ES2995093T3

ES2995093T3 - A burner panel and a method for cooling a burner panel of a metallurgical furnace

Info

Publication number: ES2995093T3
Application number: ES20860967T
Authority: ES
Inventors: Scott A Ferguson; Troy D Ward
Original assignee: Systems Spray Cooled Inc
Current assignee: Systems Spray Cooled Inc
Priority date: 2019-09-04
Filing date: 2020-09-03
Publication date: 2025-02-06
Anticipated expiration: 2040-09-03
Also published as: US20230235961A1; EP4025857A1; US20210063087A1; EP4025857A4; EP4025857B1; WO2021046236A1; US20240200874A1; MX2022000329A; MX2025007949A; AU2020340981A1; EP4025857C0; US11619450B2; US11946697B2; US20240318914A1; CA3147934A1

Abstract

Se describe en este documento una o más realizaciones de un panel de quemador para un horno metalúrgico. El panel de quemador tiene un cuerpo que tiene una superficie superior, una superficie inferior, una superficie izquierda, una superficie derecha y una superficie frontal que rodea un área de quemador interior. Un sistema de enfriamiento por pulverización dispuesto en el área interior. Un tubo de quemador dispuesto al menos parcialmente en el área de quemador interior y que se extiende hacia la superficie frontal. El tubo de quemador está configurado para aceptar un quemador. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

d e s c r ip c ió n

Un panel de quemadores y un método para enfriar un panel de quemadores de un horno metalúrgico

Antecedentes de la descripción

Campo de la descripción

La presente invención se refiere a un panel de quemadores para un horno metalúrgico y a un método para enfriar un panel de quemadores de un horno metalúrgico.

Descripción de la técnica relacionada

Los hornos metalúrgicos(porejemplo, hornos de arco eléctrico, hornos metalúrgicos de cucharón y similares) se usan en el procesamiento de materiales metálicos fundidos. El horno de arco eléctrico calienta el metal cargado en el horno por medio de un arco eléctrico de un electrodo de grafito y/o uno o más quemadores de oxi-combustible. El calentamiento tanto por la corriente eléctrica del electrodo que pasa a través del material metálico cargado como por los quemadores de oxi-combustible forma un baño fundido de material metálico. La fusión del material metálico también forma escoria (un material de desecho pedregoso). El documento US-2002001332A1 describe una carcasa de montaje y una disposición de montaje mejorada para aparatos utilizados en la fusión, refinación y procesamiento de metales, particularmente aquellos aparatos adaptados para la fabricación de acero en un horno de arco eléctrico. El documento US-2009129428A1 describe un dispositivo de refrigeración para su uso en un horno de arco eléctrico. El documento US-2018038655A1 describe una tubería dentro de una tubería. La tubería dentro de una tubería comprende un primer tubo que se superpone a un segundo tubo. El documento US-20080144692A1 describe un horno de arco eléctrico y una disposición de refrigeración para el revestimiento refractario de dicho horno. El documento US-5561685A describe segmentos de pared lateral de horno refrigerados por pulverización para un horno de arco eléctrico. El documento US-2019219334A1 describe una pared lateral con uno o más estribos para una pared lateral de un horno metalúrgico.

Un horno metalúrgico tiene varios componentes, incluido un techo retráctil, una solera revestida con ladrillos refractarios y una pared lateral que se encuentra en la parte superior de la solera. El horno metalúrgico normalmente descansa sobre una plataforma basculante para permitir que el horno se incline alrededor de un eje. Durante el procesamiento de materiales fundidos, el horno se inclina en una primera dirección para retirar la escoria a través de una primera abertura en el horno denominada puerta de escoria. La inclinación del horno en la primera dirección se denomina comúnmente “ inclinación para la escoria” . El horno también debe inclinarse en una segunda dirección durante el procesamiento de los materiales fundidos para retirar el acero líquido a través de un pico de grifo. La inclinación del horno en la segunda dirección se denomina comúnmente “ inclinación hacia el grifo” . La segunda dirección está generalmente en una dirección sustancialmente opuesta a la primera dirección.

Debido a las cargas de calor extremas generadas durante el procesamiento de los materiales fundidos dentro del horno metalúrgico, se utilizan varios tipos de métodos de refrigeración para regular la temperatura de, por ejemplo, el techo y la pared lateral del horno. Un método de refrigeración denominado refrigeración por pulverización no presurizado rocía un refrigerante a base de fluido (porejemplo,agua) contra una superficie externa de la placa que comprende el techo, la pared lateral u otra superficie caliente del horno. Para este método de refrigeración, el refrigerante a base de fluido se pulveriza desde una salida de distribución de fluido a presión atmosférica. Cuando el refrigerante a base de fluido entra en contacto con la superficie externa de la placa, la placa se libera del calor transferido a la placa desde los materiales fundidos dentro del horno, regulando así la temperatura de la placa. Se usa un sistema de evacuación para retirar continuamente el refrigerante usado (esdecir,el refrigerante que ha estado en contacto con la superficie externa de la placa) de la placa.

