ES2311308A1 - Sistema continuo de alimentacion de combustible derivado de residuos solidos para hornos de calcinacion. - Google Patents
Sistema continuo de alimentacion de combustible derivado de residuos solidos para hornos de calcinacion. Download PDFInfo
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Abstract
Sistema continuo de alimentación de combustible derivado de residuos sólidos para hornos de calcinación. Se describe un horno de calcinación para la fabricación de cemento a partir de la materia prima del horno, el cual incluye un precalentador para el calentamiento de la materia prima del horno; un calcinador para descomponer térmicamente la materia prima, y un horno de cemento rotatorio para la fabricación de un clinker que tiene un extremo de carga y un extremo de descarga. Asimismo, se describe un sistema para la alimentación y combustión continuas del material combustible derivado de residuos sólidos (SWDF) al calcinador el cual comprende una cámara de combustión del calcinador; una alimentación del horno para alimentar la materia prima del horno a dicha cámara de combustión del calcinador, y un sistema de alimentación de materiales de residuos para la continua alimentación del material SWDF a una velocidad controlada a la cámara de combustión del calcinador para la combustión.
Description
Sistema contínuo de alimentación de combustible
derivado de residuos sólidos para hornos de calcinación.
La invención se refiere a hornos de cemento y
más particularmente a un sistema para la alimentación de
combustible derivado de residuos a un horno de calcinación, de
manera continua durante la fabricación de cemento.
Los hornos de cemento son estructuras
cilíndricas masivas forradas con ladrillos refractarios dentro de
las cuales se alimenta un material que contiene la caliza, y un
combustible tal como carbón o gas. Existe una gama de diferentes
diseños de hornos, pero todos se basan sobre los mismos procesos
básicos - la primera materia de alimentación que pasa a través del
horno se calienta a muy altas temperaturas mediante la combustión
del combustible y se transforma química y físicamente en un
material similar a guijarros de color gris que se llama clinker. El
clinker se muele para producir el cemento. Los tres amplios
procesos de la fabricación del cemento son: (1) la molienda de la
materia prima, o sea, la preparación del material de alimentación
del horno; (2) la calcinación y combustión o clinkering, o sea, el
proceso de conversión del material que tiene lugar dentro del horno
de cemento y equipo asociado; y (3) molienda final, o sea, la
molienda del clinker para producir cemento con adición de yeso.
La primera materia principal para la fabricación
del cemento es un material que contiene caliza. De preferencia,
este material se extrae de las minas o se draga de un lugar próximo
a la fábrica para minimizar los costes de transporte y de manejo.
La piedra caliza es el material más corrientemente empleado aunque
pueden emplearse otros materiales calcáreos (carbonato de cal). Un
gran porcentaje en peso, de material calcífero se pierde como
dióxido de carbono en el proceso de fabricación. Las materias
primas se combinan para formar una mezcla en bruto, y las
proporciones se regulan por las propiedades químicas de los
materiales que se emplean y las propiedades deseadas del clinker
que se produce. Las materias primas para un horno de proceso seco
se mezclan para producir una materia prima secada al aire.
Existen cuatro etapas del proceso de combustión
de la mezcla bruta en un horno de calcinación para formar clinker,
evaporación y precalentamiento, calcinación, formación del clinker
y enfriamiento. La evaporación y el precalentamiento eliminan la
humedad y aumentan la temperatura de la mezcla en bruto
preparatoria para la calcinación. La calcinación tiene lugar a
800-900ºC (temperatura del gas) y descompone el
carbonato de cal en óxido de cal y dióxido de carbono el cual se
desprende en el proceso. La formación de clinker completa la etapa
de calcinación y funde la mezcla en bruto calcinada en nódulos
duros parecidos a pequeños guijarros de color gris. Las
temperaturas del horno en la zona de combustión oscilan entre 1350
y 1450ºC (temperatura del material). Los tiempos de retención en el
calcinador oscilan de 4 a 6 segundos. El tiempo de retención en el
horno es aproximadamente de 20 minutos.
La formación del clinker es crítica para la
calidad del cemento y requiere un exacto control de la entrada de
energía. Un calor insuficiente ocasionará que el clinker esté
incompletamente calcinado, conteniendo caliza sin convertir, y
reduciendo las propiedades de hidratación (fraguado y
endurecimiento) del cemento resultante. Un exceso de calor acortará
la vida de los ladrillos refractarios del forro del horno, pueden
estropear la cubierta del horno y disminuir la reactividad del
producto. Las altas temperaturas requeridas para la cocción de la
mezcla en bruto significan que el proceso es altamente energético.
La energía eléctrica es necesaria para la molienda y mezclado en
bruto, la cocción y la molienda final. La demanda más grande de
energía es para el combustible necesario para la cocción de la
mezcla en bruto. Este ha sido el centro de convergencia de los
desarrollos tecnológicos, y la necesidad de reducir la energía en
el proceso de fabricación del cemento constituye un problema.
Los hornos rotatorios son grandes tubos de acero
típicamente de más de 50 metros de longitud y hasta 7 metros de
diámetro. Están ligeramente inclinados respecto a la horizontal y
giran despacio a aproximadamente 1 a 4 revoluciones por minuto. La
mezcla en bruto se alimenta al horno por la parte trasera (el
extremo más alto del horno) y la gravedad y la rotación hace que la
mezcla fluya descendiendo por el horno a una velocidad uniforme a
través de la zona de cocción. El clinker se forma en la zona de
cocción y fluye por la parte frontal del horno (el extremo más bajo
del horno) en donde se enfría soplando aire a través del lecho de
clinker, y el aire caliente producido se aprovecha para la
combustión. El combustible primario se introduce y se quema en el
frontal del horno. La llama es arrastrada por la parte superior del
horno a la zona de combustión donde la intensidad del calor es
máxima y tiene lugar la fusión de los productos químicos en la
mezcla en bruto. Los gases calientes de la combustión continúan
fluyendo hacia lo alto del horno y salen por el extremo de atrás.
Las oportunidades de recuperación del calor de los gases de salida
del horno han logrado mejoras crecientes en la disminución de la
demanda de energía del horno.
Los precalentadores de suspensión que comprenden
una serie de ciclones alineados verticalmente unidos al extremo
posterior del horno han sido proyectados para reducir las
necesidades de energía de los hornos de calcinación. Los gases
calientes de salida del horno fluyen hacia arriba a través de los
ciclones y la mezcla en bruto es alimentada por la parte superior
de los ciclones. Cuando la mezcla en bruto atraviesa hacia abajo
por los ciclones, se calienta mediante los gases de salida,
precalentando la mezcla e iniciando la calcinación.
El proceso de fabricación del cemento se efectúa
en hornos en húmedo u hornos de calcinación empleando un horno
rotatorio. El proceso del horno de calcinación se efectúa en un
horno que recibe corrientemente el nombre de horno calcinador.
