ES2313577T3 - Metodo y aparato para recuperar energia de materiales de desecho por combustion en una linea de produccion de escoria de cemento. - Google Patents
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Abstract
Un aparato para recuperar energía de materiales de desecho por combustión utilizando aire terciario caliente, para uso en hornos de calcinación rotativos que tienen un calcinador (5) y un conducto de aire terciario que comprende: una o más cámaras de combustión (1,2), formadas dentro del conducto de suministro (3, 4) de aire terciario del calcinador, cada una de las cuales tiene medios de retención liberables (9) en su interior, refrigerados por agua y destinados a retener el material de desecho en el interior de la cámara de combustión (1, 2) hasta que se consigue una combustión completa mediante el uso de una fracción de aire terciario, de tal modo que dichos medios de retención liberables (9), refrigerados por agua, permiten el flujo de gas de combustión y de aire a su través; uno o más medios de suministro (13, 14), cada uno de ellos conectado a una cámara de combustión (1, 2) con el fin de suministrar material de desecho a la cámara de combustión (1, 2) evitando adicionalmente la pérdida de calor o la entrada de aire frío desde el exterior dentro de las cámaras de combustión (1, 2), a través de los medios de suministro; y de tal modo que la cámara de combustión (1, 2) suministra aire de combustión caliente al calcinador (5) para su uso como fuente de energía suplementaria por parte del horno de calcinación rotativo, y material remanente con el fin de que sea incorporado a la escoria de cemento.
Description
Método y aparato para recuperar energía de
materiales de desecho por combustión en una línea de producción de
escoria de cemento.
La presente invención se refiere a hornos de
calcinación rotativos, utilizados en el cemento o en industrias
similares, que tienen un calcinador y un conducto de aire terciario,
y, más particularmente, a un método y a un aparato que utilizan el
aire caliente procedente del conducto de suministro de aire
terciario al calcinador, para quemar material de desecho y
recuperar la energía del material quemado.
La necesidad de reducir los costes de
combustible totales por medio de la sustitución con combustibles
derivados de desechos en lugar de los combustibles fósiles
normales, principalmente el carbón o el coque de petróleo, ha sido
el estímulo motivador del deseo de combustibles alternativos baratos
para mantener encendidos hornos de calcinación industriales tales
como hornos de calcinación rotativos para la producción de
cemento.
En la técnica anterior, se suministran
normalmente en la entrada del horno de calcinación combustibles
sólidos alternativos. La cantidad y las características de los
combustibles sólidos alternativos que se pueden quemar en el horno
de calcinación industrial, tales como los neumáticos desechados o
los desechos industriales, dependen de la cantidad de oxígeno
disponible a la entrada del horno de calcinación.
En los hornos de calcinación que tienen un
calcinador, tan sólo aproximadamente el 50% de la cantidad total de
oxígeno que se proporciona al horno de calcinación industrial se
suministra al horno de calcinación, y el otro 50% se suministra al
calcinador, lo que limita considerablemente la cantidad de material
de desecho que puede ser quemado como combustible sólido
alternativo.
Cuando el material de desecho es quemado en la
entrada del horno de calcinación, el oxígeno de dicho lugar, que es
entre el 3% y el 5%, es consumido, lo que produce una atmósfera
reductora que favorece la formación de escamas sólidas en la pared
del horno de calcinación o del calcinador, reduciéndose de esta
forma la eficiencia global del horno de calcinación industrial.
Se han desarrollado muchas cámaras de combustión
o gasificadores externos que tratan de evitar el problema
anteriormente referido, pero, puesto que los costes de adquisición,
implante y funcionamiento global de tales aparatos son altos, el
uso de un dispositivo externo no es completamente deseable.
Se ha realizado un intento de utilizar
combustibles sólidos alternativos sin reducir la cantidad de oxígeno
en el horno de calcinación y sin utilizar un quemador o gasificador
externo, mediante la inyección y el quemado del material de desecho
directamente en el conducto de aire terciario, lo que se describe en
la Patente norteamericana Nº 6.470.812.
El documento US 2002/0035804 describe un aparato
y un método para fraccionar combustibles sólidos alternativos,
especialmente neumáticos enteros, en sustancias volátiles y carbón,
para utilizarlos como combustibles alternativos, y metal, de tal
modo que el aparato comprende: una zona de alimentación, en la cual
los combustibles sólidos se suministran al aparato, una zona de
gasificación, dentro de la cual se procesan o tratan los
combustibles sólidos de manera que se obtiene una fracción gaseosa,
carbón y metal; unas parrillas refrigeradas, que controlan la
permeabilidad del lecho y el tiempo de permanencia de los
combustibles sólidos en la zona de gasificación; y una zona de
descarga, dentro de la cual son descargados el carbón y el metal
resultantes.
La Patente norteamericana Nº 6.470.812 describe
un método y un aparato para recuperar energía de residuos,
preferiblemente sólidos, ya sea de cuerpo entero o triturados, tales
como neumáticos de vehículo, bolsas, balas, material a granel o en
masa que puede estar contenido en tanques, barriles, etc., por medio
de la combustión de tales residuos en hornos industriales,
particularmente del tipo rotativo, que tiene un calcinador externo,
suministrando dichos residuos al interior del conducto de aire
terciario del calcinador, y quemando los residuos dentro del propio
conducto.