Los quemadores e inyectores de oxi-combustible típicos dispuestos a través de una pared lateral del horno están alojados en un panel de quemadores de cobre grande separado con aberturas para alojar el quemador/inyector. Los paneles de quemadores suelen tener tuberías internas de refrigeración de alta presión para soportar el calor del horno y la posible reacción del propio quemador. El sistema de refrigeración del panel de quemadores está conectado a un sistema de refrigeración externo separado del del horno. Los paneles de quemadores de cobre convencionales que tienen refrigeración tubular por agua se han fabricado durante años en formas diferentes y variables. Algunos están casi alineados con el diámetro interior de la pared lateral, otros sobresalen hacia el horno. Los paneles de quemadores convencionales que tienen la refrigeración tubular por agua están formados por una gran masa unitaria de material para fines de transferencia de calor y refrigeración.

El intenso calor y el duro entorno al que está expuesto el panel de quemadores, junto con el complejo sistema de refrigeración y drenaje del horno, requieren un mantenimiento y una renovación periódicos de los paneles de quemadores del horno de arco eléctrico. Los paneles de quemadores normalmente se fijan mecánicamente en su lugar para sellar las aberturas formadas en la pared lateral del horno. Además, debido al peso, el tamaño y la complejidad de los quemadores de oxi-combustible y los paneles de quemadores, es difícil y caro retirar, reparar y reemplazar los paneles de quemadores. Por lo tanto, el coste de mantenimiento de los paneles de quemadores, junto con el tiempo de montaje y desmontaje, puede resultar caro y requerir mucha mano de obra.

Por lo tanto, existe la necesidad de un panel de quemadores mejorado y de un horno que tenga el mismo.

Resumen

El alcance de la presente invención está definido por las reivindicaciones independientes 1 y 15, y otras realizaciones de la invención se especifican en las reivindicaciones dependientes 2-14.

Breve descripción de los dibujos

Para que se puedan entender en detalle las características mencionadas anteriormente de la presente descripción, se puede obtener una descripción más particular de la descripción, brevemente resumida anteriormente, haciendo referencia a realizaciones, algunas de las cuales se ilustran en los dibujos adjuntos. Cabe señalar, sin embargo, que los dibujos adjuntos ilustran sólo realizaciones típicas de esta descripción y, por lo tanto, no deben considerarse limitativos de su alcance, ya que la descripción puede admitir otras realizaciones igualmente efectivas.

La Figura 1 ilustra una vista lateral en alzado de un horno metalúrgico que tiene un techo refrigerado por pulverización.

La Figura 2 ilustra una vista ortogonal desde arriba de la pared lateral que tiene un sistema refrigerado por pulverización en su interior del horno metalúrgico de la Figura 1.

La Figura 3 ilustra una vista en sección transversal tomada a través de la línea de sección 3-3 de la Figura 2, que muestra dos secciones de pared lateral metálicas huecas y el sistema refrigerado por pulverización interno de las mismas.

La Figura 4 ilustra una vista ortogonal desde arriba del panel de quemadores adecuado para la pared lateral del horno metalúrgico de la Figura 2.

La Figura 5A ilustra una vista en planta posterior del panel de quemadores de la Figura 4.

La Figura 5B ilustra una vista en planta de una cubierta antipolvo para el panel de quemadores de la Figura 5A.

La Figura 6 ilustra una vista lateral en sección transversal del panel de quemadores de la Figura 4.

La Figura 7 ilustra un diagrama de flujo para un método para enfriar un panel de quemadores de un horno metalúrgico con un sistema de refrigeración por pulverización.

Descripción detallada

La presente invención se refiere a un horno metalúrgico que tiene en su interior uno o más paneles de quemadores para fundir material metálico. El panel de quemadores tiene una superficie que mira hacia una porción interior del horno en donde se funde el metal. El panel de quemadores tiene un sistema de refrigeración por pulverización para refrigerar el panel de quemadores. El panel de quemadores es una caja metálica enfriada por pulverización con una abertura de paso para alojar un casquillo de cobre del quemador, y está configurado para situarse dentro de una abertura tradicional del panel de quemadores, es decir, el bolsillo del quemador, en la pared lateral del horno metalúrgico. En un ejemplo, el panel de quemadores está formado de cobre y, opcionalmente, tiene un marco integral de acero al carbono que permite soldar el marco a la pared lateral para proporcionar un sello hermético entre el panel de quemadores y la pared lateral del horno metalúrgico. El panel de quemadores incluye disposiciones para alojar un quemador de oxi-combustible y/o un inyector de oxígeno y/o un inyector de carbono y/o un quemador de cal. El panel de quemadores se enfría utilizando un sistema de refrigeración por pulverización no presurizado que rocía un refrigerante a base de fluido, como agua, contra una superficie externa del panel de quemadores para aliviar el calor generado por los procesos de fusión que tienen lugar dentro del horno. El sistema de refrigeración por pulverización del panel de quemadores elimina la necesidad de un sistema independiente de tuberías de refrigeración a alta presión y un sistema de tuberías de drenaje correspondiente para enfriar el panel de quemadores.