Tanto el horno en húmedo como el horno calcinador utilizan
materiales de residuos con el fin de disminuir las demandas de
energía. En el proceso del horno en húmedo, tanto los materiales de
residuos líquidos como los de residuos sólidos se introducen de
varias maneras en el extremo del quemador del horno. Típicamente los
residuos líquidos peligrosos se inyectan en el quemador por medio
de una tobera. Los materiales sólidos peligrosos son típicamente
alimentados por vía neumática al extremo del quemador del horno. En
el horno calcinador los combustibles de residuos líquidos se queman
introduciendo el combustible líquido de residuos inyectando el
combustible a través de una tobera en el calcinador o el horno. Un
proceso para quemar el material sólido de residuos es el proceso de
disco caliente en donde el combustible sólido de residuos se coloca
sobre un disco en rotación y se quema, y las cenizas se eliminan a
la vez que el disco gira. El aire que pasa a través del disco
caliente es arrastrado al calcinador para calentar y para la
posterior combustión. Otro proceso es un proceso gasificador, el
cual es básicamente un proceso de pirólisis, en donde el material
sólido de residuos se tuesta para evaporar los ingredientes
volátiles que a continuación se queman en el calcinador. Existe
también un proceso discontínuo que emplea unos hornos calcinadores
en donde los fardos o contenedores de combustible sólido de
residuos se suministran a la plataforma alimentadora y se queman en
el horno. El proceso discontínuo no es generalmente de un coste
efectivo puesto que el material de residuos tiene que procesarse en
los contenedores lo cual añade un coste adicional al proceso y los
contenedores se queman de una manera intermitente más bien que de
una manera continua.
La patente de Estados Unidos nº 6.470.812 B1
describe un método y aparato para la recuperación de energía a
partir de residuos sólidos mediante la combustión en el conducto
terciario de aire de un horno calcinador. La patente incluye una
buena descripción de las invenciones patentadas anteriormente
referentes a la reducción de la demanda de energía de los hornos de
cemento mediante la combustión de materias residuales sólidas.
Otra patente reciente, la patente de Estados
Unidos nº 6.345.981 B1 describe una alimentación de compuerta para
la alimentación de materiales de residuos sólidos directamente al
conducto elevador de un horno calcinador. La patente de Estados
Unidos nº 5.555.823 describe una alimentación por helicoide para la
alimentación de materiales de residuos sólidos directamente en la
zona de calcinación de un horno precalentador. La patente de
Estados Unidos nº 5.349.910 describe una cámara de descomposición
para la incineración de materiales de residuos sólidos empleando el
calor de la molienda en bruto precalentada o calcinada.
Aunque se han hecho avances en la reducción de
las demandas de energía y en la combustión de materiales de
residuos sólidos en hornos calcinadores, es necesario prestar
todavía una considerable atención a mejorar la completa combustión
de los combustibles de residuos sólidos con un mínimo de restos y
una mayor recuperación del calor de combustión.
En consecuencia, un objeto de la presente
invención es el de proporcionar un sistema para la alimentación de
un material combustible derivado de residuos sólidos (SWDF) a un
calcinador de una manera continua para proporcionar una estabilidad
al horno y una mas eficiente operación.
Otro objeto de la invención es el de
proporcionar un sistema y un método para la alimentación (SWDF) de
un material al calcinador de un horno calcinador en donde la
alimentación del material es continua y por lo tanto proporcionada
constantemente al proceso de combustión.
Otro objeto de la presente invención es el de
proporcionar un proceso más estable del horno calcinador en donde
los materiales (SWDF)se miden y suministran en mezclas
constantes de una manera continua durante la calcinación y el
proceso del horno.
Otro objeto de la invención es el de
proporcionar un sistema de alimentación para la alimentación del
material SWDF desmenuzado, bien sea suelto a granel o en forma de
contenedores directamente al calcinador juntamente con la materia
prima del horno molida, en donde el SWDF se quema con otros
combustibles tales como fuel oil, gas, carbón, coque de petróleo y
el combustible derivado de residuos líquidos, durante la
calcinación.
Los objetivos indicados más arriba se logran de
acuerdo con la invención mediante la provisión de un sistema
contínuo de alimentación para la alimentación SWDF de un material
directamente a un calcinador juntamente con el material del horno
en bruto, en donde el material SWDF se quema y el material del
horno se calcina a una temperatura controlada en una atmósfera rica
en oxígeno.
El horno calcinador, para producir el cemento a
partir del material bruto del horno, incluye un precalentador que
tiene una pluralidad de etapas de ciclón para el calentamiento del
material en bruto del horno, y un calcinador que tiene una cámara
de combustión del calcinador y un conducto del calcinador para la
calcinación del material en bruto del horno. Un horno de cemento
rotatorio tiene un extremo de carga y un extremo de descarga para
producir el clinker a partir del material calcinado en crudo del
horno. Un conducto elevador está dispuesto entre un conducto en
línea del conducto de calcinación y el extremo de carga del horno
rotatorio. El conducto elevador y el conducto calcinador en línea
están en línea con un flujo de gas caliente del horno a partir del
extremo de carga del horno rotatorio. Un alimentador de material en
bruto del horno suministra material bruto del horno, el cual puede
precalentarse en la cámara de combustión. Un sistema de
alimentación de material de residuos alimenta continuamente de
material combustible derivado de residuos sólidos (SWDF) a la
cámara de combustión. La cámara de combustión del calcinador tiene
un ambiente controlado para quemar el SWDF en presencia de la
materia prima del horno para la calcinación de la materia prima del
horno. Un conducto de conexión conecta la cámara de combustión del
calcinador y el conducto del calcinador para suministrar el
material del horno calcinado, el calor de combustión y todas las
cenizas del material no combustible, al conducto del calcinador en
la zona de entrada encima del conducto elevador.
Ventajosamente, la cámara de combustión incluye
un quemador que produce una llama de quemador para controlar la
temperatura en la cámara de combustión del calcinador y quemar el
material SWDF. Una entrada de aire introduce el aire de combustión
en la cámara de combustión que tiene un alto contenido de oxígeno
generalmente igual al del ambiente, y un control del combustible
regula la alimentación de un combustible de control al quemador. El
combustible de control proporciona una combustión más espontánea
que el material SWDF para proporcionar un control más efectivo
sobre la temperatura en la cámara de combustión del calcinador. Una
etapa de ciclones intermedios recoge la materia prima del horno y
el alimentador de la materia prima del horno suministra la materia
prima del horno a una entrada alimentadora de la cámara de
combustión. El precalentador incluye un ciclón de separación del
fondo para la recogida de la materia prima calcinada y la
alimentación de la materia prima calcinada al horno rotatorio. De
preferencia, un elemento de control divide la alimentación de la
materia prima del horno entre la cámara de combustión del
calcinador y el conducto vertical del calcinador, y el sistema de
alimentación del material de residuos incluye un control de
alimentación para la alimentación del material SWDF a la cámara de
combustión del calcinador en una cantidad controlada.
En una versión ventajosa, el sistema de
alimentación para la alimentación del material SWDF a la cámara de
combustión incluye una tolva de alimentación para la acumulación
del material SWDF y un helicoide alimentador para la alimentación
del material SWDF desde la tolva hasta la cámara de combustión. El
helicoide alimentador incluye una sección de compresión y una
sección de expansión, en donde se forma un taco comprimido del
material SWDF en la sección de compresión el cual pasa a la sección
de expansión para su descompresión en la cámara de combustión en
forma de material suelto desmenuzado. De preferencia, una primera
compuerta de cierre está dispuesta entre la sección de compresión y
la sección de expansión del helicoide alimentador; y una segunda
compuerta de cierre está dispuesta entre la sección de expansión y
una salida de alimentación del helicoide alimentador. Las
compuestas de cierre se accionan para abrir y cerrar la
alimentación del material SWDF a través del helicoide de
alimentación. La primera compuerta de cierre tiene una posición
abierta para permitir la alimentación del material SWDF a través
del helicoide de alimentación y una posición cerrada para bloquear
la alimentación del material SWDF a la sección de expansión. La
segunda compuerta de cierre tiene una posición abierta para
permitir la alimentación del material SWDF a la salida del
helicoide alimentador, y una posición cerrada para bloquear la
alimentación del material SWDF a la salida del helicoide
alimentador. Puede haber un controlador para controlar las
posiciones de abertura y cierre de la primera y segunda compuerta
de cierre. El controlador posiciona la primera y segunda compuerta
de cierre en sus posiciones cerradas en respuesta a la entrada al
controlador para cerrar el sistema de alimentación de SWDF de forma
que el gas caliente de la combustión y el fuego de la cámara de
combustión no puedan fluir hacia atrás a través del sistema de
alimentación. El controlador acciona el helicoide en una operación
inversa antes de mover las primera y segunda compuertas de cierre a
las posiciones de cerrado para aflojar la compresión del taco
comprimido en la sección de compresión del helicoide de
alimentación. Un transportador alimentador alimenta el material
SWDF a la tolva de alimentación del helicoide en forma de un
material suelto desmenuzado. De preferencia, el transportador
incluye una carcasa que encierra el transportador de alimentación,
e incluye los medios para llenar el recinto con un gas inerte para
evitar la combustión del material SWDF del transportador. Un
controlador del transportador controla la velocidad de alimentación
del material SWDF a la tolva de alimentación de forma que se
mantiene la deseada carga de material SWDF en la tolva de
alimentación. En otro aspecto, una cuba acondicionadora de
combustible contiene el acondicionador de combustible; y una salida
de la cuba alimenta el acondicionador de combustible a la tolva de
alimentación del helicoide de alimentación para mezclar con el
material SWDF potenciando la fluidez del material SWDF.