El método describe adicionalmente extraer del
conducto de aire terciario cualesquiera residuos sólidos que queden
en su interior, a partir de los residuos descompuestos, y el aparato
comprende un mecanismo de alimentación para la carga externa de los
residuos directamente en el interior de dicho conducto de aire
terciario, y un mecanismo de separación para extraer del conducto
de aire terciario cualesquiera residuos sólidos que queden dentro
de él, a partir de los desechos descompuestos.
Tal y como se establece por la Patente
norteamericana Nº 6.470.812, la alimentación hacia el conducto ha de
producirse, preferiblemente, en torno a entre 1 y 5 desde su
extremo de descarga. Puesto que el suministro de material de
desecho a la salida del gas de escape da lugar a la acumulación de
incrustaciones, el suministro hacia el conducto de aire terciario
ha de ser lo suficientemente distante de la descarga del conducto al
seno del gas de escape, como para permitir un tiempo de permanencia
adecuado de los productos derivados de los residuos en el conducto,
a fin de evitar que se produzca dicha acumulación.
Sin embargo, cabe la posibilidad de que algo del
material de desecho termine quemándose cerca del gas de escape,
especialmente cuando se suministran grandes trozos de material de
desecho, tales como neumáticos enteros, lo que produce
incrustaciones y requiere el apagado periódico de la planta para su
eliminación. En consecuencia, es muy importante que el material de
desecho se suministre en pequeños lotes de material con el fin de
garantizar que tales lotes pequeños se queman completamente antes
de llegar a la salida del gas de escape. Es evidente que el uso de
lotes de neumáticos enteros por parte del sistema anteriormente
referido es muy limitado.
Por otra parte, puesto que el sistema
anteriormente referido preconiza la extracción de restos tales como
los alambres de acero de los neumáticos de coche, en caso de que la
cantidad de alambre fuera excesiva, éstos pueden quedarse enredados
y el mecanismo para la extracción de cualesquiera residuos sólidos
puede verse en problemas para manejar el cable enredado.
En consecuencia, sería altamente deseable
disponer de un sistema que pudiera ser capaz de quemar altas
cantidades de material de desecho, incluyendo neumáticos enteros,
sin producir una atmósfera reductora en ningún punto del horno de
calcinación industrial, ni la formación de escamas sólidas en la
pared del horno de calcinación o del calcinador.
A la vista de la necesidad anteriormente
referida, el presente Solicitante ha desarrollado un método y un
aparato que emplean menos de un 10% del aire terciario caliente para
quemar el material de desecho, especialmente neumáticos enteros, y
que incorpora adicionalmente a la escoria de cemento cualquier
material que pueda ser compatible con el cemento, tal como alambres
de acero de los neumáticos.
El aparato del presente Solicitante comprende:
una o más cámaras de combustión formadas dentro del conducto de
suministro de aire terciario del calcinador, cada una de las cuales
tiene medios de retención liberables en su interior, destinados a
retener el material de desecho en el interior de la cámara de
combustión hasta que se consigue una combustión completa, puesto
que, en este momento, existe un exceso de oxígeno de más del 300% y
la temperatura del aire se encuentra entre 650 grados Celsius y 900
grados Celsius, de tal modo que dichos medios de retención
liberables permiten el flujo de gas de combustión y de aire a su
través; y uno o más medios de suministro, cada uno de ellos
conectado a una cámara de combustión con el fin de suministrar
material de desecho a la cámara de combustión evitando
adicionalmente la pérdida de calor o la entrada de aire frío desde
el exterior al seno de la corriente de aire terciario caliente, a
través de los medios de suministro.
Similarmente, el método del presente Solicitante
comprende: quemar material de desecho dentro de una cámara de
combustión formada dentro del conducto de suministro de aire
terciario del calcinador, utilizando una fracción de aire terciario
y reteniendo el material en su interior durante un intervalo de
tiempo predeterminado, a fin de permitir una descomposición
completa de la parte combustible de los desechos o residuos y una
combustión completa de los residuos, que se consigue gracias a que,
en este momento, existe un exceso de oxígeno de más del 300% y la
temperatura del aire es entre 650 grados Celsius y 850 grados
Celsius.
La ventaja principal del aparato y del método
del Solicitante comporta el hecho de que todo el proceso de
combustión se lleva a cabo dentro del conducto de suministro de aire
terciario del calcinador, lo que evita completamente la posibilidad
de que se queme el material de desecho en la entrada del horno de
calcinación o en cualquier otro lugar del horno de calcinación.
Puesto que el material incombustible se
suministra directamente por gravedad a la cámara de combustión, no
hay necesidad de disponer de medios para retirar cualquier material
que quede, y el material remanente, tal como el acero de
neumáticos, puede ser utilizado en su totalidad e incorporado a la
escoria del cemento.
Por otra parte, la modificación de los hornos de
calcinación rotativos actuales con el fin de adaptarlos para el uso
del aparato de la presente invención no es complicada y, puesto que
el sistema no consta de equipo complicado, los costes de
adquisición, de implementación y operativos son muy bajos.
Con el aparato de la presente invención, se
consigue una reducción del consumo de coque de petróleo de entre el
10% y el 30% por cámara de combustión.
Es, por tanto, un propósito principal de la
presente invención proporcionar un método y un aparato para
recuperar energía de materiales de desecho por combustión
utilizando aire terciario caliente, en el que todo el proceso de
combustión se lleva a cabo dentro de las cámaras de combustión
formadas en el interior del conducto de aire terciario.
