ES2334724T3 - Lanza de inyeccion de carbon pulverizado. - Google Patents
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Abstract
Lanza de inyección de carbón pulverizado (10) para la alimentación de carbón pulverizado en el interior de una tobera de un alto horno, comprendiendo dicha lanza (10): una tubería exterior cilíndrica (12) para el transporte de gas combustible, y una tubería interior cilíndrica (14), dispuesta de forma coaxial en el interior de dicha tubería exterior (12), para el transporte de carbón pulverizado, formando dicha tubería interior (14) una pared de separación para separar dicho carbón pulverizado de dicho gas combustible, siendo dicha pared de separación por lo menos parcialmente discontinua en una zona en la proximidad de dicho extremo frontal (11) de dicha lanza (10), formando de ese modo una zona de mezclado (16) en el interior de dicha lanza de inyección de carbón pulverizado (10) para permitir que carbón pulverizado y gas combustible entren en contacto en el interior de la lanza de inyección de carbón pulverizado (10) en la proximidad del extremo frontal (11), en la que dicha tubería exterior (12) y dicha tubería interior (14) presentan sustancialmente la misma longitud caracterizada porque dicha tubería interior (14) comprende por lo menos una abertura lateral (18, 20) en la proximidad del extremo frontal de la lanza para permitir que el carbón pulverizado y el gas combustible entren en contacto en el interior de dicha lanza de inyección de carbón pulverizado (10) en la proximidad de dicho extremo frontal (11).
Description
Lanza de inyección de carbón pulverizado.
La presente invención se refiere a una lanza de
inyección de carbón pulverizado, en particular para la alimentación
de carbón pulverizado en una tobera de un alto horno.
Las lanzas de inyección de carbón pulverizado
generalmente se utilizan para inyectar carbón pulverizado como un
sustituto del coque dentro de un alto horno. El carbón pulverizado
es transportado neumáticamente a través de la lanza y arde en la
punta de la lanza. La combustión del carbón pulverizado se ayuda
mediante el suministro de oxigeno a la punta de la lanza.
La denominada tecnología oxigás comprende una
lanza de inyección provista de una tubería interior para transportar
el carbón pulverizado y una tubería exterior, que rodea a la
tubería interior, para transportar el oxígeno. En la punta de la
lanza, el oxígeno se encuentra con el carbón pulverizado para
mejorar la combustión del carbón pulverizado.
El documento EP 1 060 272 describe que la
combustión del carbón pulverizado se puede mejorar y mantener la
llama proporcionando un turbulenciador del flujo entre las tuberías
coaxiales de modo que se imparta un movimiento de turbulencia al
oxígeno alimentado en la punta de la lanza. El efecto del
turbulenciador del flujo sin embargo depende en gran medida de la
estructura de la lanza. Si el ángulo de la espiral es muy grande, el
oxígeno se dirige alejándolo del carbón pulverizado y el
rendimiento de la combustión se reduce. Si el ángulo de la espiral
es demasiado pequeño, la mejora del rendimiento de la combustión es
despreciable.
También se ha sugerido en el documento EP 1 060
272 proporcionar la pared de la superficie exterior de la tubería
interior con una pluralidad de embutidos superficiales cerca de la
punta de la lanza para la reducción de la resistencia al flujo de
fluido y para la mejora del mezclado del carbón pulverizado con el
oxígeno en la punta de la lanza.
Aunque los sistemas anteriores, en ciertas
condiciones, pueden ser adecuados para mejorar el rendimiento de la
combustión, este efecto no se garantiza y permanece el riesgo de que
la llama no se mantenga. Por consiguiente la llama se tiene que
encender otra vez. Además, la modificación de la lanza, tanto
proporcionando un turbulenciador del flujo como proporcionando una
pluralidad de embutidos superficiales, puede resultar ser demasiado
costosa.
