ES2235087T3 - Proceso para recuperar energia de gas caliente. - Google Patents
Proceso para recuperar energia de gas caliente.Info
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Abstract
Proceso para recuperar energía de un gas, obtenido de un proceso de fundición reducción usado para preparar continuamente acero, con una temperatura superior a 650ºC y una presión absoluta mayor que 1.7 bar y que comprende compuestos y partículas que contienen álcalis no solidificados, caracterizado porque se realizan las siguientes etapas: (a) enfriamiento del gas hasta una temperatura inferior a 550ºC por medio de un intercambiador de calor de coraza y tubo, en donde el gas caliente pasa del lado de la coraza y el agua de enfriamiento pasa en el lado del tubo, en donde se forma vapor, del cual se recupera energía de vapor, y en donde el intercambiador de calor de coraza y tubo comprende una pared de membrana colocada en un recipiente alargado, cuya pared de membrana alargada está abierta por cualquiera de sus lados para que el gas entre y abandone la parte interna del espacio rodeado por esa pared de membrana, cuyo espacio interior está provisto con una pluralidad de tubos intercambiadores de calor, cuyos tubos están interconectados en su exterior en una forma agrupada y colocados en ese espacio interior de tal manera que existe una pluralidad de canales para el paso de gas caliente, cuyo paso corre paralelo a las paredes alargadas de la pared de membrana, (b) separación de las partículas del gas por medio de uno o más dispositivos de separación centrífuga dispuestos de manera secuencial hasta un nivel de polvos inferior a 400 mg/Nm3, (c) expansión del gas en un expansor para recuperar energía.
Description
Proceso para recupera energía de gas
caliente.
La invención se relaciona con un proceso para
recuperar energía de un gas que tiene una temperatura superior a
650ºC y una presión absoluta de más de 1.7 bar y comprende
compuestos y partículas que contienen al mismo tiempo álcalis
sólidas y álcalis aún sin solidificar. Un gas de este tipo se
produce por ejemplo en procesos continuos de elaboración de hierro y
elaboración de acero recientemente desarrollados, tal como el
proceso de fusión HI.
El acero es una aleación de base de hierro que
contiene menos de aproximadamente 1% de carbón y comúnmente otros
elementos de aleación. El acero se fabrica actualmente a partir de
arrabio de alto horno ("metal caliente"), DRI (siglas en inglés
de hierro reducido directo) y chatarra de hierro y de acero. El DRI,
también denominado como esponja de hierro, se produce por reducción
directa en estado sólido del mineral de hierro.
Las operaciones unitarias de separación
convencionales de los hornos de coque subproducto para la
elaboración de acero por lotes, altos hornos para elaboración
continua de hierro y hornos para elaboración de acero por lotes han
dominado la industria durante los pasados cien años. Además del
aumento importante en el tamaño y eficiencia de los aparatos
empleados, únicamente ha habido dos cambios importantes en este
período; la aplicación omnipresente de oxígeno industrial para
enriquecer o reemplazar el aire de proceso y el uso de concentrados
aglomerados de mineral de hierro de alta calidad endurecidos por
calor para complementar o reemplazar mineral de hierro natural en
trozos.
En años recientes, debido a razones
crecientemente obligatorias de capital oneroso y de costos de
operación, y debido a la necesidad por la protección ambiental, ha
habido un aumento disparado en la investigación y desarrollo de
procesos continuos de elaboración de hierro y de elaboración de
acero. Tales métodos de fundición reducción se describen por ejemplo
en US-A-5891214,
US-A-5759495 y
US-A-5060913. El proceso continuo de
elaboración de hierro COREX basado en carbón mineral opera
comercialmente, pero depende de la alimentación rica en esponja de
hierro y en un mercado satisfactorio para el gran volumen de gas de
exportación que produce. Actualmente, los principales procesos
continuos nacientes son por ejemplo procesos denominados como
HIsmelt, DIOS y Romelt (marcas registradas). Todos estos procesos
están dedicados a la elaboración de hierro, los cuales superan las
desventajas de los procesos de altos hornos. Estos nuevos procesos
de fundición en baño de alta intensidad, basados en carbón mineral,
tratan finos de mineral de hierro.