Es otro propósito principal de la presente
invención proporcionar un método y un aparato de la naturaleza
anteriormente descrita, que evite completamente la posibilidad de
que se queme el material de desecho cerca de la entrada del horno
de calcinación o en cualquier otro lugar del horno de
calcinación.
Constituye aún un propósito principal de la
presente invención proporcionar un método y un aparato de la
naturaleza anteriormente expuesta, en los cuales cualquier material
remanente, tal como el acero de los neumáticos, puede ser utilizado
en su totalidad e incorporado a la escoria del cemento.
Es aún otro propósito principal de la presente
invención proporcionar un aparato de la naturaleza anteriormente
descrita, que no sea complicado de instalar y que no esté compuesto
de equipo complicado.
\newpage
Constituye un propósito adicional de la presente
invención proporcionar un método y un aparato de la naturaleza
anteriormente expuesta, en el que los costes de adquisición, de
implementación y operativos sean muy bajos.
Es un propósito adicional de la presente
invención proporcionar un método y un aparato de la naturaleza
anteriormente explicada, por el cual se consiga una reducción del
consumo de coque de petróleo de entre el 10% y el 30% por cámara de
combustión.
De acuerdo con un aspecto de la presente
invención, se proporciona un aparato de acuerdo con la
reivindicación 1 y un método de acuerdo con la reivindicación 15.
En las reivindicaciones 2 a 14 y 16 a 21 se definen realizaciones
de la invención.
En una realización, cada cámara de combustión
comprende un conducto que tiene una sección transversal de forma
cuadrangular, y cada cámara de combustión tiene: una porción de
combustión orientada verticalmente, que incluye una abertura de
carga en un extremo superior y un extremo inferior; así como una
porción de descarga de gas y de alambre, que se prolonga desde el
extremo inferior de la porción de combustión y está directamente
conectada al calcinador, de tal manera que la porción de descarga
está inclinada con respecto a la porción de combustión en dirección
hacia el conducto de suministro con el fin de llegar hasta dicho
conducto de suministro y conectarse a él; medios de válvula
refrigerados por agua, situados en el extremo inferior de la porción
de combustión, que permiten el flujo de gas de combustión y de aire
a su través; y medios para accionar los medios de válvula
refrigerados por agua.
En una realización, cada uno de los medios de
suministro comprende: un conducto vertical que tiene una sección
transversal de forma cuadrangular, el cual tiene: una abertura de
suministro situada en el extremo superior, una abertura de
descarga, unida o conectada directa y herméticamente a la cámara de
combustión, una sección de recepción abierta, una cámara de carga
intermedia y una sección o tramo de descarga; primeros medios de
válvula, situados en la parte superior de la sección de recepción
abierta; medios para accionar los primeros medios de válvula;
medios de válvula refrigerada, situados en la parte inferior o fondo
de la cámara de carga intermedia; y medios para accionar los medios
de válvula refrigerada.
En una realización, cada cámara de combustión
comprende un conducto que tiene una sección transversal de forma
cuadrangular, y cada cámara de combustión tiene: una porción de
combustión orientada verticalmente, la cual incluye una abertura de
carga en el extremo superior y en el extremo inferior; y una porción
de descarga de gas y de alambre, que se prolonga desde el extremo
inferior de la porción de combustión y que está directamente
conectada al calcinador, de tal manera que la porción de descarga
está inclinada con respecto a la porción de combustión en dirección
hacia el conducto de suministro con el fin de llegar hasta dicho
conducto de suministro y conectarse a él; medios de válvula que
permiten que el flujo de gas de combustión y de aire a su través; y
medios para accionar los medios de válvula; de tal manera que los
medios de válvula comprenden una válvula de retención deslizante
del tipo de rejilla y refrigerada, compuesta de cuatro barras
deslizantes refrigeradas por agua, unidas por un miembro de unión
horizontal, de tal modo que cada barra pasa a través de una
perforación situada en el extremo inferior de la porción de
combustión.
En una realización, cada cámara de combustión
comprende un conducto que tiene una sección transversal de forma
cuadrangular, y cada cámara de combustión tiene: una porción de
combustión orientada verticalmente, que incluye una abertura de
carga en un extremo superior y un extremo inferior; así como una
porción de descarga de gas y de alambre, que se prolonga desde el
extremo inferior de la porción de combustión y está directamente
conectada al calcinador, de tal manera que la porción de descarga
está inclinada con respecto a la porción de combustión en dirección
hacia el conducto de suministro con el fin de llegar hasta dicho
conducto de suministro y conectarse a él; medios de válvula que
permiten el flujo de gas de combustión y de aire a su través; y
medios para accionar los medios de válvula; de tal manera que los
medios de válvula comprenden una válvula de retención deslizante
del tipo de rejilla y refrigerada, que está compuesta de cuatro
barras deslizantes refrigeradas por agua y unidas por un miembro de
unión horizontal, de tal modo que cada barra pasa a través de una
perforación situada en el extremo inferior de la porción de
combustión; y de tal modo que los medios para accionar los medios
de válvula comprenden un pistón neumático, conectado o unido a un
extremo del miembro de conexión horizontal con el fin de empujar la
válvula de retención refrigerada al interior de la cámara de
combustión o retraerla fuera de ésta.