Los objetivos de la invención se logran de
acuerdo con la invención mediante un método para la alimentación y
combustión del material combustible derivado de residuos sólidos
(SWDF) durante la calcinación de la materia prima del cemento en la
fabricación del clinker, el cual clinker se fabrica mediante un
proceso mediante el cual se precalienta la primera materia del
cemento en un precalentador, se calcina en un calcinador, se quema
en forma de clinker en un horno rotatorio, y a continuación
eventualmente, se enfría el clinker en un refrigerador. Más
particularmente el método de alimentación y combustión del material
SWDF durante el proceso de calcinación incluye: introducción del
material SWDF en la cámara de combustión; combustión del material
SWDF en la cámara de combustión en una atmósfera rica en oxígeno a
una temperatura y alimentación de combustible controlados para
lograr una combustión en general completa. El aire de combustión se
alimenta a la cámara de combustión como aire terciario a partir del
refrigerador del clinker. A continuación, los gases de combustión
se alimentan a la cámara de combustión en un conducto elevador del
horno rotatorio en donde la mezcla de gases de combustión con los
gases calientes del horno que fluyen desde el horno rotatorio de
forma que dichos gases calientes de combustión circulan a través
del calcinador para completar cualquier necesario quemado y
calcinación de la materia prima del horno. De preferencia el método
incluye la alimentación del material SWDF a una tolva de
alimentación, y la alimentación del material SWDF desde la tolva de
alimentación a un helicoide alimentador que tiene una sección de
compresión y una sección de expansión. El material SWDF se comprime
para formar un taco comprimido en la sección de compresión que es
liberado en la sección de expansión de forma que este material SWDF
suelto desmenuzado cae en la cámara de combustión. El flujo del
material SWDF a través de dicho helicoide alimentador se controla
variando la velocidad del mecanismo de tracción del helicoide.
Colocando un primer portal de cierre en el extremo de la sección de
compresión y colocando la segunda compuerta de cierre cerca de la
salida del helicoide alimentador, la primera y segunda compuerta de
cierre puede cerrarse para bloquear el flujo de gases calientes y
el fuego desde la cámara de combustión a la tolva de alimentación
durante el cierre de la cámara de combustión. El taco comprimido
actúa como un sellado del aire cuando el aire caliente fluye hacia
atrás durante la operación y el aire del falso ambiente no es
aspirado al interior de la cámara de combustión.
La construcción diseñada para efectuar la
invención se describe a continuación, juntamente con otras
características de los mismos.
La invención se comprenderá más fácilmente a
partir de la lectura de la siguiente especificación y con
referencia a los dibujos formando parte de la misma, en donde se
muestra un ejemplo de la invención, y en donde:
La figura 1 es una vista en alzada ilustrando un
sistema y proceso de alimentación contínuo de combustible derivado
de residuos sólidos a un horno de calcinación;
La figura 2 es una vista en perspectiva de un
sistema de alimentación de un combustible derivado de residuos
sólidos y el proceso y una cámara de combustión para el quemado del
combustible derivado de residuos sólidos en una sección de
calcinación del horno de la figura 1;
La figura 3 es una vista alzada agrandada con
cortes de partes que ilustran un sistema de helicoide alimentador
para la alimentación de combustible derivado de residuos sólidos a
la cámara de combustión de la figura 2 de acuerdo con la
invención;
La figura 4 es una vista en perspectiva de un
sistema transportador para el transporte de los residuos sólidos a
un sistema de combustible derivado de residuos sólidos de la
figura 2.
La figura 5 es una vista agrandada de un sistema
transportador de combustible de residuos sólidos que tiene un
transportador incerrado en una carcasa impermeable al aire llena de
un gas inerte para impedir prevenir la combustión de acuerdo con la
invención; y
La figura 6 es una vista en sección frontal de
un transportador de alimentación que encierra encima de él mismo
un camino de retorno para minimizar la acumulación de residuos
sobre el fondo de la carcasa del transportador de acuerdo con la
invención.
La invención se describirá ahora con mayor
detalle haciendo referencia a los dibujos.
Como puede verse en la figura 1, se representa
un sistema de alimentación continua de combustible derivado de
residuos sólidos, y el proceso para un horno calcinador, designando
en general como A, incluyendo un horno rotatorio designado en
general por 10, un precalentador designado en general como 12, y un
calcinador designado en general como B. En la versión ilustrada, el
precalentador 12 está ilustrado incluyendo un ciclón en la etapa
inferior 14, un ciclón en la etapa central y dos ciclones mellizos
18 y 20 en la etapa superior. Hay que comprender por supuesto, que
puede instalarse cualquier número de etapas en el precalentador,
así como el número de ciclones de cada etapa, en función de las
exigencias de sequedad. El precalentador de 3 etapas se muestra
solamente para ilustrar la invención y no para limitar la
invención. Las etapas del precalentador se conectan en una relación
de flujo hacia arriba con gases calientes desde el calcinador B el
cual incluye una cámara de combustión C para la calcinación de la
materia prima del horno. El calcinador B incluye además un conducto
calcinador en forma de bucle D que termina en el ciclón inferior 14
e incluye un conducto en línea 22, un conducto en ángulo 22a, y un
conducto 22b que termina en el ciclón 14. De acuerdo con la
invención, la cámara de combustión C está conectada al conducto de
calcinación 22 mediante un conducto conector 28. El material
combustible derivado de residuos sólidos (SWDF) se alimenta y se
quema en la cámara de combustión como combustible para la
calcinación de la materia prima del horno. Cualquier combustión
incompleta del material SWDF o calcinación del material del horno
se completa en el conducto de calcinación D.