El oxígeno suministrado a HIsmelt es
principalmente aire precalentado a 1200ºC. Los finos de mineral de
hierro, carbón mineral y fundente son inyectados por el fondo usando
nitrógeno como gas portador. Se inyecta un chorro de aire caliente,
de alto flujo de masa, a alta velocidad, a través de una tobera
superior sencilla. El baño es muy turbulento, y el metal y la
escoria producida se separan en el exterior. El horno horizontal de
fundición, relativamente corto, es redondo en la sección
transversal. Su descarga de gases pasa a un lecho fluidizado
circulante para capturar gotitas y polvo arrastrados antes de usarse
adicionalmente corriente abajo. El proceso DIOS comprende un lecho
fluidizado circulante, un horno de prerreducción asociado a un horno
de fundición similar a un convertidor de oxígeno L-D
alto. La alimentación del horno consiste en mineral de hierro fino
reducido parcialmente, carbón mineral, oxígeno y fundente. El horno
está agitado en el fondo mediante el uso de nitrógeno y opera a 2
atmósferas manométricas. El proceso Romelt emplea inyección
sumergida de aire enriquecido con oxígeno para la fundición de finos
de mineral de hierro introducidos directamente con carbón mineral
dentro de un baño de escoria de fluido de salpicado violento de gran
volumen.
Los procesos anteriores producirán volúmenes muy
grandes de gas caliente que contiene monóxido de carbono, hidrógeno,
polvo y compuestos, los cuales están presentes originalmente en el
mineral de hierro y el carbón mineral. Ejemplos de tales
contaminantes son compuestos alcalinos tales como sodio y potasio.
Estos compuestos están en un estado líquido o gaseoso a temperaturas
superiores a 775ºC. A temperaturas menores estos álcalis se
condensarán y subsiguientemente solidificarán sobre la superficie
del equipo de proceso y estarán presentes en el gas partículas de
polvo. Los álcalis pueden solidificar por ejemplo en forma de NaCl,
KCl, Na_{2}CO_{3} y K_{2}CO_{3}. La formación de tales
condensados y sales sólidas hacen difícil enfriar simplemente el gas
y recuperar el calor. Un método de tratamiento del gas caliente es
mediante enfriamiento con agua de evaporación. La ventaja de dicho
método es que los compuestos alcalinos pueden recuperarse como una
solución acuosa antes de que ocasionen alguna incrustación de
cualquiera de los equipos de proceso corriente abajo. Una desventaja
es que la solución acuosa, que contiene también polvo y posiblemente
partículas de carbón mineral, tiene que tratarse antes de que pueda
desecharse al ambiente. Además dicho método no es un método
eficiente de recuperación de energía del gas caliente.
En US-A-4424766
se describe una cámara de combustión de lecho fluidizado presurizado
con hidrógeno para la combustión de carbón mineral. Se coloca un
intercambiador de calor tubular en el espacio libre del recipiente
de la cámara de combustión del lecho fluidizado.
En US-A-6044977
se describe un aparato para remover micropartículas de un gas. El
gas purificado se alimenta para utilizarse en mover una turbina de
gas para generación de energía eléctrica o para otro propósito.
Por lo tanto existe una necesidad por un proceso
en el cual pueda reducirse en gran medida la temperatura del gas
caliente, reduciendo a la vez los problemas asociados con la
solidificación de los compuestos alcalinos. La presente invención
proporciona un proceso en el que se superan los problemas antes
descritos y se recupera energía en una forma más eficiente.