En una realización, cada uno de los medios de
suministro comprende: un conducto vertical, que tiene una sección
transversal de forma cuadrangular, una abertura de descarga, unida o
conectada directa y herméticamente con la cámara de combustión, una
sección de recepción abierta, una cámara de carga y intermedia y una
sección o tramo de descarga; primeros medios de válvula, situados
en la parte superior de la sección de recepción abierta; medios
para accionar los primeros medios de válvula; y medios de válvula
refrigerados, situados en el extremo de la cámara de carga
intermedia; medios para accionar los segundos medios de válvula; y
de tal manera que los medios para accionar los primeros medios de
válvula y los medios de válvula refrigerados comprenden, cada uno
de ellos, un pistón neumático que empuja o extrae una compuerta al
interior o fuera del conducto vertical.
Estos y otros propósitos y ventajas del método y
del aparato para recuperar energía de materiales de desecho por
combustión utilizando aire terciario caliente, propios de la
presente invención, se harán evidentes a las personas que tienen
conocimientos ordinarios en la técnica, a partir de la siguiente
descripción detallada de realizaciones de la invención, la cual se
realizará con referencia a los dibujos que se acompañan.
La Figura 1 es una vista frontal del corte
transversal del aparato de la presente invención.
La Figura 2 es otra vista frontal del corte
transversal del aparato de la presente invención.
La Figura 3 es una vista en planta superior del
aparato de la presente invención.
La invención se describirá haciendo referencia a
una realización preferida de la misma que se ilustra en los dibujos
que se acompañan, en los cuales los mismos símbolos y números hacen
referencia a las mismas partes de las figuras mostradas.
El aparato y el método de la presente invención
están destinados a ser utilizados en hornos de calcinación
rotativos para la producción de cemento que tienen un calcinador y
un conducto de aire terciario.
Haciendo referencia a las Figura 1, a la Figura
2 y a la Figura 3, el aparato para recuperar energía de materiales
de desecho por combustión utilizando aire terciario, de acuerdo con
la presente invención, comprende una primera 1 y una segunda 2
cámaras de combustión, ambas formadas directamente dentro de un
primer 3 y un segundo 4 conductos de suministro de aire terciario,
respectivamente, del calcinador 5, cada uno de los cuales consta de
un conducto que tiene una sección transversal cuadrangular, y de
manera que cada cámara de combustión tiene: una porción de
combustión 6, orientada verticalmente, que incluye una abertura de
carga 7 en un extremo superior, y un extremo inferior 8; una
válvula de retención deslizante 9, del tipo de rejilla y refrigerada
por agua, que está compuesta de cuatro barras deslizantes 8a,
refrigeradas por agua y conectadas o unidas por un miembro de
conexión horizontal 8b, de tal manera que cada barra pasa a través
de una perforación 8c situada en el extremo inferior 8 de la
porción de combustión 6; una porción 10 de descarga de gas y
alambre, que se prolonga desde el extremo inferior de la porción de
combustión 6, directamente conectada al calcinador 5, de tal forma
que la porción de descarga 10 comprende una porción de descarga de
los conductos 3, 4 de suministro de aire terciario, la cual está
inclinada hacia el calcinador 5 con el fin de llegar hasta el
calcinador 5 y conectarse o unirse a éste, y que tiene unos medios
11 de suministro de combustible fósil, situados cerca de la conexión
o unión con el calcinador; y medios para hacer deslizar hacia
dentro y hacia fuera la válvula de retención deslizante, del tipo
de rejilla y refrigerada por agua, que comprenden un pistón
hidráulico o neumático 12, unido a un extremo del miembro de unión
horizontal con el fin de empujar o retraer la válvula de retención
9 dentro o fuera de la cámara de combustión 1, 2; unos primeros 13 y
segundos 14 medios de suministro y obturación, destinados a
suministrar neumáticos, respectivamente, a las aberturas de carga 7
de las primera 1 y segunda 2 cámaras de combustión, cada uno de los
cuales comprende: un conducto vertical que tiene una sección
transversal cuadrangular, el cual presenta: una abertura de
suministro 14a en su extremo superior, una abertura de descarga 15,
conectada directa y herméticamente a la abertura de carga 7 de la
porción de combustión 6 de una cámara de combustión 1, 2, una
sección o tramo 16 de recepción abierto, una cámara de carga
intermedia 17 y una sección o tramo de descarga 18; primeros medios
de válvula, que comprenden una primera compuerta cuadrangular
deslizante 19, que puede consistir en una corredera horizontal que
entra (para una posición cerrada) y sale (para una posición
abierta) del conducto vertical, situada en un extremo inferior de la
sección de recepción abierta 16, y de manera que, cuando se cierra,
la compuerta aísla completamente del exterior las otras secciones o
tramos del conducto vertical; medios para hacer deslizar hacia
dentro y hacia fuera la primera compuerta deslizante cuadrangular,
que comprenden un pistón hidráulico o neumático 20, que empuja o
extrae la primera compuerta deslizante cuadrangular 19 dentro o
fuera del conducto vertical; medios de válvula refrigerados por
agua, que comprenden una compuerta cuadrangular deslizante 21,
refrigerada por agua, la cual puede hacerse deslizar
horizontalmente al interior (para una posición cerrada) y al
exterior (para una posición abierta) del conducto vertical, situada
en el extremo inferior o de fondo de la cámara de carga intermedia
17 y de tal modo que, cuando se cierra, la compuerta 21 aísla
completamente las secciones superiores del conducto vertical con
respecto a la sección o tramo de descarga 18 y a la cámara de
combustión 1, 2; medios para hacer deslizar al interior y al
exterior la segunda compuerta cuadrangular deslizante; que
comprenden un pistón hidráulico o neumático 22 que empuja o extrae
la compuerta 21 dentro o fuera del conducto vertical; medios de
entrega, destinados a entregar los neumáticos enteros directamente
a la abertura de suministro de la sección de recepción abierta de
los medios de suministro de la primera 1 y la segunda 2 cámaras de
combustión, que comprenden una cinta transportadora horizontal 23,
situada al mismo nivel que las aberturas de suministro 14, y un
elevador 24 para elevar los neumáticos desde el nivel del suelo
hasta el nivel de la cinta transportadora 23 y entregar los
neumáticos a la cinta transportadora
23.