La Figura 1 ilustra una vista lateral en alzado de un ejemplo de un horno metalúrgico 100. El horno metalúrgico 100 tiene un cuerpo 102 y un techo 120. El techo 120 está soportado en una pared lateral 110 del cuerpo 102. El cuerpo 102 puede tener una forma generalmente cilíndrica y tener un fondo elíptico. El cuerpo 102 incluye además un escalón 104 hacia el lado del grifo que se extiende hacia fuera desde una porción cilíndrica principal del cuerpo 102. El escalón 104 incluye una pared lateral superior 112 (que puede considerarse parte de la pared lateral 110) y una cubierta 113.

El cuerpo 102, que incluye el escalón 104, tiene una solera 106 revestida con ladrillo refractario 108. Las paredes laterales 110, 112 están dispuestas en la parte superior de la solera 106. La pared lateral 110 tiene una brida superior 114 y una brida inferior 115. El techo 120 está dispuesto de forma móvil sobre la brida superior 114 de la pared lateral 110. La brida inferior 115 de la pared lateral 110 está dispuesta de forma extraíble sobre la solera 106.

Se utiliza un sistema 121 de refrigeración por pulverización para controlar la temperatura de la pared lateral 110. El sistema 121 de refrigeración por pulverización tiene un orificio de refrigeración de entrada 117 para introducir refrigerante en la pared lateral 110 y un orificio de drenaje 119 para vaciar el refrigerante usado de la pared lateral 110. Más adelante se describen más detalles del sistema 121 de refrigeración por pulverización.

La pared lateral 110 del cuerpo 102 rodea generalmente un volumen interior 116 (mostrado en la Figura 2) del horno metalúrgico 100. El volumen interior 116, ilustrado con mayor detalle en la Figura 2, puede cargarse o llenarse con metal, chatarra u otro material fundible que se va a fundir dentro de la solera 106 del horno metalúrgico 100 para generar material fundido 118.

El horno metalúrgico 100, que incluye el cuerpo 102 y el techo 120, puede girar a lo largo de un eje de inclinación 122 alrededor del cual puede inclinarse el horno metalúrgico 100. El horno metalúrgico 100 puede inclinarse en una primera dirección alrededor del eje de inclinación 122 hacia la puerta de escoria (no se muestra) varias veces durante un proceso de fusión de un solo lote, a veces denominado “calor” , para retirar la escoria. De manera similar, el horno metalúrgico 100 puede inclinarse en una segunda dirección alrededor del eje de inclinación 122 hacia un pico de grifo (no se muestra) varias veces durante un proceso de fusión de un solo lote, incluida una última vez para retirar el material fundido 118.

Los elementos elevadores del techo 124 pueden estar unidos en un primer extremo al techo 120. Los elementos elevadores del techo 124 pueden estar formados por cadenas, cables, soportes estriados u otros mecanismos adecuados para soportar el techo 120. Los elementos elevadores del techo 124 pueden estar unidos en un segundo extremo a uno o más brazos de mástil 126. Los brazos de mástil 126 se extienden horizontalmente y se extienden hacia fuera desde un soporte de mástil 128. El soporte de mástil 128 puede estar soportado por un poste de mástil 130. El soporte de mástil 128 puede girar alrededor del poste de mástil 130. Alternativamente, el poste del mástil 130 puede girar con el soporte del mástil 128 para mover los elementos elevadores del techo 124. En otros ejemplos más, los elementos elevadores del techo 124 pueden estar soportados desde el aire para mover el techo 120. En un ejemplo, el techo 120 está configurado para oscilar o levantarse alejándose de la pared lateral 110. El techo 120 se levanta y se separa de la pared lateral 110 para exponer el volumen interior 116 del horno metalúrgico 100 a través de la brida superior 114 de la pared lateral 110 para cargar material en su interior.

El techo 120 puede tener forma circular. Se puede formar una abertura central 134 a través del techo 120. Los electrodos 136 se extienden a través de la abertura central 134 desde una posición por encima del techo 120 hasta el volumen interior 116. Durante el funcionamiento del horno metalúrgico 100, los electrodos 136 se hacen descender a través de la abertura central 134 hasta el volumen interior 116 del horno metalúrgico 100 para proporcionar calor generado por el arco eléctrico para fundir el material fundido 118. El techo 120 puede incluir además un orificio de escape para permitir la eliminación de los humos generados dentro del volumen interior 116 del horno metalúrgico 100 durante la operación.