El siguiente proceso logra este objeto. El
proceso recupera energía de un gas, obtenido de un proceso de
fundición reducción usado para preparar acero de manera continua,
con una temperatura superior a 650ºC y una presión absoluta mayor de
1.7 bar y que comprende compuestos que contienen álcalis no
solidificadas y partículas por la realización de las siguientes
etapas:
- (a)
- enfriamiento del gas hasta una temperatura inferior a 550ºC por medio de un intercambiador de calor de coraza y tubo, en donde el gas caliente pasa del lado de la coraza y el agua de enfriamiento pasa en el lado del tubo, en donde se forma vapor, del cual se recupera energía de vapor, y en donde el intercambiador de calor de coraza y tubo comprende una pared de membrana colocada en un recipiente alargado, cuya pared de membrana alargada está abierta por cualquiera de sus lados para que entre gas y abandone la parte interna del espacio rodeado por esa pared de membrana, cuyo espacio interior está provisto con una pluralidad de tubos intercambiadores de calor, cuyos tubos están interconectados en su exterior en una forma agrupada y colocados en ese espacio interior de tal manera que existe una pluralidad de canales para el paso de gas caliente, cuyo paso corre paralelo a las paredes alargadas de la pared de membrana,
- (b)
- separación de las partículas del gas por medio de uno o más dispositivos de separación centrífuga dispuestos de manera secuencial hasta un nivel de polvos inferior a 400 mg/Nm^{3},
- (c)
- expansión del gas en un expansor para recuperar energía.
El gas caliente usado en la etapa (a) tendrá una
temperatura superior a 650ºC, especialmente mayor que 800ºC. La
temperatura superior puede ser de 1000ºC. La presión del gas
caliente será superior a 1.7 y con más preferencia superior a 1.9
bar absolutos (bara). Esta presión mínima se requiere para lograr
una recuperación de energía suficiente en la etapa (c). La presión
absoluta puede ser hasta de 40 bara. El gas caliente contendrá
partículas sólidas. Estas partículas sólidas pueden ser por ejemplo
hollín y ceniza cuando el gas caliente es obtenido en un proceso de
fundición de hierro continuo tal como se describió anteriormente. El
presente proceso se ajusta mejor para usarse comenzando con un gas
caliente que comprende más de 0.5 g/Nm^{3} de partículas.
Preferentemente el gas caliente contiene más de 5 g/Nm^{3} de
partículas. Esto es ventajoso para lograr un efecto mínimo de
autolimpieza del gas que fluye a través del intercambiador de calor
de coraza y tubo de la etapa (a). No existe un límite superior
práctico para la cantidad de partículas presentes en el gas
caliente. Gases calientes apropiados obtenidos en los procesos
continuos antes mencionados de elaboración de hierro tendrán
normalmente un contenido de partículas menor que 100 g/Nm^{3}.
El gas caliente comprenderá también compuestos
alcalinos. Los ejemplos típicos de álcalis no solidificadas son
sodio y potasio. El contenido de sodio está preferentemente entre
0.02 a 0.08% en volumen y el contenido de potasio está
preferentemente entre 0.02 a 0.1% en volumen. El gas caliente puede
contener también monóxido de carbono e hidrógeno si el gas caliente
se obtiene bajo condiciones de combustión incompleta. El contenido
de monóxido de carbono puede estar entre 10 y 30% en volumen del gas
caliente. El contenido de hidrógeno puede estar entre 5 y 15% en
volumen. Un ejemplo de un gas caliente que tiene la composición
anterior es el gas de combustión obtenido en los procesos de
fundición reducción antes mencionados, como por ejemplo los procesos
COREX, HIsmelt, DIOS y Romelt.
Se ha encontrado que al usar el intercambiador de
calor de coraza y tubo de la etapa (a) es posible una reducción
suficiente de temperatura mientras que al mismo tiempo, se evita la
incrustación del intercambiador de calor, debido a la solidificación
de los álcalis. La incrustación se evita tanto como es posible
porque el gas fluye en el lado de la coraza del intercambiador de
calor. El intercambiador de calor de coraza y tubo se diseña
preferentemente con una superficie de intercambio de calor
relativamente alta. En el uso el gas fluirá a una velocidad de gas
relativamente baja a través del lado de la coraza del intercambiador
de calor. Se ha encontrado que parte de la incrustación se remueve
de las superficies del intercambiador de calor mediante el poder de
autolimpieza de las partículas presentes en el gas caliente. Sin
embargo se espera que ocurra alguna incrustación y por lo tanto la
superficie de los tubos del intercambiador de calor tendrán que
limpiarse preferentemente por medio de golpeadores mecánicos.
Ejemplos de tales golpeadores se describen en
DE-A-2710153 y
EP-A-254379.