23.
Los lotes de neumáticos enteros son entregados a
la abertura de suministro 14a de la sección de recepción abierta
16, perteneciente a los medios de suministro y obturación 13, 14 de
cada cámara de combustión 1, 2, y son recibidos dentro de la
sección de recepción abierta 16, y retenidos en su interior mediante
la primera compuerta cuadrangular deslizante 19, que se encuentra
en una posición cerrada.
Una vez que la cámara de carga intermedia 17 es
capaz de recibir un lote de neumáticos, la primera compuerta
cuadrangular deslizante 19 es abierta por su respectivo pistón
hidráulico o neumático 20, y el lote de neumáticos cae a la cámara
intermedia por gravedad y es retenido dentro de ella por medio de la
compuerta cuadrangular deslizante 21, refrigerada por agua, y la
primera compuerta cuadrangular deslizante 19 es inmediatamente
cerrada.
Una vez que la cámara de combustión 1, 2 es
capaz de procesar o tratar el lote de neumáticos, la compuerta
cuadrangular deslizante 21, refrigerada por agua, es abierta y el
lote de neumáticos cae a través de la sección de descarga 18 y
entra en la porción de combustión 6 de la cámara de combustión 1, 2
por gravedad, a través de su abertura de descarga 7, de manera que
es retenida en su interior por medio de la válvula de retención
deslizante 9, refrigerada por agua, y la compuerta cuadrangular
deslizante 21, refrigerada por agua, es inmediatamente cerrada.
Mientras la compuerta cuadrangular deslizante
21, refrigerada por agua, se encuentra en una posición abierta, la
primera compuerta cuadrangular deslizante 19 permanece cerrada para
evitar toda pérdida de calor o la entrada de aire frío del exterior
dentro de las cámaras de combustión 1, 2.
Una vez que el lote de neumáticos se encuentra
dentro de la porción de combustión 6 de la cámara de combustión 1,
2, se hace entrar en contacto con aire terciario caliente a una
temperatura de entre 650 grados Celsius y 900 grados Celsius, y se
consigue la ignición de los neumáticos en tiempo de entre 2 y 5
segundos después de entrar en contacto con el aire terciario
caliente. Durante el proceso de combustión, se consigue una
temperatura de entre 1.200 y 1.400 grados Celsius, con lo que se
destruyen todos los compuestos orgánicos contenidos en los
neumáticos, y se evita la emanación de compuestos contaminantes y se
consigue una combustión completa de los residuos, gracias a un
exceso de aire de más del 300%.
La válvula de retención deslizante 9, del tipo
de rejilla y refrigerada por agua, permite el flujo de aire y gases
de combustión a su través de controla el tiempo de permanencia de
los neumáticos dentro de la cámara de combustión, que es de 80
segundos a 120 segundos, por lo que garantiza una descomposición
completa de la parte combustible de los neumáticos y una combustión
completa de los neumáticos. Los gases de combustión calientes y el
aire terciario que queda son descargados a través de la porción de
descarga 10 de gas y alambre para su uso como fuente de energía
suplementaria por el horno de calcinación rotativo, y la válvula de
retención deslizante 9 de tipo de rejilla y refrigerada por agua es
abierta para descargar el resto de neumáticos y alambre por
gravedad hacia el calcinador, a través de la porción 10 de descarga
de gas y alambre para su incorporación a la escoria de cemento en
forma de óxido de hierro.
El ahorro principal típico de coque de petróleo
conseguido por cada cámara de combustión del aparato de la presente
invención es aproximadamente entre el 10% y el 30% por cada cámara
de combustión.
Si bien se ha descrito que el aparato de la
presente invención comprende sólo dos cámaras de combustión, cabe
la posibilidad de instalar más de dos cámaras de combustión y los
correspondientes medios de entrega con el fin de aumentar la
magnitud de la sustitución de combustible y la capacidad de
tratamiento total de material de desecho.
La válvula de retención deslizante 9 de tipo de
rejilla y refrigerada por agua puede tener cualquier número de
barras, dependiendo del tamaño del material de desecho que se ha de
tratar y/o del tamaño del conducto de aire terciario.
Si bien se ha descrito que los primeros medios
de válvula y los medios de válvula refrigerada de los medios de
suministro y obturación 13 comprenden una compuerta cuadrangular
deslizante 19 y una válvula cuadrangular deslizante 21, refrigerada
por agua, éstos pueden comprender una compuerta que tenga cualquier
forma, compuertas abatibles o cualesquiera otros medios de válvula
adecuados.