La molienda en bruto o primera materia molida
del horno precalentada en 30, se alimenta al precalentador 12 para
ser precalentada y secada. El material se acumula desde el flujo
caliente de gas en el ciclón de la etapa inferior 14, y se alimenta
en 32 al horno rotatorio por medio de una plataforma alimentadora 26
encerrada en una cámara de humos 24. En el proceso de calcinación,
los gases calientes suben a través del conducto calcinador D en
forma de bucle y regresan al ciclón de la etapa inferior 14. A
partir del ciclón 14, los gases calientes fluyen a través de las
secciones de conductos del precalentador 22b y 22c a los ciclones
16, 20 y 18, de donde los gases salen por 34. Cuando los gases
calientes de la combustión se arremolinan a través de los ciclones
del precalentador, la materia prima es arrastrada por los gases y
se calienta. La materia prima del horno se acumula desde el flujo
de gas precalentado y sale a través de las salidas de material por
el fondo de los ciclones en 14a, 16a, 18a y 20a hacia diferentes
partes del sistema. La primera materia molida calentada se alimenta
desde los ciclones 18 y 20 a una sección de conductos
precalentadores 22b en donde los gases calientes arrastran la mayor
parte de la materia molida y conducen dicha materia molida hacia
delante a través de un ciclón de la etapa central 16 y los ciclones
18, 20 de la etapa superior, en donde el material se acumula y sale
por 18a, 20a retrocediendo hacia el conducto precalentador 22b. De
esta manera, la materia molida y el material de alimentación del
horno se precalientan continuamente en las varias etapas de
calentamiento. En el proceso, una gran parte del material de
alimentación del horno se acumula en el ciclón de etapa más
inferior 14, de donde resbala al horno rotatorio mediante la
plataforma de alimentación 26.
El calcinador de la presente invención tiene
aproximadamente un tiempo de retención normal doble del de un
calcinador convencional. Por ejemplo, un calcinador convencional
tiene aproximadamente un tiempo de retención de 3 segundos,
mientras que el calcinador de la presente invención tiene un tiempo
de retención de aproximadamente 6 segundos. Este tiempo de
retención se logra mediante el alargamiento del calcinador. El
tiempo de retención se establece para conseguir la completa
combustión del combustible. Esto evita la liberación de productos
de combustión incompleta al medio ambiente.
Refiriéndonos ahora con más detalle a la
invención, como puede observarse mejor en las figuras 1 y 2, la
cámara de combustión del calcinador C quema el conducto del
calcinador a través del conducto del conector 28. El calor de
combustión de la cámara de combustión se añade a los gases
calientes de combustión del horno 10 que suben a través de un
conducto de elevación restringido 71 a un conducto de calcinación
22 en línea. Los gases del horno se aceleran a través del conducto
elevador, y fluyen en línea con el conducto 22. Un sistema de
alimentación para alimentar continuamente un material combustible
derivado de residuos sólidos (SWDF) 36 a la cámara de combustión
incluye un transportador E para el transporte de material SWDF a
una tolva de alimentación 38. El material de residuos sólidos está
preacondicionado mediante desmenuzamiento. El transportador E, como
muestra la figura 5 es una carcasa completamente cerrada con un
ambiente de gas inerte, como se explicará más adelante con todo
detalle. Conectada a la tolva de alimentación 38 está un depósito
acondicionador de combustible 40 que contiene un acondicionador de
combustible de residuos 42. El acondicionador del combustible de
residuos puede ser el polvo del horno de cemento o la alimentación
en bruto en donde la alimentación en bruto incluye típicamente
polvo del horno de cemento. El acondicionador del combustible de
residuos se alimenta a través de un conducto de salida 40a a un
conducto de entrada 38a de la tolva 38. El acondicionador del
combustible se mezcla con combustible de residuos desmenuzados 36
en la tolva de alimentación 38 con el fin de proporcionar fluidez
al material SWDF así como inhibir el fuego en el sistema de
alimentación en el cierre como se explicará. El acondicionador de
residuos del combustible más fino se mezcla con el material SWDF y
proporciona un material más fino para aumentar la fluidez. Un
helicoide alimentador designado generalmente como 44, está
representado debajo de la tolva de alimentación 38 para transportar
el material SWDF 36 a la cámara de combustión C. Debe comprenderse
por supuesto, que pueden emplearse otros medios para la
alimentación del material SWDF a la cámara de combustión, como la
alimentación forzada. Una rampa de caída 46 conecta la tolva de
alimentación 38 a la entrada del helicoide de alimentación 44. El
helicoide de alimentación incluye un helicoide 50 y un par de
compuertas de cierre 54 y 56 (figura 3). Existe un control de mando
del motor 48 que controla la velocidad del helicoide 50 mediante un
ajuste manual que representa un porcentaje o toneladas por hora. El
helicoide de alimentación 44 incluye una sección de compresión 44a
en donde la carcasa de alimentación 58 disminuye hacia delante y
termina en una compuerta de cierre 54. La sección de compresión
permite que el material desmenuzado se densifique o se comprima
formando un taco 45. Desde la compuerta de cierre 54 a la compuerta
de cierre 56, existe una sección de expansión 44b que se va
ensanchando hacia la compuerta de cierre 56 y permite que el taco
comprimido 45 se expanda y se descomprima de forma que el material
SWDF desmenuzado 36a fluya libremente a la cámara de combustión C a
través de la salida de alimentación 64. El material SWDF se quema a
continuación mediante la llama de combustión 66 de un quemador
industrial 68 (figura 2).
El quemador 68 se alimenta de combustible
mediante un combustible de control de rápida reacción 67, tal como
carbón convencional, fuel oil, gas, combustible derivado de
residuos líquidos o mezclas de los mismos. El quemador 68 puede ser
cualquier quemador industrial/comercial. La temperatura de la
llama del quemador es controlada mediante la mezcla o ratio del
combustible de control. La llama inicia la combustión del material
SWDF a una temperatura controlada en un entorno rico en oxígeno
para producir una combustión generalmente completa de los residuos.
Para esta finalidad un control de mezcla de combustible 69 está
conectado en un bucle con un termopar "T" situado a la salida
del gas caliente del ciclón del fondo 14 para regular la mezcla de
control del combustible. De esta manera, el combustible de control
67 es controlado para mantener una deseada temperatura en el
termopar T, típicamente 880ºC, que corresponde generalmente a una
calcinación del 95%. En la cámara de combustión se desea lograr una
combustión completa del material SWDF, así como también un alto
nivel de calcinación de la materia prima del horno. Para esta
finalidad, la materia prima del horno 70 es alimentada por gravedad
a la cámara de combustión a partir del ciclón central 16 a través
de una tubería de entrada 70a. Una alimentación similar puede
instalarse en la cara opuesta del quemador. Un aire terciario 72 a
partir del refrigerador del clinker, que tiene un contenido en
oxígeno generalmente como el del ambiente, entra por las caras
opuestas de la cámara de combustión a través de las entradas de
aire 74 y 76. El material SWDF se quema en la cámara de combustión,
junto con la molienda en crudo y otros combustibles en presencia
de una atmósfera rica en oxígeno o de la atmósfera ambiente, debido
al aire terciario. Cualesquiera productos o cenizas no combustibles
se mezclan con el material del horno en la cámara de combustión y
fluyen dentro del conducto del calcinador para continuar cualquier
calcinación necesaria adicionalmente y se convierten en parte del
clinker y finalmente en cemento.
Con el fin de controlar la temperatura en la
cámara de combustión C, puede ser necesario derivar parte de la
materia prima del horno directamente al conducto en línea del
calcinador 22. Una válvula de compuerta divisoria 63 puede
utilizarse para derivar parte de la primera materia molida del horno
en el conducto del calcinador, de preferencia hasta el 15%. A
continuación, puede aumentarse la temperatura de la cámara de
combustión hasta 1200ºC siempre que se mantenga la deseada
temperatura del termopar. El calor aumentado se emplea para calcinar
el material del horno en la cámara de combustión. Puede alimentarse
aproximadamente del 50 al 100 por ciento de materia prima del horno
en la cámara de combustión del calcinador siendo más preferido
aproximadamente del 85 al 100 por ciento.