Los intercambiadores de calor de coraza y tubo
comprenden una pared de membrana que tiene por ejemplo una forma
similar a caja tubular o rectangular. La pared de membrana se coloca
preferentemente en un recipiente alargado. Los tubos de la pared de
membrana corren preferentemente paralelos al lado alargado de dicha
pared. La pared de membrana alargada está abierta en cualquiera de
sus lados para que el gas entre y abandone la parte interna del
espacio rodeado por dicha pared de membrana. Este espacio interno
está provisto con una pluralidad de tubos intercambiadores de calor.
Estos tubos están interconectados en su exterior en una forma
agrupada y colocados en ese espacio interno de tal manera que existe
una pluralidad de canales para el paso de gas caliente. Estos
pasajes corren preferentemente paralelos a las paredes alargadas de
la pared de membrana. Por ejemplo cuando se usa una pared de
membrana tubular los tubos internos pueden disponerse en una
pluralidad de grupos de tubos espirales formados de manera tubular
concéntrica. Los tubos de un grupo tubular están adecuadamente
interconectados. Los pasajes para el gas caliente serán los espacios
anulares entre dichos grupos tubulares de tubos. Cuando se emplea
una pared de membrana similar a caja rectangular alargada los grupos
de tubos interconectados pueden ser paredes planas de tubos
colocados en forma paralela en el espacio similar a caja. El pasaje
para gas caliente tendrá entonces una forma similar a caja alargada.
Preferentemente cada grupo de tubos y la pared de membrana se provee
con medios de golpeteo separados. Debido a que los tubos de cada
grupo individual de tubos están interconectados el número de medios
de golpeteo para limpiar cada grupo puede estar limitado.
El agua de enfriamiento corre preferentemente en
contra corriente a través de los tubos en los diferentes grupos y a
través de los tubos de la pared de membrana con el gas caliente. Los
grupos de tubos pueden usarse también para calentar adicionalmente
el vapor saturado para obtener vapor sobrecalentado.
Ejemplos de intercambiadores de calor apropiados
que pueden encontrar aplicación en la etapa (a) se describen en
EP-A-342767. Con más preferencia un
intercambiador de calor se utiliza cuando los pasajes de gas antes
mencionados están dispuestos de tal manera que, en la operación, la
velocidad del gas que fluye a través de dichos pasajes de gas, se
mantiene sustancialmente constante. Se ha encontrado que únicamente
existe un pequeño intervalo de velocidad del gas en el que, por un
lado, el gas tiene un efecto de autolimpieza suficiente para reducir
la incrustación y, por el otro, un efecto mínimo de erosión del
equipo. Al reducir el área de sección transversal de los pasajes de
gas en el intercambiador de calor en la dirección corriente abajo
puede mantenerse una velocidad de gas sustancialmente constante en
dichos pasajes. Un ejemplo de un intercambiador de calor preferido
que tiene tales pasajes de gas reducidos se describe en
EP-A-722999.
En la etapa (a) la temperatura se reduce hasta
una temperatura inferior a 550ºC y preferentemente inferior a 520ºC.
Debido a que estas temperaturas bajas la mayoría de los álcalis no
solidificados están presentes como sólidos no es necesario reducir
la temperatura a niveles muy bajos. Desde un punto de vista de
recuperación de energía se prefiere que la temperatura de la etapa
de salida de gas (a) sea al menos de 500ºC. Del vapor u
opcionalmente del vapor sobrecalentado se puede recuperar energía
por medio de una turbina de vapor.
En la etapa (b) las partículas sólidas son
removidas del gas por medio de uno o más dispositivos de separación
centrífugos dispuestos secuencialmente hasta un nivel de polvos
inferior a 400 mg/Nm^{3}. Estas partículas de sólidos comprenderán
compuestos alcalinos solidificados y el polvo que estaba
originalmente presente en el gas caliente. El nivel de polvos del
gas obtenido de la etapa (b) es preferentemente menor que 350
mg/Nm^{3} y con más preferencia menor que 280 mg/Nm^{3}. Además
de este requerimiento la cantidad de polvo grueso, partículas que
tienen un diámetro medio de más de 10 micrones, es preferentemente
menor que 5 y con más preferencia menor que 2 mg/Nm^{3}. Los
niveles de polvo necesitan reducirse en la etapa (b) para evitar la
erosión de la turbina de expansión tal como se emplea en la etapa
(c).