El documento EP 0 447 908 da a conocer una lanza
de inyección de carbón pulverizado que comprende una tubería
exterior para transportar gas combustible y una tubería interior
para transportar carbón pulverizado. La tubería interior forma una
pared de separación para la separación del carbón pulverizado del
gas combustible. Según el documento EP 0 447 908, la tubería
interior es más corta que la tubería exterior, formando de ese modo
una zona de mezclado en el interior de la lanza de inyección del
carbón pulverizado en la proximidad del extremo frontal. Éste es un
modo particularmente fácil y barato de obtener una zona de mezclado
en el interior de la lanza. La zona de mezclado en el interior de
la lanza proporciona una ignición mejorada de la llama. Sin
embargo, el carbón pulverizado y el gas combustible están
completamente libres para mezclarse en la zona de mezclado.
Por consiguiente, el objetivo de la presente
invención es proporcionar una lanza de inyección de carbón
pulverizado mejorada. Este objetivo se resuelve mediante una lanza
de inyección de carbón pulverizado tal como se reivindica en la
reivindicación 1.
A fin de alcanzar este objetivo, la presente
invención propone una lanza de inyección de carbón pulverizado para
la alimentación de carbón pulverizado desde un extremo posterior de
la lanza hasta un extremo frontal de la lanza, en la que la lanza
comprende una tubería exterior para transportar gas combustible y
una tubería interior, dispuesta de forma coaxial en el interior de
la tubería exterior, para transportar carbón pulverizado, la
tubería interior formando una pared de separación para la separación
del carbón pulverizado del gas combustible. La pared de separación
es por lo menos parcialmente discontinua en una zona en la
proximidad del extremo frontal de la lanza, formando de ese modo
una zona de mezclado en el interior de la lanza de inyección del
carbón pulverizado. Según un aspecto importante de la invención, la
tubería exterior y la tubería interior tienen sustancialmente la
misma longitud y la tubería interior comprende por lo menos una
abertura lateral en la proximidad del extremo frontal de la lanza
para permitir que el carbón pulverizado y el gas combustible entren
en contacto en el interior de la lanza de inyección de carbón
pulverizado en la proximidad del extremo frontal.
A diferencia de las lanzas de la técnica
anterior en las que el carbón pulverizado se mezcla con el gas
combustible después de pasar la punta de la lanza, la
discontinuidad de la pared de separación en el interior de la lanza
permite que el mezclado del carbón pulverizado y el gas combustible
se inicie en el interior de la lanza. Se ha encontrado que esto
facilita la ignición de la llama y mejora la estabilidad de la llama
y también el rendimiento de la combustión. Por supuesto, teniendo
lugar el mezclado en el interior de la lanza, cerca del extremo
frontal de la misma, la combustión de la llama se mantiene y es
menos propensa a extinguirse debido a influencias exteriores, tales
como el movimiento del fluido en el exterior de la lanza. El
mezclado del carbón pulverizado y el gas combustible en el interior
de la lanza facilita también la ignición de la llama; también se
mejora la autoignición de la llama.
La presente disposición, con la tubería exterior
y la tubería interior estando provistas sustancialmente de la misma
longitud y la tubería interior comprendiendo por lo menos una
abertura lateral en la proximidad del extremo frontal de la lanza,
permite un control mejorado del mezclado del carbón pulverizado y el
gas combustible en el interior de la lanza. El mezclado parcial del
carbón pulverizado y el gas combustible permite un control mejorado
sobre la temperatura, evitando de ese modo la combustión de la
"nariz" de la lanza. Además, la tubería interior tiene un
diámetro sustancialmente constante en y aguas arriba de la zona de
mezclado.
La abertura lateral puede comprender una
pluralidad de rendijas. Una serie de cuatro rendijas longitudinales
por ejemplo pueden estar equidistantemente separadas alrededor del
perímetro del extremo frontal de la tubería interior. Estas
rendijas se pueden extender hasta el extremo frontal de la tubería
interior. Las rendijas pueden presentar una anchura comprendida
entre 0,5 y 10 mm. El número y el tamaño de las rendijas se pueden
adaptar dependiendo del grado de mezclado deseado en el interior de
la lanza.