La zona de entrada de aire terciario, materia
prima molida del horno, y combustibles, la cual se encuentra
típicamente en un conducto en línea en los calcinadores conocidos,
se encuentra en la presente invención, en la cámara de combustión
del calcinador C. De acuerdo con la presente invención, una
atmósfera de aproximadamente el 21% de oxígeno está presente en la
cámara de combustión mientras que el contenido de oxígeno de la
zona de entrada de los calcinadores anteriores ha sido
aproximadamente del 12%. Puede emplearse también una atmósfera
enriquecida en oxígeno en la cámara de combustión del calcinador.
El calor y las cenizas de combustión se introducen por medio del
conducto del conector 28 en el conducto del calcinador encima del
conducto elevador 71 en donde se mezclan con los gases calientes
del horno que fluyen a través del conducto elevador 71. Debe
anotarse que la cámara de combustión del calcinador C está situada
a un nivel de forma que el conducto del conector inclinado hacia
delante 28 fluye en el conducto del calcinador justo encima del
conducto elevador 71 y el extremo de carga del horno rotatorio. El
calcinador B empieza encima del conducto elevador e incluye la
cámara de combustión del calcinador C y el conducto en bucle del
calcinador D. Debido a que la velocidad del gas del horno aumenta a
través del conducto elevador, las cenizas y el material del horno
calcinado son conducidos de preferencia hacia arriba más que caerse
en el horno.
En la operación del sistema de alimentación la
velocidad del helicoide se ajusta inicialmente para alimentar una
proporción constante deseada de material SWDF en toneladas por
hora. Esto se hace ajustando manualmente el control del motor del
helicoide 48. La cantidad de materia prima molida del horno
suministrada a la cámara de combustión del calcinador se ajusta de
preferencia entre el 85 y el 100 por ciento, y la compuerta
divisoria 63 se ajusta para derivar la materia molida restante
directamente al conducto en línea del calcinador 22. De
preferencia, el material SWDF proporciona aproximadamente del 18 al
20 por ciento del combustible necesario para la calcinación. Con
estos dos parámetros ajustados, el combustible de control de
reacción rápido 67 se alimenta al quemador 68 y se regula
continuamente mediante el bucle termopar para mantener una
temperatura de aproximadamente 880ºC al principio del conducto de
salida de gas 22b del precalentador conectado al ciclón inferior
14. El calor del material SWDF y la llama ocasiona la calcinación
de la mayor parte de la materia prima del horno en la cámara de
combustión del calcinador con una combustión generalmente completa
de los materiales del combustible. Cualquier calcinación y
combustión residual se logra en el bucle del conducto del
calcinador en donde se añade el calor de los gases del horno.
Combustión completa significa la combustión necesaria para cumplir
con los niveles regulados por la ley del monóxido de carbono,
hidrocarburos totales y compuestos orgánicos volátiles.
En el caso de que el sistema de alimentación
SWDF deba interrumpirse, debe seguirse la siguiente rutina. En
primer lugar se acciona el helicoide 50 en dirección inversa para
hacer que el taco comprimido se descomprima. A continuación, la
compuerta de cierre 54 se cierra tan pronto como permite la
descompresión del taco. Al mismo tiempo o casi al mismo tiempo, se
cierra la compuerta de cierre 56. El cierre de la puerta de cierre
evita además la combustión del material SWDF e impide la combustión
lenta como si fuera a producirse un fuego en la tolva alimentadora.
Además, después de cerrar las compuertas de cierre el
acondicionador de combustible de residuos 42 se descarga desde el
depósito 40 sobre la parte superior del material SWDF 36 en la
tolva de alimentación 38 para aislar además del aire el material
SWDF de la tolva alimentadora. Esto evita además que el fuego
empiece en la tolva alimentadora. Está dispuesta una válvula de
control 82 para controlar el vertido del acondicionador de
combustible de residuos en la tolva alimentadora 38. Por ejemplo,
en una condición de paro de emergencia, el acondicionador de
combustible puede verterse muy rápidamente en la tolva alimentadora
para apagar cualquier amenaza inminente de fuego. En otros casos
puede ser necesario tener una alimentación lenta controlada o una
alimentación intermitente del acondicionador de combustible desde
el depósito a la tolva alimentadora. El control de la válvula de
control 82 y las compuertas de cierre 54 y 56 se logra empleando un
controlador lógico programado 83 ó un ordenador.
Con referencia ahora a la figura 5, se ilustra
un transportador de combustible de residuos sólidos E, el cual se
encierra en una carcasa 90 hermética al aire, llena con nitrógeno
como gas inerte 84 para eliminar cualquier peligro de fuego o
combustión. El transportador E está diseñado para transportar
combustible SWDF en cualquier forma, tal como material suelto,
material en contenedores, fardos de material u otras formas de
empaquetado. En cualquier caso, no importa la forma del combustible
que es alimentado a la tolva 38, el material en cualquier
contenedor o empaquetado, es desmenuzado y compactado mediante el
helicoide 44, y así es alimentado de manera continua a la cámara de
combustión.
Como se ilustra en la figura 5, el material SWDF
36 suelto desmenuzado, se coloca en una tolva 92 y se deposita
sobre una cinta transportadora 94 del transportador E. Como se ha
citado anteriormente, el material SWDF ha sido preacondicionado
mediante el desmenuzado para lograr un tamaño deseado de partícula
antes de ser colocado en la tolva 92. Además, el combustible
desmenuzado de residuos sólidos en forma de paquetes, fardos u otra
forma de contenedores, puede ser depositado sobre la cinta
transportadora 94 por medio de un segundo sistema de transportador
de alimentación.
Finalmente, para controlar la cantidad de
residuos sólidos suministrados a la tolva 38, existe un sistema de
control del transportador designado generalmente como 98, el cual
incluye un controlador lógico programado 100 y un mecanismo de
velocidad variable 102 que dirige el cilindro motriz del
transportador de cinta 94. Una balanza de cinta 104 mide el flujo
de material sobre el transportador de cinta 94 en unidades de
toneladas por hora. Este valor medido se compara con el valor
preestablecido en el controlador 100. Si el valor medido es menos,
se da más velocidad al transportador de cinta, y si el valor medio
es mayor que el valor preajustado, se ralentiza el transportador de
cinta de forma que se suministra una velocidad constante de
alimentación a la tolva 38. Esto mantiene una cabeza de material
deseada constante encima del helicoide 50.
Como puede verse en la figura 6, el
transportador 94 comprende una cinta aérea que tiene un rodillo en
la parte superior 94a la cual tiene generalmente forma de canal, la
cual transporta material desmenuzado de residuos sólidos,
representado por 36 a la tolva alimentadora 38 del sistema de
alimentación por helicoide 44 en presencia de óxido de nitrógeno en
lugar de aire. En el rodillo de retorno 94b del canal, la cinta del
transportador se pliega sobre sí misma para formar un cierre 94c
para contener cualquier material SWDF residual que no es vertido
desde el transportador. De esta manera, se evita el vertido del
material residual sobre el suelo de la carcasa. Esto impide la
acumulación de material residual en la carcasa el cual es probable
que entrara en combustión. Para esta finalidad están dispuestos
los juegos superior e inferior de cilindros plegadores 110 y 112
para doblar la cinta del transportador a lo largo del recorrido de
retorno. Además, la carcasa 90 está llena de un gas inerte para
impedir además, la combustión, como se ha descrito más arriba.
Así pues, puede verse que es posible lograr un
sistema y método ventajoso para la alimentación y combustión del SWD
en un calcinador de un horno, de acuerdo con la invención. El
material de SWDF se quema con la máxima eficiencia para la
calcinación de la primera materia del horno alimentada en la cámara
de combustión del calcinador. Se logra una mayor combustión de los
residuos y/o calcinación del material del horno en el conducto del
calcinador en donde se añade el calor de los gases del horno.