El separador centrífugo que es usado
preferentemente en la etapa (b) puede ser cualquier separador
conocido el cual separe sólidos de un gas haciendo uso de fuerzas
centrífugas y que confirme que puede reducir el nivel de polvos
hasta el nivel deseado. Preferentemente la separación se realiza por
medio de un separador de ciclón en la etapa (b), con más preferencia
por medio de un ciclón denominado de entrada coaxial. Este ciclón
comprende dos tubos concéntricos, el tubo interno sirve como una
salida de gas y localizador de vórtice y el tubo externo sirve como
una cámara de torbellino en el cual las partículas se mantienen
centrifugadas contra la pared y fuera del vórtice. La velocidad
tangencial está impedida a la alimentación del gas por medio de
aletas de turbulencia localizadas entre el tubo interno y el
externo. El tubo interno sobresale parcialmente por arriba del tubo
externo. Los sólidos son removidos en el extremo inferior del tubo
externo. Preferentemente el separador comprende una pluralidad de
tales tubos operando en paralelo. Ejemplos de tales separadores son
bien conocidos y se describen por ejemplo en
GB-A-1411136. Un ejemplo comercial
es el separador de tercera etapa de Shell como por ejemplo se
describe en Hydrocarbon Processing, Enero de 1985, páginas
51-54. Variaciones de tales separadores se muestran
como una figura en Perry (véase abajo) en la figura 20.98. Si el
nivel de partículas en el gas caliente que sale de la etapa (a) es
más de 1 g/Nm^{3} y especialmente más de 10 g/Nm^{3} se realiza
preferentemente una preseparación antes de que el gas se alimente a
un separador tal como se describió arriba. Una separación inicial se
realiza preferentemente por medio de un ciclón de entrada tangencial
estándar como se describe, por ejemplo, en Perry's Chemical
Engineers, Handbook (Manual de Ingenieros Químicos), 5ª edición,
1973, McGraw-Hill Inc., páginas
20-83 a 20-85. El nivel de
partículas se reduce preferentemente a menos de 1 g/Nm^{3}.
En una modalidad preferida parte o todas las
partículas gruesas, que pueden comprender material combustible y que
se separan del gas en la separación inicial antes descrita de la
etapa (b), se reciclan al proceso, especialmente al proceso de
fundición reducción antes mencionado, el cual genera el gas
caliente. Las partículas más pequeñas, separadas en la etapa de
separación final de la etapa (b), por ejemplo, por medio del
separador de tercera etapa de Shell, contendrá depósitos
relativamente más alcalinos que las partículas gruesas.
Ventajosamente estas partículas más pequeñas no son recicladas a
dicho proceso. Por lo tanto se obtiene un proceso en el que no
tendrá lugar la acumulación de álcalis mientras que se minimiza la
cantidad neta de sólidos que se produce por el proceso en la etapa
(b).
En la etapa (c) la corriente de gas pasa a un
expansor de recuperación de energía y se despresuriza, la energía
recuperada de la corriente de gas es usada para trabajo útil tal
como mover un compresor o generar electricidad. Normalmente se
empleará un sistema de derivación, el cual desvía la corriente de
gas alrededor del expansor de recuperación de energía, para evitar
el exceso de aceleración del expansor. Estos sistemas se describen
por ejemplo en US-A-3777486 y en
US-A-3855788. El expansor de
recuperación de energía y el otro equipo requeridos para practicar
la invención están más bien especializados, pero están
comercialmente disponibles.
Si el gas de alimentación del proceso de
conformidad con la presente invención comprende monóxido de carbono,
se efectúa preferentemente una etapa adicional (d). La etapa (d)
comprende la combustión del monóxido de carbono a dióxido de
carbono. La combustión del gas que contiene CO se efectúa usualmente
bajo condiciones controladas en un denominado hervidor de CO
separado o dispositivo de combustión enriquecido con aire y
alimentado continuamente con gas que contiene CO. El hervidor de CO
puede equiparse para aceptar al menos algún otro combustible, el
cual se emplea en el arranque, o más comúnmente para complementar el
valor del combustible del gas de combustión. Tales procesos son bien
conocidos. Otros ejemplos se describen en
US-A-2753925 en donde la energía
calorífica liberada de la combustión del gas que contiene CO se
emplea en la generación de vapor de alta presión.