La Figura 2 ilustra una vista en perspectiva desde arriba del horno metalúrgico 100 con el techo 120 retirado. Haciendo referencia a las Figuras 1 y 2, la pared lateral 110 del horno metalúrgico 100 tiene una pared exterior 212 y una pared interior 210. La pared interior 210 incluye una pluralidad de placas calientes 146. La pared exterior 212 tiene una pluralidad de cubiertas antipolvo 144 espaciadas hacia fuera de la placa caliente 146 con respecto a un eje central 142 del cuerpo 102. El lado de la placa caliente 146 orientado en dirección opuesta a la pared exterior 212 y hacia el eje central 142 está expuesto al volumen interior 116 del horno metalúrgico 100. En un ejemplo, la placa caliente 146 es concéntrica con las cubiertas antipolvo 144 alrededor del eje central 142 del cuerpo 102.

Una pluralidad de estribos (no mostrados) se distribuyen entre la pared exterior 212 y la pared interior 210. Los estribos separan las placas calientes 146 de la pared interior 210 de las cubiertas antipolvo 144 de la pared exterior 212 del horno metalúrgico 100. Una segunda pluralidad de estribos cortos (no mostrados) se distribuye alrededor de una pared exterior corta 154 del escalón 104 hasta la placa caliente 146 de la pared lateral 110 del horno metalúrgico 100. Los estribos aumentan significativamente la resistencia a la deformación de la pared lateral 110, lo que permite que el techo 120 se sostenga de forma segura por el cuerpo 102.

La pared interior 210 rodea un espacio interior 301. Volviendo adicionalmente a la Figura 3, la Figura 3 ilustra una vista en sección transversal tomada a través de la línea de sección 3-3 de la Figura 2 y que muestra una sección de la pared interior 210 y la pared exterior 212. La pared interior 210 y la pared exterior 212 rodean un espacio interior 301. Un sistema 310 refrigerado por pulverización está dispuesto en el espacio interior 301 de la pared lateral 110.

La pared lateral 110 tiene además uno o más bolsillos del quemador de pared lateral 200. Los bolsillos del quemador en la pared lateral 200 se extienden a través de la pared lateral 110 y tienen una abertura interior 220 en la pared interior 210 y una abertura exterior 230 en la pared exterior 212. Los bolsillos del quemador de pared lateral 200 tienen paredes interiores 222 que se extienden desde la abertura interior 220 hasta la abertura exterior 230. Las paredes interiores 222 sellan al bolsillo 200 del quemador de cualquier fluido que entre en la pared lateral 110 y encierran el interior de la pared lateral 110 desde el bolsillo del quemador en la pared lateral 200. Es decir, las paredes interiores 222 impiden que cualquier fluido del interior de la pared lateral 110 escape del interior a través del bolsillo 200 del quemador. La abertura interior 220 recibe un panel 300 de quemadores cuyo sellado se acopla a la pared interior 210. El panel 300 de quemadores puede sellarse adicionalmente a la pared exterior 212. Por ejemplo, una porción exterior 320 del panel 300 de quemadores puede soldarse a la pared exterior 212 o, alternativamente, atornillarse o empaquetarse con un material que impida que el panel 300 de quemadores se mueva en el bolsillo del quemador en la pared lateral 200.

El sistema 310 refrigerado por pulverización tiene un tubo colector 312. Una pluralidad de barras pulverizadoras 318 están acopladas de manera fluida al tubo colector 312. El colector 312 está configurado para acoplarse a una fuente de agua refrigerante dispuesta fuera del horno metalúrgico 100. Las barras pulverizadoras 318 tienen una o más boquillas pulverizadoras 316. Las boquillas pulverizadoras 316 están configuradas para pulverizar una cantidad prescrita de agua u otro fluido refrigerante en el espacio interior 301 para enfriar la pared lateral 110 durante las operaciones del horno. Las paredes interiores 222 del bolsillo 200 del quemador impiden que el agua de refrigeración pulverizada desde el sistema 310 refrigerado por pulverización al espacio interior 301 de la pared lateral 110 se filtre o entre en el bolsillo 200 del quemador. Del mismo modo, el panel 300 de quemadores está protegido por las paredes interiores 222 del bolsillo 200 del quemador contra el agua de refrigeración pulverizada en el espacio interior 301 de la pared lateral 110 por el sistema 310 refrigerado por pulverización.

Las Figuras 4, 5A, 5B y 6 se refieren al panel 300 de quemadores y se analizarán conjuntamente. La Figura 4 ilustra una vista ortogonal desde arriba del panel 300 de quemadores adecuado para acoplarse con la pared lateral 110 del horno metalúrgico 100 mostrado en la Figura 2. La Figura 5A ilustra una vista en planta posterior del panel de quemadores de la Figura 4. La Figura 5B ilustra una cubierta antipolvo para la parte posterior del panel de quemadores de la Figura 5A. La Figura 6 ilustra una vista lateral en sección transversal del panel de quemadores de la Figura 4. El panel 300 de quemadores tiene un cuerpo 470. El cuerpo 470 está dimensionado para caber perfectamente en el bolsillo 200 del quemador. El cuerpo 470 tiene una superficie superior 402, una superficie inferior 404, una cara frontal 406, una cara posterior 408, un lado derecho 405 y un lado izquierdo 403. En algunos ejemplos, la superficie posterior 408 y/o la superficie frontal 406 pueden extenderse más allá del bolsillo 200 del quemador. Es decir, la superficie posterior 408 y/o la superficie frontal 406 pueden extenderse más allá de la pared lateral 110. La superficie superior 402, la superficie inferior 404, la cara frontal 406, la cara posterior 408, el lado derecho 405 y el lado izquierdo 403 rodean y definen un área 401 interior del quemador, es decir, el área hueca dentro del panel 300 de quemadores. Un tubo 450 del quemador y un sistema 410 refrigerado por pulverización están dispuestos, al menos parcialmente, en el área 401 interior del quemador.

