas da primeira modalidade, não sendo, portanto, repetidas. De acordo com esta modalidade, entretanto, a linha da evacuação de gás 88 não alimenta o gás recuperado da câmera do funil 42 na primeira porção 70 da segunda corrente de gás 64. Ao invés disso, o gás recuperado é realimentado na unidade de limpeza secundária de gás 52 entre a pré-lavagem e o estágio de resfriamento 54 e o estágio de purificação 56. Isto permite que o gás recuperado seja limpo e alimentado pela unidade de remoção do C02 novamente.A second embodiment of the blast furnace 30 according to the invention is shown in Figure 3. Most of the features of this embodiment are identical to those of the first embodiment and are therefore not repeated. According to this embodiment, however, the gas evacuation line 88 does not feed the gas recovered from the funnel chamber 42 into the first portion 70 of the second gas stream 64. Instead, the recovered gas is fed back into the secondary cleaning unit. 52 between the prewash and cooling stage 54 and purification stage 56. This allows the recovered gas to be cleaned and fed by the CO 2 removal unit again.

Uma terceira modalidade da instalação de alto-fomo 30, de acordo com a invenção, é mostrada na Figura 4. A maioria das características desta modalidade é idêntica àquelas da primeira modalidade, não sendo, portanto, repetidas. De acordo com esta modalidade, entretanto, a linha da evacuação de gás 88 não alimenta o gás recuperado da câmera do funil 42 na primeira porção 70 da segunda corrente de gás 64. Ao invés disso, o gás recuperado é alimentado no sistema de despoeiramento para fundição 94.A third embodiment of the blast furnace 30 according to the invention is shown in Figure 4. Most of the features of this embodiment are identical to those of the first embodiment and are therefore not repeated. According to this embodiment, however, the gas evacuation line 88 does not feed the gas recovered from the funnel chamber 42 into the first portion 70 of the second gas stream 64. Instead, the recovered gas is fed into the dedusting system for foundry 94.

Legenda dos Números de Referência: 10 Instalação do alto-forno 11 Alto-forno 12 Tubulação 13 Seção do topo 14 Estágio de limpeza primário 16 Estágio de limpeza secundário 18 Unidade de secagem 20 Circuito de gás 22 Pré-lavagem e estágio de resfriamento 24 Estágio de purificação 26 Funil de material 30 Instalação do alto-forno 32 Alto-forno 34 Instalação de reciclagem do gás de topo 36 Extremidade do topo 38 Dispositivo de carregamento 40 Funil de material 42 Câmera de funil 44 Válvula com vedação de entrada 46 Válvula de descarga do material 47 Regenerador 48 Dispositivo de tubo 50 Unidade de limpeza primária de gás 52 Unidade de limpeza secundária de gás 54 Pré-lavagem e estágio de resfriamento 56 Estágio de purificação 58 Unidade de secagem 60 Unidade de remoção do CO2 62 Primeira corrente de gás 64 Segunda corrente de gás 65 disposição de ventaneiras 66 Forno quente 68 Ponto de distribuição 70 Primeira porção 72 Segunda porção 74 Unidade de reforço e tanque-tampão 76 Linha de alimentação 78 Primeiro braço 79 Segundo braço 80 Terceiro braço 82 Invólucro da válvula 84 Caixa da engrenagem de transmissão da calha 86 Saída de gás 88 Linha de evacuação do gás 89 Gás semi limpo 90 Porta atmosférica 91 Ejetor 92 Disposição de filtro 94 Sistema de despoeiramento para fundição REIVINDICAÇÕESKey to Reference Numbers: 10 Blast Furnace Installation 11 Blast Furnace 12 Piping 13 Top Section 14 Primary Cleaning Stage 16 Secondary Cleaning Stage 18 Drying Unit 20 Gas Circuit 22 Prewash and Cooling Stage 24 Stage 26 Material hopper 30 Blast furnace installation 32 Blast furnace 34 Top gas recycling facility 36 Top end 38 Loading device 40 Material hopper 42 Funnel chamber 44 Valve with inlet seal 46 Discharge valve 47 Regenerator 48 Pipe device 50 Primary gas cleaning unit 52 Secondary gas cleaning unit 54 Prewashing and cooling stage 56 Purification stage 58 Drying unit 60 CO2 removal unit 62 First gas stream 64 Second gas stream 65 Ventilation arrangement 66 Hot oven 68 Distribution point 70 First portion 72 Second portion 74 Units Booster Cap and Buffer Tank 76 Power Line 78 First Arm 79 Second Arm 80 Third Arm 82 Valve Housing 84 Rail Drive Gearbox 86 Gas Outlet 88 Gas Evacuation Line 89 Semi-Clean Gas 90 Atmospheric Port 91 Ejector 92 Filter Arrangement 94 Casting Dusting System CLAIMS