La figura 1 muestra una modalidad preferida de la
presente invención. La figura 1 muestra un reactor de proceso de
fundición reducción (1) al cual se alimenta carbón mineral, mineral
de hierro (2) y gas que contiene oxígeno (3). El hierro se recupera
a través de (4) y se produce un gas de combustión (5). El gas de
combustión caliente es llevado a través del conducto superior (5) y
a través del intercambiador de calor de tubo y coraza (6), un ciclón
de corte tosco (7) hasta un recipiente (8) que comprende una
pluralidad de separadores de ciclón de entrada axial (9). En el
intercambiador de calor (6) se produce vapor y se descarga a través
de (10) a una facilidad de recuperación de energía, la cual puede
ser una turbina de vapor. Las partículas separadas en el ciclón de
corte tosco (7) se reciclan al reactor (1) a través de (11). Las
partículas finas que contienen álcalis separadas en el recipiente
(8) se descargan a través de (12). El gas caliente, pobre en
sólidos, se alimenta al expansor (13) para producir energía (E). El
gas que comprende monóxido de carbono se alimenta a un hervidor de
CO (14) en donde se recupera energía (E) en (15).
Claims (16)
1. Proceso para recuperar energía de un gas,
obtenido de un proceso de fundición reducción usado para preparar
continuamente acero, con una temperatura superior a 650ºC y una
presión absoluta mayor que 1.7 bar y que comprende compuestos y
partículas que contienen álcalis no solidificados,
caracterizado porque se realizan las siguientes etapas:
- (a)
- enfriamiento del gas hasta una temperatura inferior a 550ºC por medio de un intercambiador de calor de coraza y tubo, en donde el gas caliente pasa del lado de la coraza y el agua de enfriamiento pasa en el lado del tubo, en donde se forma vapor, del cual se recupera energía de vapor, y en donde el intercambiador de calor de coraza y tubo comprende una pared de membrana colocada en un recipiente alargado, cuya pared de membrana alargada está abierta por cualquiera de sus lados para que el gas entre y abandone la parte interna del espacio rodeado por esa pared de membrana, cuyo espacio interior está provisto con una pluralidad de tubos intercambiadores de calor, cuyos tubos están interconectados en su exterior en una forma agrupada y colocados en ese espacio interior de tal manera que existe una pluralidad de canales para el paso de gas caliente, cuyo paso corre paralelo a las paredes alargadas de la pared de membrana,
- (b)
- separación de las partículas del gas por medio de uno o más dispositivos de separación centrífuga dispuestos de manera secuencial hasta un nivel de polvos inferior a 400 mg/Nm^{3},
- (c)
- expansión del gas en un expansor para recuperar energía.
2. Proceso de conformidad con la reivindicación
1, caracterizado porque el gas caliente usado en la etapa (a)
tiene una temperatura superior a 800ºC.
3. Proceso de conformidad con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque el gas caliente
comprende más de 0.5 g/Nm^{3} de partículas.
4. Proceso de conformidad con la reivindicación
3, caracterizado porque el gas caliente contiene más de 5
g/Nm^{3} de partículas.
5. Proceso de conformidad con cualquiera de las
reivindicaciones 1-4, caracterizado porque el
gas caliente contiene entre 0.02 a 0.08% en volumen de sodio y entre
0.02 a 0.1% en volumen de potasio.
6. Proceso de conformidad con cualquiera de las
reivindicaciones 1-5, caracterizado porque el
contenido de monóxido de carbono está entre 10 y 30% en volumen en
el gas caliente y el contenido de hidrógeno en el gas caliente está
entre 5 y 15% en volumen.
7. Proceso de conformidad con cualquiera de las
reivindicaciones 1-6, caracterizado porque
cada grupo de tubos y la pared de membrana está provista con un
medio de golpeteo separado.