Una porción exterior 412 está definida a lo largo de la superficie exterior del cuerpo 470 opuesta a la zona interior del quemador 401. La porción exterior 412 del cuerpo 470 puede estar en contacto con, o acoplada a, el bolsillo 200 del quemador. El cuerpo 470 puede incluir opcionalmente una pluralidad de depresiones de retención de escoria dispuestas en la superficie frontal 406 a lo largo de la porción exterior 412 que está expuesta al volumen interior 116 del horno metalúrgico 100. Las depresiones ayudan a retener la escoria en la superficie frontal 406 del cuerpo 470.

El cuerpo 470 puede estar formado de cobre, acero u otro material conductor del calor adecuado. En un ejemplo, el cuerpo 470 está formado de cobre. El cuerpo 470 del panel 300 de quemadores puede tener opcionalmente una brida de montaje (no mostrada) que rodea el cuerpo 470 en la porción exterior 412. La brida de montaje está configurada para acoplar el panel 300 de quemadores a la pared lateral 110. La brida de montaje puede estar hecha de acero u otro material adecuado. En una realización, la brida de montaje está formada de acero y moldeada en el cuerpo de cobre 470. Alternativamente, el panel 300 de quemadores se acopla a la pared lateral sin el uso de la brida, por ejemplo, mediante soldadura, ajuste por deslizamiento o fricción, u otras técnicas adecuadas.

El tubo 450 del quemador está dispuesto a través de la superficie frontal 406. El tubo 450 del quemador puede extenderse a través de la superficie posterior 408. Alternativamente, el tubo 450 del quemador puede formar una porción de la superficie posterior 408. En otras alternativas, el tubo 450 del quemador puede sellarse contra la superficie posterior 408 y la superficie frontal 406 en el área 401 interior del quemador. El tubo 450 del quemador proporciona una abertura 452 desde la superficie posterior 408 hasta la superficie frontal 406. El tubo 450 del quemador está configurado para aceptar un quemador que se extiende a través de la abertura 452 del panel 300 de quemadores hasta el volumen interior 116 del horno metalúrgico 100. El tubo 450 del quemador sella el área 401 interior del quemador del quemador de manera que el fluido refrigerante no entre en el tubo 450 del quemador y entre en contacto con el quemador.

La superficie superior 402, la superficie inferior 404, el lado derecho 405 y el lado izquierdo 403 (superficies laterales) del cuerpo 470 pueden formarse a partir de una única masa continua de material y formarse, por ejemplo, en una separación, para formar las cuatro superficies separadas. Alternativamente, la superficie superior 402, la superficie inferior 404, el lado derecho 405 y el lado izquierdo 403 pueden formarse a partir de placas o láminas separadas, que se fijan entre sí, tal como soldadura fuerte o autógena, para formar las cuatro superficies separadas. De manera similar, la superficie posterior 408 y la superficie frontal 406 pueden sujetarse o soldarse a una superficie lateral respectiva, tal como el lado izquierdo 403. En otras realizaciones, todo el cuerpo 470, incluida la superficie frontal 406, la superficie superior 402, la superficie inferior 404, el lado derecho 405 y el lado izquierdo 403, puede formarse mediante fundición, por ejemplo, utilizando cobre, en una sola masa continua de material.

Adicional o alternativamente, la superficie posterior 408 y/o la superficie frontal 406 pueden estar hechas de la misma lámina de material que forma una superficie lateral respectiva, tal como la superficie superior 402. Las superficies pueden formar bridas para soportar o formar la superficie posterior 408. Por ejemplo, como se ilustra en la Figura 5A, la superficie superior 402 puede doblarse para formar una brida superior 502, el lado izquierdo 403 puede doblarse para formar una brida izquierda 503, la superficie inferior 404 puede doblarse para formar una brida inferior 504 y el lado derecho 405 puede doblarse para formar una brida derecha 505, a lo largo de la superficie posterior 408. En un ejemplo, las bridas se extienden desde las superficies laterales hacia dentro, hacia el tubo 450 del quemador. En otro ejemplo, las bridas se extienden hacia fuera desde las superficies laterales alejadas del tubo 450 del quemador. En el ejemplo en donde las bridas se extienden hacia fuera desde el cuerpo 470, la brida puede apoyarse en la pared lateral 110 del horno metalúrgico 100 y ayudar a sujetar el panel 300 de quemadores en el bolsillo 200 del quemador. Cada brida puede soldarse opcionalmente a una superficie lateral respectiva y/o a una brida contigua.