Cuando se describe una versión preferida de la
invención empleando términos específicos, dicha descripción se hace
solamente a título ilustrativo, y debe comprenderse que pueden
efectuarse cambios y variaciones sin salirse del espíritu o ámbito
de las siguientes reivindicaciones.
Claims (49)
1. Un horno calcinador para la fabricación de
cemento a partir de una materia prima del horno, el cual
comprende:
un precalentador que tiene una pluralidad de
etapas de ciclones para calentar dicha materia prima del horno;
un calcinador que tiene una cámara de combustión
de calcinador y un conducto en forma de bucle del calcinador para
la calcinación de la materia prima del horno;
un conducto calcinador en línea incluido en
dicho conducto en forma de bucle;
un horno de cemento rotativo que tiene un
extremo de carga y un extremo de descarga para la producción de
clinker a partir de una primera materia del horno calcinada;
un conducto elevador dispuesto entre dicho
conducto calcinador en línea y dicho extremo de carga de dicho
horno rotatorio de forma que dicho conducto elevador y el conducto
calcinador en línea están en línea con un flujo de gas caliente del
horno a partir de dicho extremo de carga de dicho horno
rotatorio;
una alimentación de la materia prima del horno
para la alimentación de materia prima del horno en dicha cámara de
combustión;
un sistema de alimentación del material de
residuos para la alimentación continua de un material combustible
derivado de residuos sólidos (SWDF) en dicha cámara de
combustión;
teniendo dicha cámara de combustión del
calcinador un ambiente controlado para la combustión de dicho SWDF
en presencia de la primera materia de horno para la calcinación de
la primera materia de horno;
un conducto de conexión que conecta dicha cámara
de combustión del calcinador y el conducto del calcinador para el
suministro del material calcinado del horno, calor de combustión, y
cualesquiera cenizas de material no combustible a dicho conducto
calcinador en línea, en una zona de entrada encima de dicho
conducto elevador.
2. El aparato de la reivindicación 1, que
incluye un refrigerador del clinker conectado al extremo de
descarga de dicho horno rotatorio para el enfriamiento del clinker
producido en dicho horno rotatorio empleando aire que pasa a través
del refrigerador del clinker; y por lo menos una entrada de aire
conectada a dicha cámara de combustión en comunicación con dicho
refrigerador de clinker suministrando aire terciario a dicha cámara
de combustión a partir de dicho refrigerador de clinker para
emplear como aire de combustión que tiene un contenido en oxígeno
generalmente igual al del aire del ambiente.
3. El aparato de la reivindicación 1, en donde
dicha cámara de combustión incluye un quemador que produce una
llama de quemador para controlar la temperatura en dicha cámara de
combustión del calcinador y la combustión de dicho material
SWDF.
4. El aparato de la reivindicación 3, que
incluye una entrada de aire para la introducción del aire de
combustión en dicha cámara de combustión que tiene un alto
contenido de oxígeno, generalmente igual o mayor que el del
ambiente.
5. El aparato de la reivindicación 3, que
incluye un control de combustible que regula la alimentación de un
combustible de control a dicho quemador; proporcionando dicho
combustible de control una combustión más espontánea que dicho
material SWDF para proporcionar un control más efectivo de la
temperatura de dicha cámara de combustión del calcinador.
6. El aparato de la reivindicación 1, en donde
dicho precalentador incluye una etapa central con un ciclón para la
acumulación de materia prima del horno, y dicha alimentación de
materia prima del horno suministra dicha materia prima del horno a
una entrada de alimentación de dicha cámara de combustión; y dicho
precalentador incluye un ciclón inferior de separación para la
acumulación de primera materia calcinada y la alimentación de
primera materia calcinada a dicho horno rotatorio.
7. El aparato de la reivindicación 6, que
incluye un elemento de control para la división de la alimentación
de la materia prima del horno entre dicha cámara de combustión del
calcinador y el conducto en línea del calcinador.
8. El aparato de la reivindicación 6, en donde
dicho sistema de alimentación de material de residuos, incluye un
control de alimentación para la alimentación de dicho material SWDF
a dicha cámara de combustión del calcinador en una cantidad
controlada.
9. El aparato de la reivindicación 1, en donde
dicho sistema de alimentación de residuos para la alimentación de
material SWDF a dicha cámara de combustión incluye una tolva
alimentadora para la acumulación de dicho material SWDF en una forma
desmenuzada, y un helicoide de alimentación para la alimentación de
dicho material SWDF desde dicha tolva a dicha cámara de
combustión.
10. El aparato de la reivindicación 9, en donde
dicho helicoide de alimentación incluye una sección de compresión y
una sección de expansión en donde se forma un taco comprimido de
dicho material SWDF desmenuzado en dicha sección de compresión y se
alimenta a dicha sección de expansión para la alimentación en dicha
cámara de combustión a través de la salida del helicoide de
alimentación.
11. El aparato de la reivindicación 10, en donde
dicho taco comprimido de material SWDF, se expande en dicha sección
de expansión de dicho helicoide de alimentación y cae en general
suelto, a través de dicha salida por gravedad en dicha cámara de
combustión como material desmenuzado suelto.
12. El aparato de la reivindicación 11, que
incluye una primera compuerta de cierre dispuesta entre dicha
sección de compresión y dicha sección de expansión de dicho
helicoide de alimentación; y una segunda compuerta de cierre
dispuesta próxima a la salida del helicoide de alimentación,
pudiéndose accionar dichas compuertas de cierre para abrir y cerrar
la alimentación del material SWDF a través de dicho helicoide de
alimentación.
13. El aparato de la reivindicación 12, en donde
dicha primera compuerta de cierre tiene una posición abierta para
permitir la alimentación del material SWDF a través de dicho
helicoide de alimentación y una posición cerrada para bloquear la
alimentación del material SWDF a dicha sección de expansión; y dicha
segunda compuerta de cierre tiene una posición abierta para
permitir la alimentación del material SWDF a dicha salida al
helicoide de alimentación y una posición cerrada para bloquear la
alimentación del material SWDF a dicha salida al helicoide de
alimentación; y un controlador para controlar las posiciones
abierta y cerrada de dichas primera y segunda compuertas de
cierre.
14. El aparato de la reivindicación 13, en donde
dicho controlador posiciona dichas primera y segunda compuertas de
cierre en sus posiciones cerradas en respuesta a una señal de
entrada del controlador para el cierre del sistema de alimentación
de SWDF de forma que el gas caliente de combustión y el fuego de la
cámara de combustión no puedan fluir en retroceso a través del
sistema de alimentación.
15. El aparato de la reivindicación 14, en donde
dicho controlador acciona dicho helicoide en una operación inversa
antes de mover dichas primera y segunda compuertas de cierre a
dichas posiciones cerradas para aflojar la compresión de dicho taco
comprimido en dicha sección de compresión de dicho helicoide de
alimentación.
16. El aparato de la reivindicación 9, que
incluye un transportador de alimentación para la alimentación del
material SWDF a dicha tolva alimentadora del helicoide.
17. El aparato de la reivindicación 16, que
incluye un cerramiento que encierra dicho transportador de
alimentación; e incluye medios para llenar dicho cerramiento con un
gas inerte para impedir la combustión de dicho material SWDF
transportado.
18. El aparato de la reivindicación 17, que
incluye un controlador del transportador para controlar la
velocidad de alimentación del material SWDF a dicha tolva
alimentadora de forma que se mantiene un deseado nivel de llenado
de material SWDF en dicha tolva alimentadora.