8. Proceso de conformidad con cualquiera de las
reivindicaciones 1-7, caracterizado porque el
agua de enfriamiento corre en contracorriente a través de los tubos
en los diferentes grupos y corre a través de los tubos de la pared
de membrana con el gas caliente.
9. Proceso de conformidad con cualquiera de las
reivindicaciones 1-8, caracterizado porque
los pasajes de gas están dispuestos de tal manera que, en la
operación, la velocidad del gas que fluye a través de dichos
pasajes, se mantiene sustancialmente constante.
10. Proceso de conformidad con cualquiera de las
reivindicaciones 1-9, caracterizado porque la
temperatura se reduce en la etapa (a) hasta una temperatura entre
500 y 520ºC.
11. Proceso de conformidad con cualquiera de las
reivindicaciones 1-10, caracterizado porque
el nivel de polvos del gas tal como se obtiene de la etapa (b) es
menor que 280 mg/Nm^{3}.
12. Proceso de conformidad con cualquiera de las
reivindicaciones 1-11, caracterizado porque
el contenido de partículas que tiene un diámetro medio mayor que 10
micrones en el gas tal como se obtiene en la etapa (b) es menor que
5 mg/Nm^{3}.
13. Proceso de conformidad con cualquiera de las
reivindicaciones 1-12, caracterizado porque
la separación en la etapa (b) se realiza por medio de un ciclón de
entrada axial.
14. Proceso de conformidad con la reivindicación
13, caracterizado porque en la etapa (b) se realiza una
preseparación si el nivel de partículas en el gas caliente que sale
de la etapa (a) es más de 1 g/Nm^{3} y en donde la preseparación
se efectúa en un separador de ciclón de entrada tangencial.
15. Proceso de conformidad con la reivindicación
14, caracterizado porque el gas caliente se obtiene en un
proceso de fundición reducción y el material que es separado en esa
preseparación es reciclado al proceso de fundición reducción.
16. Proceso de conformidad con cualquiera de las
reivindicaciones 1-15, caracterizado porque
se efectúa una etapa (d) cuando el gas tal como se obtiene en la
etapa (c) comprende monóxido de carbono e hidrógeno, la etapa (d)
comprende la combustión del monóxido de carbono a dióxido de
carbono.
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EP2007744B1 (en) | 2006-04-03 | 2017-05-17 | Pharmatherm Chemicals Inc. | Thermal extraction method for producing a taxane extract |
EP2125419B1 (en) * | 2007-03-02 | 2012-02-01 | BorgWarner, Inc. | Hydraulic actuation valve arrangement for dual clutch transmission |
WO2008124002A1 (en) * | 2007-04-06 | 2008-10-16 | Borgwarner Inc. | Four wheel drive powertrain |
KR200453813Y1 (ko) * | 2008-10-23 | 2011-05-31 | 주식회사 리홈 | 가습기 제어장치 |
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CA2800166C (en) | 2009-05-22 | 2018-08-21 | The University Of Wyoming Research Corporation | Efficient low rank coal gasification, combustion, and processing systems and methods |
US9598742B2 (en) * | 2009-09-25 | 2017-03-21 | Arvos Inc. | Exhaust processing and heat recovery system |
US20110284359A1 (en) | 2010-05-20 | 2011-11-24 | Uop Llc | Processes for controlling afterburn in a reheater and for controlling loss of entrained solid particles in combustion product flue gas |
US8499702B2 (en) | 2010-07-15 | 2013-08-06 | Ensyn Renewables, Inc. | Char-handling processes in a pyrolysis system |
US9441887B2 (en) | 2011-02-22 | 2016-09-13 | Ensyn Renewables, Inc. | Heat removal and recovery in biomass pyrolysis |
DE102012203597A1 (de) | 2011-03-30 | 2012-10-04 | Borgwarner Inc. | Nasskupplungsmodul mit integriertem Wärmetauscher |
FI9406U1 (fi) * | 2011-06-15 | 2011-10-11 | Outotec Oyj | Laitteisto malmirikasteen valmistamiseksi pelletointia varten |