De manera similar, el tubo 450 del quemador tiene una pluralidad de bridas en la superficie posterior 408. Por ejemplo, una brida superior 552, una brida izquierda 553, una brida inferior 554 y una brida derecha 555 están acopladas al tubo 450 del quemador. Todas las bridas 552, 553, 554, 555 se extienden hacia fuera desde el tubo 450 del quemador hacia las superficies laterales del cuerpo 470. Cada brida puede soldarse opcionalmente a una superficie lateral respectiva y/o a una brida contigua.

Una abertura 544 está dispuesta entre las bridas 552, 553, 554, 555 del tubo del quemador y las bridas 502, 503, 504, 505. Las bridas 552, 553, 554, 555 del tubo del quemador y las bridas 502, 503, 504, 505 de las superficies laterales pueden tener una pluralidad de elementos de fijación 520. Los elementos de fijación 520 pueden ser orificios, orificios roscados, espárragos u otros. Como se muestra en la Figura 5B y en la Figura 6, la superficie posterior 408 puede incluir una cubierta antipolvo 550, que se superpone a las bridas de las superficies laterales y al tubo 450 del quemador. La cubierta antipolvo 550 puede utilizar los sujetadores 520 para fijar la cubierta antipolvo 550 a las superficies laterales y el tubo 450 del quemador para cubrir la abertura 544.

El sistema 410 refrigerado por pulverización está dispuesto en el área 401 interior del quemador. Es decir, el sistema 410 refrigerado por pulverización está contenido dentro del cuerpo 470, fuera del tubo 450 del quemador y encerrado por la cubierta antipolvo 550. El sistema 410 refrigerado por pulverización puede funcionar independientemente del sistema 310 refrigerado por pulverización dispuesto en la pared lateral 110. El sistema 410 refrigerado por pulverización está configurado de manera similar al sistema 310 refrigerado por pulverización que tiene un colector 421, barras pulverizadoras 418 y boquillas pulverizadoras 416. El colector 421 del sistema 410 refrigerado por pulverización puede estar acoplado de manera fluida a un sistema que proporciona agua o refrigerante, tal como una fuente de agua refrigerante. Las boquillas de pulverización 416 del sistema 410 refrigerado por pulverización pulverizan refrigerante en el área 401 interior del quemador del cuerpo 470 para proporcionar refrigeración al cuerpo 470 y al tubo 450 del quemador. En un ejemplo, la fuente de agua refrigerante acoplada de manera fluida al sistema 410 refrigerado por pulverización también está acoplada de forma fluida al sistema 310 refrigerado por pulverización. Una válvula (no mostrada) puede funcionar manualmente o mediante un controlador para proporcionar agua u otro refrigerante a través de las tuberías al sistema 410 refrigerado por pulverización. En otro ejemplo, el sistema de suministro de refrigerante acoplado de manera fluida al sistema 410 refrigerado por pulverización es independiente del sistema 310 refrigerado por pulverización. De esta manera, el sistema 410 de refrigeración por pulverización funciona independientemente de otros sistemas de refrigeración para enfriar el panel 300 de quemadores, de manera que se pueden proporcionar diferentes cantidades de refrigerante a los respectivos sistemas 310, 410 de refrigeración por pulverización.

El panel 300 de quemadores, que incluye la cubierta antipolvo 550, impide que el refrigerante usado pulverizado por el sistema 410 de refrigeración por pulverización abandone el área 401 interior del quemador del panel de quemadores donde está contenido el sistema 410 refrigerado por pulverización. El panel 300 de quemadores tiene un drenaje 480 sobre o a

lo largo de la superficie posterior 408 para retirar el refrigerante usado del área 401 interior del quemador del panel de quemadores. Un canalón 608 está configurado para recoger el refrigerante usado pulverizado por el sistema 410 refrigerado por pulverización para enfriar el panel 300 de quemadores. La superficie inferior 404 puede tener un ángulo 668 o tener otras características 609 que dirigen el refrigerante usado desde el canalón 608 hasta el drenaje 480. El drenaje 480 puede formarse a partir de una o más aberturas en la superficie posterior 408, tales como una primera abertura 481 y una segunda abertura 482. Alternativamente, la abertura 482 para el drenaje 480 puede estar en la superficie lateral izquierda 403 o en la superficie lateral derecha 405 y adyacente a la superficie posterior 408. Las aberturas 481,482 pueden tener forma rectangular u oblonga y extenderse a lo largo de la superficie posterior 408. Alternativamente, el drenaje 480 puede configurarse para aceptar una tubería, es decir, tener una forma redonda, mediante roscado, soldadura, utilizando un conector de manguera u otro acoplamiento hermético a los fluidos, para extraer el refrigerante usado. El drenaje 480 puede estar acoplado de manera fluida al puerto 119 de drenaje para vaciar el refrigerante usado de la pared lateral 110. Alternativamente, el drenaje 480 puede ser independiente de manera fluida del puerto 119 de drenaje y estar acoplado a una bomba o sifón para vaciar el refrigerante usado del panel 300 de quemadores.