Alternativamente, la abertura lateral puede
comprender una pluralidad de taladros. Dichos taladros pueden tener
por ejemplo un diámetro comprendido entre 1 y 10 mm y
preferentemente están dispuestos en una distribución en zigzag. El
número, tamaño y distribución de los taladros se puede adaptar
dependiendo del grado de mezclado deseado en el interior de la
lanza.
Preferentemente, las tuberías exterior o
interior son cilíndricas.
La zona de mezclado puede presentar una longitud
comprendida entre 5 y 100 mm. La zona de mezclado puede tener una
longitud que corresponda sustancialmente al diámetro del tubo
interior.
El gas combustible utilizado en relación con las
lanzas de inyección de carbón pulverizado de este tipo
preferentemente es oxígeno.
La presente invención se pondrá de manifiesto a
partir de la siguiente descripción de algunas formas de realización
no limitativas haciendo referencia a los dibujos adjuntos. En estos
dibujos, en los que números de referencia idénticos se utilizan
para indicar elementos idénticos o similares:
la figura 1 muestra un corte a través de una
parte frontal de una lanza de inyección de carbón pulverizado de la
técnica anterior;
la figura 2 muestra un corte a través de una
parte frontal de una lanza de inyección de carbón pulverizado según
una primera forma de realización de la invención;
la figura 3 muestra un corte a través de una
parte frontal de una lanza de inyección de carbón pulverizado según
una segunda forma de realización de la invención.
Las figuras 1, 2 y 3 muestran cada una de ellas
una parte frontal de una lanza de inyección de carbón pulverizado
10 para la alimentación de carbón pulverizado desde un extremo
posterior (no representado) hasta un extremo frontal 11 de la lanza
10. Una lanza de este tipo comprende una tubería exterior 12 para el
transporte de gas combustible y una tubería interior 14 para el
transporte de carbón pulverizado. La tubería interior 14 está
dispuesta de forma coaxial en el interior de la tubería exterior 12
y forma una pared de separación para la separación del carbón
pulverizado del gas combustible. Según la invención, la pared de
separación es por lo menos parcialmente discontinua en una zona
cerca de dicho extremo frontal 11 de la lanza 10, formando de ese
modo una zona de mezclado 16 en el interior de la lanza 10.
Debido a la zona de mezclado 16, la cual está
formada por la discontinuidad de la pared de separación, el carbón
pulverizado y el gas combustible se permite que se mezclen ya en el
interior de la lanza 10, lo cual se ha encontrado que incrementa la
estabilidad de la llama y facilita la ignición de la llama. Una
llama de este tipo no se ve muy influida por las condiciones en el
exterior de la lanza, en tanto en cuanto la llama tiende a
mantenerse ardiendo, por lo menos en la zona de mezclado 16 de la
lanza 10.
En una lanza de inyección de carbón pulverizado
de la técnica anterior, como se ilustra en la figura 1, la
protección para la cual no está contemplada por la presente
solicitud de patente, la tubería interior 14 es más corta que la
tubería exterior 12, haciendo de ese modo completamente discontinua
la pared de separación en la zona de mezclado 16. El carbón
pulverizado y el gas combustible son completamente libres de
mezclarse en la zona de mezclado 16.
Según la primera forma de realización de la
invención, como se ilustra en la figura 2, la tubería interior 14 y
la tubería exterior 12 tienen sustancialmente la misma longitud y la
discontinuidad en la pared de separación está formada por una serie
de cuatro rendijas 18 dispuestas en la pared interior 14. Debido a
las rendijas 18, el carbón pulverizado y el gas combustible se
permite que se mezclen en la zona de mezclado 16. Las rendijas 18
en la forma de realización ilustrada son paralelas entre sí y al eje
de la tubería interior 12 y se extienden sobre la longitud completa
de la zona de mezclado 16. Se debe indicar, sin embargo, que las
rendijas 18 también pueden estar dispuestas formando un ángulo con
respecto al eje de la tubería interior 12 o extenderse sobre
únicamente parte de la longitud de la zona de mezclado 16. Por
supuesto, el grado de mezclado en la zona de mezclado 16 se puede
variar eligiendo un número, orientación o tamaño apropiados de las
rendijas 18.