19. El aparato de la reivindicación 17, en donde
dicho transportador incluye un rodillo superior para una cinta
transportadora al aire libre, en donde dicha cinta transportadora
está abierta para el transporte de material de residuos desmenuzado
suelto para el suministro, y un rodillo inferior próximo, en el
cual los bordes opuestos están doblados para formar un cierre de la
cinta del cual no puede caer ningún material residual suelto a la
carcasa.
20. El aparato de la reivindicación 9, que
incluye un depósito del acondicionador del combustible para
contener el acondicionador de combustible; y una salida del
depósito para la alimentación de dicho acondicionador del
combustible a dicha tolva alimentadora de dicho helicoide de
alimentación para mezclar con dicho material SWDF, aumentando con
ello la fluidez de dicho material SWDF.
21. El aparato de la reivindicación 20, que
incluye una válvula de control del depósito dispuesta en la
alimentación de salida de dicho depósito del acondicionador del
combustible para controlar el flujo del acondicionador del
combustible a dicha tolva alimentadora de dicho sistema de
alimentación.
22. El aparato de la reivindicación 21, que
incluye un controlador para el control de la válvula de control de
dicho alimentador del depósito del acondicionador del combustible;
y dicho controlador que controla dicha válvula de control a la
recepción de una señal para cerrar dicha cámara de combustión que
aplica una suficiente cantidad del acondicionador del combustible
para cubrir la parte superior de dicho material SWDF en dicha tolva
alimentadora para impedir la entrada de aire de combustión en la
tolva.
23. Un horno de calcinación para la producción
de cemento a partir de materia prima del horno que incluye un
precalentador para calentar dicha primera materia del horno; un
calcinador para la descomposición térmica de dicha primera materia;
un horno rotativo de cemento para la producción de un clinker el
cual tiene un extremo de carga y un extremo de descarga; estando
dicho calcinador en comunicación con dicho extremo de carga de
dicho horno rotativo para la recepción del gas caliente del horno a
partir de dicho horno; y un refrigerador del clinker conectado a
dicho extremo de descarga de dicho horno rotatorio para el
enfriamiento del clinker que cae en dicho clinker; un sistema para
la alimentación continua y combustión del material combustible
derivado de residuos sólidos (SWDF) en el calcinador, que
comprende:
comprende:
una cámara de combustión del calcinador;
una alimentación del horno para la alimentación
de la primera materia del horno a dicha cámara de combustión del
calcinador;
un sistema de alimentación del material de
residuos para la alimentación continua del material SWDF a una
velocidad controlada a dicha cámara de combustión del calcinador,
para la combustión;
un quemador para producir una llama en dicha
cámara de combustión del calcinador que tiene un control del
combustible del quemador para la alimentación de un combustible de
control al quemador para controlar la temperatura de dicha cámara
de combustión; y
dicha cámara de combustión del calcinador tiene
un ambiente con un alto contenido en oxígeno, temperatura
controlada para la combustión del material SWDF y un combustible de
control para una combustión generalmente completa para la
calcinación de dicha materia prima del horno.
24. El aparato de la reivindicación 23, que
incluye un conducto elevador conectado entre dicho extremo de carga
de dicho horno rotatorio y dicho calcinador, introduciendo dicha
cámara de combustión el gas caliente de combustión generalmente
encima de dicho conducto elevador para mezclar con el gas caliente
del horno fluyendo a través del conducto elevador a una alta
velocidad para una superior calcinación adicional de las materias
primas del horno y la combustión del material SWDF.
25. El aparato de la reivindicación 23, que
incluye una tolva alimentadora incluida en dicho sistema de
alimentación de residuos para la acumulación de material SWDF
desmenuzado, y un alimentador forzado para la alimentación de dicho
material SWDF desmenuzado desde dicha tolva a dicha cámara de
combustión; y un transportador de alimentación para el transporte de
dicho material SWDF a dicha tolva alimentadora en forma
desmenuzada.
26. El aparato de la reivindicación 25, en donde
dicho alimentador forzado incluye un helicoide de alimentación que
tiene una sección de compresión y una sección de expansión en donde
se comprime un taco de dicho material SWDF en dicha sección de
compresión y es descomprimido en dicha sección de expansión para la
alimentación a dicha cámara de combustión para caer libremente como
un material suelto desmenuzado a través de una salida de
alimentación a dicha cámara de combustión.
27. El aparato de la reivindicación 26, que
incluye una primera compuerta de cierre dispuesta entre dicha
sección de compresión y dicha sección de expansión de dicho
helicoide de alimentación; y una segunda compuerta de cierre
dispuesta cerca de dicha salida de alimentación de dicho helicoide
de alimentación, accionándose dichas compuertas de cierre para
abrir y cerrar la alimentación del material SWDF a través de dicho
helicoide de alimentación.
28. El aparato de la reivindicación 27, en donde
dicha primera compuerta de cierre tiene una posición abierta para
permitir la alimentación de material SWDF a través de dicho
helicoide de alimentación y una posición cerrada para bloquear la
alimentación del material SWDF a dicha sección de expansión; y
dicha segunda compuerta de cierre tiene una posición abierta para
permitir la alimentación del material SWDF a dicha salida del
helicoide de alimentación y una posición cerrada para bloquear la
alimentación del material SWDF a dicha salida del helicoide de
alimentación; y un controlador para controlar las posiciones de
apertura y cierre de dichas primera y segunda compuertas de
cierre.
29. El aparato de la reivindicación 28, en donde
dicho controlador posiciona dichas primera y segunda compuertas de
cierre en sus posiciones cerradas en respuesta a una señal de
entrada del controlador para cerrar el sistema de alimentación de
SWDF de forma que el gas caliente de combustión y el fuego de la
cámara de combustión no pueden fluir en retroceso a través del
sistema de alimentación, y dicho controlador acciona dicho
helicoide en una operación inversa antes de mover dichas primera y
segunda compuertas de cierre a dichas posiciones cerradas para
aflojar la compresión de dicho taco comprimido.
30. El aparato de la reivindicación 29, que
incluye un depósito del acondicionador del combustible para
contener el acondicionador del combustible, y una salida del
depósito para la alimentación de dicho acondicionador del
combustible a dicha tolva de dicho sistema de alimentación para
mezclar con dicho material SWDF para aumentar su fluidez.
31. El aparato de la reivindicación 30, que
incluye una válvula de control dispuesta a la salida de
alimentación de dicho depósito del acondicionador del combustible
para controlar el flujo del acondicionador del combustible en
dicha tolva alimentadora de dicho sistema de alimentación; y dicho
controlador que controla la válvula de control de dicho alimentador
del depósito del acondicionador del combustible, al recibir de un
controlador la orden de cerrar dicha cámara de combustión que aplica
una suficiente cantidad de acondicionador del combustible para
cubrir la parte superior de dicho material SWDF en dicha tolva
alimentadora para impedir la entrada de aire de combustión a la
tolva.