El material de desecho que puede ser tratado por
el aparato de la presente invención no se limita únicamente a
neumáticos. Puede también tratarse material a granel o en masa que
puede estar contenido en tanques, barriles, etc., por el aparato de
la presente invención. También pueden procesarse mezclas de
neumáticos y material a granel por medio del aparato de la presente
invención.
Puesto que el material de desecho es retenido en
el interior de la cámara de combustión 1, 2 hasta que se consigue
una descomposición completa de la parte combustible de los
neumáticos y una combustión completa de los neumáticos, se evita
que material no quemado pueda llegar al calcinador o a otras partes
del horno de calcinación rotativo, así como la posibilidad de que
el material de desecho se queme en cualquier otro lugar del horno
de calcinación, reduciendo el contenido de oxígeno y la acumulación
de incrustaciones.
Similarmente, el método de acuerdo con la
presente invención comprende: quemar material de desecho dentro de
una cámara de combustión formada en el interior del conducto de
suministro de aire terciario del calcinador, utilizando una
fracción de aire terciario a una temperatura de entre
aproximadamente 650 grados Celsius y 900 grados Celsius, y retener
el material en su interior durante un intervalo de tiempo
predeterminado, a fin de permitir una descomposición completa de la
parte combustible de los residuos y una combustión completa de los
residuos gracias a un exceso de oxígeno de más del 300%, con lo que
se consigue una temperatura de combustión de entre 1.200 grados
Celsius y 1.400 grados Celsius; descargar el gas de combustión
caliente en el conducto de aire terciario para su uso como fuente
de energía suplementaria por parte del horno de calcinación
rotativo; y descargar el material restante en el conducto de aire
terciario para su incorporación a la escoria de cemento, una vez
que se ha logrado una combustión completa del material de
desecho.
Finalmente, ha de comprenderse que el método y
el aparato para recuperar energía de materiales de desecho por
combustión utilizando una porción de aire terciario, propios de la
presente invención, no están limitados exclusivamente a las
realizaciones anteriormente descritas e ilustradas, y que las
personas que tienen conocimientos ordinarios en la técnica pueden,
con las enseñanzas proporcionadas por la invención, realizar
modificaciones en el método y en el aparato para recuperar energía
de materiales de desecho por combustión mediante el uso de una
porción de aire terciario de la presente invención, que se
encuentren claramente dentro del verdadero concepto inventivo y del
ámbito de la invención, según se define por las siguientes
reivindicaciones.
Claims (21)
1. Un aparato para recuperar energía de
materiales de desecho por combustión utilizando aire terciario
caliente, para uso en hornos de calcinación rotativos que tienen un
calcinador (5) y un conducto de aire terciario que comprende: una o
más cámaras de combustión (1,2), formadas dentro del conducto de
suministro (3, 4) de aire terciario del calcinador, cada una de las
cuales tiene medios de retención liberables (9) en su interior,
refrigerados por agua y destinados a retener el material de desecho
en el interior de la cámara de combustión (1, 2) hasta que se
consigue una combustión completa mediante el uso de una fracción de
aire terciario, de tal modo que dichos medios de retención
liberables (9), refrigerados por agua, permiten el flujo de gas de
combustión y de aire a su través; uno o más medios de suministro
(13, 14), cada uno de ellos conectado a una cámara de combustión
(1, 2) con el fin de suministrar material de desecho a la cámara de
combustión (1, 2) evitando adicionalmente la pérdida de calor o la
entrada de aire frío desde el exterior dentro de las cámaras de
combustión (1, 2), a través de los medios de suministro; y de tal
modo que la cámara de combustión (1, 2) suministra aire de
combustión caliente al calcinador (5) para su uso como fuente de
energía suplementaria por parte del horno de calcinación rotativo,
y material remanente con el fin de que sea incorporado a la escoria
de cemento.
2. Un aparato para recuperar energía de
materiales de desecho por combustión utilizando aire terciario, de
acuerdo con la reivindicación 1, en el cual la cámara de combustión
(1, 2) tiene medios de retención liberables que comprenden una
válvula de retención deslizante (9) de tipo de rejilla y refrigerada
por agua.
3. Un aparato para recuperar energía de
materiales de desecho por combustión utilizando aire terciario, de
acuerdo con la reivindicación 1, en el que los medios de suministro
(13, 14) evitan adicionalmente la pérdida de calor o la entrada de
aire frío desde el exterior dentro de las cámaras de combustión (1,
2), y que comprende una pluralidad de válvulas deslizantes (9)
refrigeradas por agua.
4. Un aparato para recuperar energía de
materiales de desecho por combustión utilizando aire terciario, de
acuerdo con la reivindicación 1, en el cual cada cámara de
combustión (1, 2) comprende un conducto (3, 4), y cada cámara de
combustión (1, 2) tiene: una porción de combustión (6) orientada
verticalmente, que incluye una abertura de carga (7) en un extremo
superior y un extremo inferior (8); así como una porción (10) de
descarga de gas y de alambre, que se prolonga desde el extremo
inferior de la porción de combustión (6) y está directamente
conectada al calcinador (5), de tal manera que la porción de
descarga (10) está inclinada con respecto a la porción de
combustión (6) en dirección hacia el conducto de suministro (3, 4)
con el fin de llegar hasta dicho conducto de suministro y
conectarse o unirse a él; medios de válvula refrigerados por agua,
situados en el extremo inferior de la porción de combustión (6),
que permiten el flujo de gas de combustión y de aire a su través; y
medios (12) para accionar los medios de válvula (9) refrigerados por
agua.