US9347005B2 (en) * | 2011-09-13 | 2016-05-24 | Ensyn Renewables, Inc. | Methods and apparatuses for rapid thermal processing of carbonaceous material |
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US8535410B1 (en) * | 2012-04-24 | 2013-09-17 | John D. Lynn | Blast furnace cooling method to increase steel production and reduce cost in a basic oxygen furnace |
US9670413B2 (en) | 2012-06-28 | 2017-06-06 | Ensyn Renewables, Inc. | Methods and apparatuses for thermally converting biomass |
FI125581B (en) * | 2012-12-19 | 2015-12-15 | Outotec Oyj | A process for treating titanium dioxide slag for further processing |
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CN103438472B (zh) * | 2013-09-03 | 2017-01-04 | 哈尔滨工程大学 | 适应于锅炉烟囱的余热回收节能装置及包含该装置的烟囱 |
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CN106345184B (zh) * | 2016-10-19 | 2018-09-25 | 中冶焦耐(大连)工程技术有限公司 | 一种高效烟尘分离冷却装置 |
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---|---|---|---|---|
US2753925A (en) * | 1951-07-05 | 1956-07-10 | Sinclair Refining Co | Carbon monoxide burner |
DE1751504B2 (de) * | 1968-02-14 | 1972-08-31 | Kawasaki Jukogyo K.K., Kobe, Hyogo (Japan) | Waermetauschanlage zur erzeugung von dampf aus bei chemischen anlagen abfallender abwaerme |
US3777486A (en) * | 1971-01-29 | 1973-12-11 | Carrier Corp | Apparatus for and a method of operating power recovery equipment |
US3912464A (en) * | 1971-03-20 | 1975-10-14 | Maschf Augsburg Nuernberg Ag | Method of and device for separating solid components from a hot combustible gas generated in a reactor |
BE793619A (fr) | 1972-01-10 | 1973-07-03 | Shell Int Research | Inrichting voor het scheiden van fijn verdeelde vaste stoffen uit een deze stoffen meevoerend gas |
US3855788A (en) * | 1972-05-22 | 1974-12-24 | Carrier Corp | Apparatus for and a method of operating power recovery equipment |
DE2517693C2 (de) * | 1975-04-22 | 1984-01-19 | Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH, 5000 Köln | Als Längsgegenstromapparat ausgebildeter Wärmeaustauscher |
DE2710153C2 (de) | 1977-03-09 | 1985-06-20 | Alexander Bock | Vorrichtung zur intermittierenden Reinigung verschmutzter Flächen |
US4292050A (en) * | 1979-11-15 | 1981-09-29 | Linhardt & Associates, Inc. | Curved duct separator for removing particulate matter from a carrier gas |
NL8101446A (nl) * | 1981-03-24 | 1981-11-02 | Shell Int Research | Werkwijze voor het zuiveren van een vliegas bevattend gas. |
US4442800A (en) | 1982-05-03 | 1984-04-17 | The Babcock & Wilcox Company | Single drum all-welded boiler |
US4424766A (en) * | 1982-09-09 | 1984-01-10 | Boyle Bede Alfred | Hydro/pressurized fluidized bed combustor |
US4836146A (en) | 1988-05-19 | 1989-06-06 | Shell Oil Company | Controlling rapping cycle |
US5060913A (en) * | 1989-08-30 | 1991-10-29 | Regents Of The University Of Minnesota | Integrated metallurgical reactor |
DE4200685C2 (de) * | 1992-01-14 | 1993-10-21 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren und Vorrichtungen zur Abscheidung flüssiger Asche |
FI93701C (fi) * | 1993-06-11 | 1995-05-26 | Ahlstroem Oy | Menetelmä ja laite kuumien kaasujen käsittelemiseksi |
CN1104625C (zh) * | 1995-01-20 | 2003-04-02 | 国际壳牌研究有限公司 | 一种用于冷却载有固体颗粒的热气的装置 |
US5643354A (en) * | 1995-04-06 | 1997-07-01 | Air Products And Chemicals, Inc. | High temperature oxygen production for ironmaking processes |
US6044977A (en) * | 1995-04-17 | 2000-04-04 | Csendes; Ernest | Method and apparatus for removing microparticulates from a gas |
DE19518343C2 (de) * | 1995-05-18 | 1997-08-21 | Tech Resources Pty Ltd | Schmelzreduktionsverfahren mit erhöhter Effektivität |
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