32. Un horno de calcinación que tiene un
precalentador para precalentar la materia prima del horno, un horno
rotatorio para la combustión de la materia prima del cemento
calcinada para producir el clinker que finalmente se enfría en un
refrigerador de clinker, teniendo dicho horno rotatorio un extremo
de carga y un extremo de descarga, y un conducto elevador que
conecta dicho calcinador y el extremo de carga de dicho horno
rotatorio para recibir el gas caliente del horno que fluye de dicho
extremo de carga, un calcinador y un sistema de alimentación de
materiales de residuos para la combustión continua de material de
combustión derivado de residuos sólidos (SWDF) en dicho calcinador
para quemar por lo menos una parte en el proceso de calcinación, el
cual comprende:
un calcinador que tiene un conducto calcinador
con un conducto calcinador en línea en una relación del flujo en
línea con los gases calientes del horno fluyendo a través de dicho
conducto elevador con una alta velocidad;
una entrada de aire para la introducción de aire
de combustión en dicho calcinador que tiene un contenido en
oxígeno generalmente igual al del ambiente;
una entrada de materia prima para la
introducción de la materia prima del horno en dicho calcinador;
un sistema de alimentación del material SWDF
para la introducción del material SWDF en dicho calcinador;
siendo dicho material SWDF quemado en dicho
calcinador en presencia de dicha materia prima del horno para
facilitar la calcinación del material del horno con las cabezas y
productos secundarios de la combustión y siendo introducido dicho
material calcinado del horno en el flujo de gas caliente del horno
a alta velocidad, en una zona generalmente encima de dicho conducto
elevador;
mediante lo cual dicho material SWDF y el
material calcinado del horno continúan cualquier combustión y
calcinación necesarias en dicho conducto de calcinación.
33. El aparato de la reivindicación 32, en donde
dicho calcinador incluye una cámara de combustión del calcinador en
donde se inicia la combustión de dicho material SWDF mediante una
llama de quemador producida por un combustible de control en
presencia de dicha materia prima del horno, mediante lo cual dicho
material SWDF y dicha llama de control producen un calor de
calcinación a una temperatura controlada; y un conducto de conexión
que conecta dicha cámara de combustión del calcinador a dicho
conducto en línea del calcinador en dicha zona mediante lo cual el
gas caliente de la combustión de dicha cámara de combustión se
añade a dicho gas caliente del horno para lograr una combustión
completa del material SWDF y una completa calcinación de la materia
prima del horno.
34. El aparato de la reivindicación 32, en donde
dicho sistema de alimentación del SWDF incluye un transportador de
alimentación para el transporte del material SWDF suelto
desmenuzado, a una tolva alimentadora, alimentándose dicho material
SWDF desmenuzado a partir de dicha tolva alimentadora en dicho
calcinador.
35. El aparato de la reivindicación 34, que
incluye una carcasa que encierra dicho transportador de
alimentación; e incluye medios que mantienen una atmósfera de gas
inerte dentro de dicha cubierta para impedir la combustión del
material SWDF de dicho transportador.
36. El aparato de la reivindicación 35, en donde
dicho transportador incluye un rodillo superior de transporte en
donde dicha cinta del transportador está abierta para el transporte
del material de residuos suelto desmenuzado, para el suministro, y
un rodillo inferior cerrado, en el cual los bordes opuestos están
doblados para formar un cierre de la cinta en donde se impide que
cualquier material suelto residual caiga dentro de la carcasa.
37. El aparato de la reivindicación 34, que
incluye un controlador del transportador para controlar la
velocidad de alimentación del material SWDF a dicha tolva
alimentadora de forma que se mantenga un cierto nivel de llenado de
material SWDF en dicha tolva de alimentación.
38. El aparato de la reivindicación 34, que
incluye un depósito para el acondicionador del combustible para la
alimentación del acondicionador del combustible en dicha tolva
alimentadora para mejorar la fluidez y grado de secado de dicho
material SWDF desmenuzado.
39. Un método para la alimentación y combustión
de un material combustible derivado de residuos sólidos (SWDF) para
la calcinación de la materia prima del horno en la fabricación del
clinker de cemento, el cual clinker se fabrica por un proceso
mediante el cual la primera materia del horno se precalienta en un
precalentador, se calcina en un calcinador, se quema formando el
clinker en un horno rotatorio, en donde a continuación el clinker
se enfría finalmente en un refrigerador, el cual método para la
alimentación y combustión del material SWDF comprende durante el
proceso de calcinación:
introducción del material SWDF en un calcinador
que tiene una cámara de combustión;
introducción de la materia prima del horno en la
cámara de combustión;
combustión del material SWDF en la cámara de
combustión en una atmósfera de alto contenido en oxígeno a
temperatura controlada para lograr una combustión y calcinación
completas en general de dicha materia prima del horno;
alimentación del gas de combustión procedente de
la cámara de combustión y la materia prima molida calcinada en un
conducto en línea del calcinador, en donde el gas de combustión se
mezcla con gas caliente del horno que fluye desde el horno
rotatorio de forma que el calor del gas de la cámara de combustión
y el gas caliente del horno completan cualquier combustión
necesaria del material SWDF y calcinación de la materia prima del
horno.
40. El método de la reivindicación 39, que
incluye la alimentación del material SWDF en una forma desmenuzada,
a una tolva alimentadora, alimentando el material SWDF desde la
tolva alimentadora por una salida de alimentación a una velocidad
controlada de forma que el material SWDF suelto desmenuzado se
distribuye a la cámara de combustión.
41. El método de la reivindicación 39, que
incluye la alimentación del material SWDF a una tolva alimentadora
en forma de un material desmenuzado, alimentando el material SWDF
desde la tolva alimentadora a un helicoide de alimentación que
tiene una sección de compresión y una sección de expansión; y
comprimiendo el material SWDF para formar un taco comprimido en la
sección de compresión; y descomprimiendo el taco comprimido de
material SWDF en la sección de expansión de forma que el material
SWDF cae en forma de material suelto desmenuzado a través de una
salida del helicoide de alimentación a la cámara de combustión.
42. El método de la reivindicación 41, que
incluye el control del flujo de material SWDF a través de dicho
helicoide de alimentación colocando una primera compuerta de cierre
en un extremo de dicha sección de compresión y colocando una
segunda compuerta de cierre cerca de dicha salida de alimentación
de forma que dichas primera y segunda compuertas de cierre pueden
cerrarse para bloquear el flujo de gases calientes y el fuego de la
cámara de combustión a la tolva alimentadora durante el cierre de
la cámara de combustión.
43. El método de la reivindicación 42, que
incluye la instalación de un depósito del acondicionador del
combustible que contiene el acondicionador del combustible el cual
se mezcla con dicho material SWDF en dicha tolva alimentadora para
aumentar la fluidez de dicho material SWDF.
44. El método de la reivindicación 43, que
controla la alimentación del acondicionador del combustible a la
tolva alimentadora para mezclar con dicho material SWDF que incluye
el control de alimentación del acondicionador del combustible a la
tolva alimentadora durante el cierre de la cámara de combustión
para apagar el material SWDF en la tolva alimentadora para impedir
la combustión.
45. El método de la reivindicación 39, que
incluye el transporte de dicho material SWDF a dicha tolva
alimentadora, controlando la velocidad de alimentación de dicho
material SWDF sobre el transportador, y controlando la velocidad de
alimentación para mantener un determinado nivel de llenado de
material SWDF en la tolva alimentadora durante la operación de la
cámara de combustión.
46. El método de la reivindicación 45, que
incluye el cerramiento del transportador en un ambiente de gas
inerte de forma que no pueda tener lugar la combustión del material
SWDF durante el transporte.
47. El método de la reivindicación 46, que
incluye el empleo de una cinta transportadora que tiene una
configuración abierta para transportar el material sobre un rodillo
superior, y una configuración cerrada que retiene cualquier material
residual sobre un rodillo de retorno de dicha cinta
transportadora.
48. El método de la reivindicación 39, que
incluye la alimentación de la materia prima del horno a la cámara
de combustión acumulando dicha materia prima del horno en un
ciclón de una etapa central, y alimentando directamente la materia
prima del horno acumulada, a la cámara de combustión.
49. El método de la reivindicación 39, que
incluye la introducción del aire terciario del refrigerador del
clinker en la cámara de combustión para proporcionar un ambiente
con una atmósfera con un alto contenido en oxígeno en dicha cámara
de combustión del calcinador para la combustión.
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