5. Un aparato para recuperar energía de
materiales de desecho por combustión utilizando aire terciario, de
acuerdo con la reivindicación 1, en el cual cada uno de los medios
de suministro (13, 14) comprende: un conducto vertical, que tiene:
una abertura de suministro (14a), situada en un extremo superior,
una abertura de descarga (15), conectada o unida directa y
herméticamente a la cámara de combustión (6), una sección de
recepción abierta (16), una cámara de carga intermedia (17) y una
sección o tramo de descarga (18); primeros medios de válvula (19),
situados en la parte superior de la sección de recepción abierta
(16); medios para accionar los primeros medios de válvula (21);
medios de válvula refrigerada, situados en la parte inferior o fondo
de la cámara de carga intermedia (17); y medios (22) para accionar
los medios de válvula refrigerada.
6. Un aparato para recuperar energía de
materiales de desecho por combustión utilizando aire terciario, de
acuerdo con la reivindicación 1, en el cual cada cámara de
combustión (1, 2) comprende un conducto (3, 4) y cada cámara de
combustión (1, 2) tiene: una porción de combustión (6) orientada
verticalmente, que incluye una abertura de carga (7) en un extremo
superior y un extremo inferior; así como una porción (10) de
descarga de gas y de alambre, que se prolonga desde el extremo
inferior de la porción de combustión (6) y está directamente
conectada o unida al calcinador (5), de tal manera que la porción de
descarga (10) está inclinada con respecto a la porción de
combustión (6) en dirección hacia el conducto de suministro (3, 4)
con el fin de llegar hasta dicho conducto de suministro (3, 4) y
conectarse a él; medios de válvula que permiten el flujo de gas de
combustión y de aire a su través; y medios para accionar los medios
de válvula, de tal modo que los medios de válvula comprenden una
válvula de retención deslizante (8) del tipo de rejilla y
refrigerada, que está compuesta de una pluralidad de barras
deslizantes (8a), unidas por un miembro de unión horizontal (8b), de
manera que cada barra (8a) pasa a través de una perforación (8c)
situada en el extremo inferior de la porción de combustión (6).
7. Un aparato para recuperar energía de
materiales de desecho por combustión utilizando aire terciario, de
acuerdo con la reivindicación 1, en el cual cada cámara de
combustión (1, 2) comprende un conducto y cada cámara de combustión
(1, 2) tiene: una porción de combustión (6) orientada verticalmente,
que incluye una abertura de carga (7) en un extremo superior y un
extremo inferior; así como una porción (10) de descarga de gas y de
alambre, que se prolonga desde el extremo inferior de la porción de
combustión (6) y está directamente conectada al calcinador (5), de
tal manera que la porción de descarga (10) está inclinada con
respecto a la porción de combustión (6) en dirección hacia el
conducto de suministro (3, 4) con el fin de llegar hasta dicho
conducto de suministro (3, 4) y conectarse a él; medios de válvula
que permiten el flujo de gas de combustión y de aire a su través; y
medios para accionar los medios de válvula; de tal modo que los
medios de válvula comprenden una válvula de retención deslizante
(9) del tipo de rejilla y refrigerada, compuesta de una pluralidad
de barras deslizantes (8a), refrigeradas por agua y unidas por un
miembro de unión horizontal (8b), de manera que cada barra (8a)
pasa a través de una perforación (8c) situada en el extremo inferior
de la porción de combustión (6); y de forma que los medios de
accionamiento de los medios de válvula comprenden un pistón
neumático (12), conectado o unido a un extremo del miembro de unión
horizontal con el fin de empujar o retraer la válvula de retención
refrigerada (9) dentro o fuera de la cámara de combustión (1).
8. Un aparato para recuperar energía de
materiales de desecho por combustión utilizando aire terciario, de
acuerdo con la reivindicación 1, en el cual cada uno de los medios
de suministro (13, 14) comprende: un conducto vertical, que tiene:
una abertura de alimentación (14a) en un extremo superior, una
abertura de descarga (15), conectada o unida directa y
herméticamente a la cámara de combustión (1, 2), una sección de
recepción abierta (16), una cámara de carga intermedia (17) y una
sección o tramo de descarga (18); primeros medios de válvula (19),
situados en la parte superior de la sección de recepción abierta
(16); medios (20) para accionar los primeros medios de válvula;
medios de válvula refrigerada, situados en la parte inferior o fondo
de la cámara de carga intermedia (17); medios (22) para accionar
los segundos medios de válvula; y en el cual los medios de válvula
refrigerada comprenden una compuerta deslizante refrigerada (21),
que puede deslizarse horizontalmente al interior para adoptar una
posición cerrada, y deslizarse hacia fuera para adoptar una posición
abierta, del conducto vertical, y situada en el extremo de la
cámara de carga intermedia (17), de manera que, cuando se cierra,
la compuerta aísla completamente las secciones superiores del
conducto vertical con respecto a la sección de descarga (18) y la
cámara de combustión (16).