En un ejemplo, el sistema 410 refrigerado por pulverización para enfriar el panel 300 de quemadores es independiente del sistema de pulverización en la pared lateral 310. Una válvula o línea de fuente separada puede proporcionar refrigerante al sistema 410 refrigerado por pulverización para enfriar el panel 300 de quemadores de forma independiente del sistema de pulverización en la pared lateral 310. En otro ejemplo, el sistema refrigerado por pulverización se suministra desde y se drena de nuevo a la pared lateral 110 a través de conexiones de manguera. Este diseño facilita la instalación y el desmontaje en comparación con otros diseños convencionales de paneles de quemadores.

La Figura 7 ilustra un diagrama de flujo para un método 700 para enfriar un panel 300 de quemadores de un horno metalúrgico 100 con un sistema 410 de refrigeración por pulverización. El método 700 comienza en la operación 710 en la que un panel de quemadores de un horno metalúrgico se acopla a un sistema de suministro de refrigerante. El panel de quemadores tiene un sistema de refrigeración por pulverización y un drenaje. El sistema 410 de refrigeración por pulverización del panel 300 de quemadores puede acoplarse opcionalmente al sistema 310 de refrigeración por pulverización del horno metalúrgico 100. Una válvula, un actuador u otro dispositivo de control de fluido puede controlar por separado el sistema 310 de refrigeración por pulverización del horno metalúrgico 100 y el sistema 410 de refrigeración por pulverización del panel 300 de quemadores, de manera que los dos sistemas 310, 410 de refrigeración por pulverización puedan funcionar de forma independiente. En un ejemplo, el sistema 410 de refrigeración por pulverización del panel 300 de quemadores se activa mientras el sistema 410 de refrigeración por pulverización en la pared lateral, o techo, del horno metalúrgico 100 está inactivo.

En la operación 720, el fluido refrigerante se pulveriza desde el sistema 410 de refrigeración por pulverización al panel 300 de quemadores. La pulverización del fluido de refrigeración puede activarse mediante un controlador que controla una válvula entre el sistema 410 de refrigeración por pulverización y la fuente del fluido de refrigeración. Las boquillas dispuestas dentro del panel 300 de quemadores dirigen el refrigerante hacia las superficies interiores del panel de quemadores, incluyendo la superficie frontal y el tubo del quemador.

En la operación 730, el fluido refrigerante pulverizado por el sistema refrigerado por pulverización se recoge en el drenaje del panel de quemadores. El refrigerante usado se introduce por gravedad o vacío en el drenaje del panel de quemadores. El drenaje puede estar acoplado a un sistema de drenaje común del horno metalúrgico para retirar el refrigerante usado del panel 300 de quemadores. El drenaje puede alimentar por gravedad el sistema o bomba de drenaje común u otras técnicas. Alternativamente, el drenaje puede tener un sistema de drenaje separado de los presentes en el horno metalúrgico. El drenaje retira el refrigerante usado del panel 300 de quemadores para reciclarlo, enfriarlo o reutilizarlo.

Ventajosamente, el panel de quemadores puede reemplazar los paneles de quemadores convencionales al tiempo que ofrece una refrigeración por pulverización más eficaz. El panel de quemadores utiliza sustancialmente menos material en su construcción, lo que reduce los costes y el peso total del panel de quemadores. Las tuberías existentes para el panel de quemadores convencional se pueden reutilizar para proporcionar el fluido refrigerante para pulverizar y drenar el fluido usado del panel de quemadores, a fin de mejorar el rendimiento térmico y reducir el uso de agua sin la necesidad de construir nuevas tuberías extensas. El panel de quemadores refrigerado por pulverización, que tiene el sistema de refrigeración por pulverización integrado, permite además un cambio más rápido de los paneles de quemadores existentes.

Debe tenerse en cuenta que las realizaciones de la presente descripción son para la explicación de la presente descripción y no para la limitación de la presente invención. El alcance de la presente invención se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

r e iv in d ic a c io n e s

1. Un panel (300) de quemadores que comprende:

un cuerpo (470) que comprende:

una superficie superior (402), una superficie inferior (404), una superficie izquierda (403), una superficie derecha (405), una superficie posterior (408) y una superficie frontal (406), rodeando las superficies frontal, superior, inferior, izquierda y derecha un área (401) interior del quemador; y

un tubo (450) del quemador dispuesto al menos parcialmente en el área (401) interior del quemador y que proporciona una abertura (452) a través de la superficie frontal (406), en donde el tubo (450) del quemador está configurado para aceptar un quemador; y

un sistema (410) de refrigeración por pulverización dispuesto en el área (401) interior del quemador, es decir, el sistema (410) refrigerado por pulverización está contenido dentro del cuerpo (470), fuera del tubo (450) del quemador, en donde el sistema (410) de refrigeración por pulverización está configurado para pulverizar refrigerante en el área (401) interior del quemador del cuerpo (470) para proporcionar refrigeración al cuerpo (470) y al tubo (450) del quemador.