Claims

A method of feeding a load into a blast furnace (32), the method comprising: providing a loading device (38) having at least one material filter (40), the material filter (40) ) comprising a filter chamber (42), a material inlet opening to feed a load into the filter chamber (42) and a material discharge opening to feed a load into the blast furnace filter chamber (42) ( 32); the material inlet opening having an associated inlet seal valve (44) for opening and closing the material inlet opening and the material discharge opening having an associated material discharge valve (46) for opening and closing the material inlet opening. material discharge opening; opening the material inlet opening and closing the material discharge opening; feeding a load into the filter chamber (42) through the material inlet opening; closing the valve with inlet seal (44); pressurizing the filter chamber (42) by feeding the pressurizing gas into the filter chamber (42); and opening the material discharge valve (46) and feeding the filter chamber (42) into the blast furnace (32) comprising the following steps: feeding a predetermined amount of exhaust gas through the filter chamber (42) prior to pressurizing the filter chamber (42) wherein the exhaust gas comprises at least 75% carbon dioxide.

Method according to claim 1, characterized in that the predetermined amount of exhaust gas is up to three times the volume of the filter chamber (42).

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the material filter (40) comprises a gas inlet with an associated gas inlet valve and a gas outlet with an associated gas outlet valve, wherein the The method comprises: closing the inlet seal valve (44) and opening the gas outlet valve prior to opening the gas inlet valve; allowing a predetermined amount of exhaust gas to flow through the filter chamber (42) and escape through the gas outlet prior to closing the gas outlet valve and pressurizing the filter chamber (42).

Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the exhaust gas is received from an installation comprising a combustion process.

Method according to Claim 4, characterized in that the exhaust gas is an exhaust gas received from a generator.

Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the exhaust gas is received from a CO2 removal unit, the CO2 removal unit extracting carbon dioxide containing gas from a recovered top gas from the blast furnace. (32).

A method according to claim 6, characterized in that carbon dioxide is extracted from the top gas recovered by Pressure Balance Adsorption or Vacuum Pressure Balance Adsorption.

Method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the exhaust gas is fed by a booster unit and buffer tank before being fed into the filter chamber (42).

Method according to any one of Claims 1 to 8, characterized in that, after feeding the predetermined amount of exhaust gas by the filter chamber (42), the filter chamber (42) is sealed and pressurized by the back feed discharge gas as a pressurizing gas in the filter chamber (42).

Method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that, after feeding the predetermined quantity of the exhaust gas by the filter chamber (42), the filter chamber (42) is sealed and pressurized by the supply of the semi-clean butt gas as a pressurizing gas in the filter chamber (42).

Method according to claim 10, characterized in that the semi-clean butt gas is extracted from the recovered top gas from the blast furnace (32) after having undergone a primary cleaning step to produce a partially clean butt gas and a secondary cleaning step to produce a semi clean butt gas.

A method according to claim 11, characterized in that the secondary cleaning step comprises: a first step wherein the partially cleaned top gas is prewashed and cooled to produce a semi clean top gas; and a second step wherein the semi-clean butt gas is also washed and expanded.

Method according to any one of claims 6 to 12, characterized in that the recovered top gas is, after removal of carbon dioxide thereof, fed back into the oven as a reducing gas.

Method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the gas recovered from the funnel chamber is recycled and: fed in the secondary cleaning step; and / or fed into the foundry dedusting system; and / or fed into a portion of recovered carbon dioxide not used for chamber filter power.

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the loading device (38) is of the Bell Less Top type.