Según la segunda forma de realización de la
invención, tal como se ilustra en la figura 3, la tubería interior
14 y la tubería exterior 12 presentan sustancialmente la misma
longitud y la discontinuidad en la pared de separación está formada
por una pluralidad de taladros 20 dispuestos en la tubería interior
14. Debido a los taladros 20, el carbón pulverizado y el gas
combustible se permite que se mezclen en la zona de mezclado 16.
Los taladros 20 en la forma de realización ilustrada están
dispuestos en una distribución en zigzag y se extienden sobre la
longitud completa de la zona de mezclado 16. Se debe indicar, sin
embargo, que los taladros 20 también pueden estar dispuestos según
otras distribuciones o extenderse sobre únicamente parte de la
longitud de la zona de mezclado 16. Por supuesto, el grado del
mezclado en la zona de mezclado 16 se puede variar eligiendo un
número, orientación o tamaño apropiados de los taladros 20.
Claims (10)
1. Lanza de inyección de carbón pulverizado (10)
para la alimentación de carbón pulverizado en el interior de una
tobera de un alto horno, comprendiendo dicha lanza (10):
una tubería exterior cilíndrica (12) para el
transporte de gas combustible, y
una tubería interior cilíndrica (14), dispuesta
de forma coaxial en el interior de dicha tubería exterior (12),
para el transporte de carbón pulverizado, formando dicha tubería
interior (14) una pared de separación para separar dicho carbón
pulverizado de dicho gas combustible,
siendo dicha pared de separación por lo menos
parcialmente discontinua en una zona en la proximidad de dicho
extremo frontal (11) de dicha lanza (10), formando de ese modo una
zona de mezclado (16) en el interior de dicha lanza de inyección de
carbón pulverizado (10) para permitir que carbón pulverizado y gas
combustible entren en contacto en el interior de la lanza de
inyección de carbón pulverizado (10) en la proximidad del extremo
frontal (11),
en la que dicha tubería exterior (12) y dicha
tubería interior (14) presentan sustancialmente la misma
longitud
caracterizada porque dicha tubería
interior (14) comprende por lo menos una abertura lateral (18, 20)
en la proximidad del extremo frontal de la lanza para permitir que
el carbón pulverizado y el gas combustible entren en contacto en el
interior de dicha lanza de inyección de carbón pulverizado (10) en
la proximidad de dicho extremo frontal (11).
2. Lanza de inyección de carbón pulverizado (10)
según la reivindicación 1, en la que dicha por lo menos una
abertura lateral (18, 20) comprende una pluralidad de rendijas
(18).
3. Lanza de inyección de carbón pulverizado (10)
según la reivindicación 2, en la que la tubería interior (14)
presenta un extremo frontal (22) y dichas rendijas (18) se extienden
hasta dicho extremo frontal (22) de dicha tubería interior
(14).
4. Lanza de inyección de carbón pulverizado (10)
según la reivindicación 2 ó 3, en la que dichas rendijas (18)
presentan una anchura comprendida entre 0,5 y 10 mm.
5. Lanza de inyección de carbón pulverizado (10)
según la reivindicación 1, en la que dicha por lo menos una
abertura lateral (18, 20) comprende una pluralidad de taladros
(20).
6. Lanza de inyección de carbón pulverizado (10)
según la reivindicación 5, en la que dichos taladros (20) presentan
un diámetro comprendido entre 1 y 10 mm.
7. Lanza de inyección de carbón pulverizado (10)
según la reivindicación 5 ó 6, en la que dichos taladros (20) están
dispuestos en una distribución en zigzag.
8. Lanza de inyección de carbón pulverizado (10)
según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que
dicha zona de mezclado (16) presenta una longitud comprendida entre
5 y 100 mm.
9. Lanza de inyección de carbón pulverizado (10)
según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que
dicha zona del mezclado (16) presenta una longitud que corresponde
sustancialmente al diámetro de dicho tubo interior.
10. Lanza de inyección de carbón pulverizado
(10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que
dicho gas combustible es oxígeno.
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