2. El panel de quemadores de la reivindicación 1, que comprende además:

dos o más primeras bridas (502, 503, 504, 505) que se extienden hacia dentro desde la superficie superior (402), la superficie inferior (404), la superficie izquierda (403) o la superficie derecha (405); y

una cubierta antipolvo (550) acoplada a las primeras bridas (502, 503, 504, 505), en donde el sistema (410) de refrigeración por pulverización está dispuesto entre la cubierta antipolvo (550) y la superficie frontal (406).

3. El panel de quemadores de la reivindicación 2, en donde el tubo del quemador comprende además:

una segunda brida (552, 553, 554, 555) que se extiende hacia fuera desde el tubo (450) del quemador, la cubierta antipolvo (550) acoplada a la segunda brida (552, 553, 554, 555).

4. El panel (300) de quemadores de la reivindicación 1, en donde el sistema (410) de refrigeración por pulverización comprende:

un colector (421) configurado para acoplarse a una fuente de agua refrigerante dispuesta fuera del panel de quemadores; y

una o más boquillas (416) configuradas para pulverizar refrigerante en el área (401) interior del quemador.

5. El panel (300) de quemadores de la reivindicación 4, que comprende además:

un canalón (608) dispuesto en el área (401) interior del quemador, el canalón (608) configurado para recoger el refrigerante pulverizado desde las boquillas (416); y

un drenaje (480) conectado al canalón (608), el drenaje (480) configurado para retirar el refrigerante del área (401) interior del quemador.

6. El panel (300) de quemadores de la reivindicación 5, en donde la superficie inferior (404) tiene un ángulo para dirigir el refrigerante al drenaje (480).

7. Un horno metalúrgico (100) que comprende:

una pared lateral (110) que tiene un techo (120) dispuesto sobre la misma, comprendiendo la pared lateral (110):

una cara interior que tiene una primera superficie que rodea un volumen interior y una segunda superficie orientada en dirección opuesta al volumen interior, teniendo el volumen interior un primer sistema (310) de refrigeración por pulverización y un sistema de drenaje dispuesto en su interior, teniendo la cara interior un bolsillo del quemador en la pared lateral (200) formado a su través; un panel (300) de quemadores dispuesto en el bolsillo del quemador de pared lateral (200), comprendiendo el panel (300) de quemadores:

un cuerpo (470) que comprende:

una superficie superior (402), una superficie inferior (404), una superficie izquierda (404), una superficie derecha (405), una superficie posterior (408) y una superficie frontal (406), rodeando las superficies frontal, superior, inferior, izquierda y derecha un área (401) interior del quemador; y

un segundo sistema (410) de refrigeración por pulverización dispuesto en el área (401) interior del quemador, es decir, el segundo sistema (410) refrigerado por pulverización está contenido dentro del cuerpo (470), fuera del tubo (450) del quemador, en donde el segundo sistema (410) de refrigeración por pulverización está configurado para pulverizar refrigerante en el área (401) interior del quemador del cuerpo (470) para proporcionar refrigeración al cuerpo (470) y al tubo (450) del quemador.

8. El horno metalúrgico (100) de la reivindicación 7, que comprende además:

una cubierta antipolvo (550) acoplada a las primeras bridas (502, 503, 504, 505), en donde el segundo sistema (410) de refrigeración por pulverización está dispuesto entre la cubierta antipolvo (550) y la superficie frontal (406).

9. El horno metalúrgico (100) de la reivindicación 8, en donde el tubo (450) del quemador comprende además:

10. El horno metalúrgico (100) de la reivindicación 7, en donde el segundo sistema (410) de refrigeración por pulverización comprende:

11. El horno metalúrgico (100) de la reivindicación 10, en donde el primer sistema (310) refrigerado por pulverización está acoplado de forma fluida al segundo sistema (410) refrigerado por pulverización.

12. El horno metalúrgico (100) de la reivindicación 10, que comprende además:

13. El horno metalúrgico (100) de la reivindicación 12, en donde la superficie inferior (404) tiene un ángulo para mover el refrigerante al drenaje (480).

14. El horno metalúrgico (100) de la reivindicación 12, en donde el drenaje (480) está acoplado de manera fluida a un sistema de drenaje común del horno metalúrgico (100).

15. Un método para enfriar un panel (300) de quemadores de la reivindicación 1, que comprende:

acoplar (710) el panel de quemadores del horno metalúrgico a una fuente de fluido refrigerante, teniendo el panel de quemadores el sistema de refrigeración por pulverización y un drenaje dispuesto en el panel de quemadores;

pulverizar (720) fluido de refrigeración desde el sistema de refrigeración por pulverización en el panel de quemadores; y

recoger (730) el fluido refrigerante pulverizado desde el sistema refrigerado por pulverización en el drenaje del panel de quemadores.