9. Un aparato para recuperar energía de
materiales de desecho por combustión utilizando aire terciario, de
acuerdo con la reivindicación 1, en el cual cada uno de los medios
de alimentación (13, 14) comprende: un conducto vertical, que tiene
una sección transversal de forma cuadrangular y que tiene: una
abertura de alimentación (14a) en un extremo superior, una abertura
de descarga (15), conectada o unida directa y herméticamente a la
cámara de combustión (1, 2), una sección de recepción abierta (16),
una cámara de carga intermedia (17) y una sección o tramo de
descarga (18); primeros medios de válvula, situados en la parte
superior de la sección de recepción abierta (16); medios para
accionar los primeros medios de válvula; medios de válvula
refrigerada, situados en la parte inferior o fondo de la cámara de
carga intermedia (17); medios para accionar los segundos medios de
válvula; y en el cual los medios de válvula comprenden una compuerta
cuadrangular deslizante (19), que puede deslizarse horizontalmente
al interior para adoptar una posición cerrada, y deslizarse hacia
fuera para adoptar una posición abierta, del conducto vertical, y
situada en la parte superior de la sección de recepción abierta
(16), de manera que, cuando se cierra, la compuerta aísla
completamente del exterior la sección de carga intermedia (17) del
conducto vertical, y en el cual los medios de válvula refrigerada
comprenden una compuerta cuadrangular deslizante (21) refrigerada
por agua, que puede deslizar horizontalmente al interior para
adoptar una posición cerrada, y deslizar hacia fuera para adoptar
una posición abierta, del conducto vertical, y situada en el
extremo de la cámara de carga intermedia (17), de tal modo que,
cuando se cierra, la compuerta aísla completamente las secciones
superiores del conducto vertical de la sección de descarga (18) y
de la cámara de combustión (1, 2).
10. Un aparato para recuperar energía de
materiales de desecho por combustión utilizando aire terciario, de
acuerdo con la reivindicación 1, en el cual cada uno de los medios
de suministro (13, 14) comprende: un conducto vertical, que tiene:
una abertura de suministro (14a) situada en un extremo superior, una
abertura de descarga (15), conectada o unida directa y
herméticamente a la cámara de combustión (1, 2), una sección de
recepción abierta (16), una cámara de carga intermedia (17) y una
sección o tramo de descarga (18); primeros medios de válvula,
situados en la parte superior de la sección de recepción abierta;
medios para accionar los primeros medios de válvula; y medios de
válvula refrigerados, situados en el extremo de la cámara de carga
intermedia (17); medios para accionar los segundos medios de
válvula; y en el cual los medios para accionar los primeros medios
de válvula y los medios de válvula refrigerada comprenden, cada uno
de ellos, un pistón neumático (20, 22) que empuja o extrae una
compuerta al interior o fuera del conducto vertical.
11. Un aparato para recuperar energía de
materiales de desecho por combustión utilizando aire terciario, de
acuerdo con la reivindicación 1, en el cual cada cámara de
combustión (1, 2) comprende un conducto (3, 4) que tiene una
sección transversal cuadrangular, y cada cámara de combustión (1, 2)
tiene: una porción de combustión (6) orientada verticalmente, que
incluye una abertura de carga (7) en un extremo superior y tres
perforaciones (8c) alineadas horizontalmente y situadas en un
extremo inferior; así como una porción (10) de descarga de gas y de
alambre, que se prolonga desde el extremo inferior de la porción de
combustión (6) y está conectada o unida directamente al calcinador
(5), de tal manera que la porción de descarga (10) está inclinada
con respecto a la porción de combustión (6) en dirección hacia el
conducto de suministro (3, 4) con el fin de llegar hasta dicho
conducto de suministro (3, 4) y conectarse a él; y que tiene una
entrada de combustible fósil, situada cerca de la conexión o unión
con el calcinador (5); una válvula de retención deslizante (9) del
tipo de rejilla y refrigerada, compuesta de cuatro barras
deslizantes (8a) refrigeradas por agua, unidas por un miembro de
unión horizontal (8b), de manera que cada barra pasa a través de una
perforación (8c) situada en el extremo inferior de la porción de
combustión (6); medios para hacer deslizarse dentro y fuera la
válvula de retención deslizante (9) de tipo de rejilla, que
comprenden un pistón hidráulico o neumático (20, 22), conectado a un
extremo del miembro de unión horizontal para empujar o retraer la
válvula de retención dentro o fuera de la cámara de combustión; de
tal modo que cada uno de los medios de suministro (13, 14)
comprende: un conducto vertical que tiene una sección transversal
cuadrangular, el cual tiene: una abertura de alimentación (14a) en
un extremo superior, una abertura de descarga (15), conectada o
unida directa y herméticamente a la abertura de carga (7) de la
porción de combustión (6) de una cámara de combustión (1, 2), una
sección de recepción abierta (16), una cámara de carga intermedia
(17) y una sección o tramo de descarga (18); primeros medios de
válvula que comprenden una primera compuerta cuadrangular deslizante
(19), que puede deslizarse horizontalmente al interior para adoptar
una posición cerrada, y hacia fuera para adoptar una posición
abierta, del conducto vertical, y situada en un extremo de la
sección de recepción abierta (16), de manera que, cuando se cierra,
la compuerta aísla completamente del exterior las otras secciones
del conducto vertical; medios para hacer deslizar hacia dentro y
hacia fuera la primera compuerta cuadrangular deslizante, que
comprenden un pistón neumático (20) que empuja o extrae la
compuerta dentro o fuera del conducto vertical; segundos medios de
válvula, que comprenden una compuerta cuadrangular deslizante (21)
refrigerada por agua, que puede deslizarse horizontalmente al
interior para adoptar una posición cerrada, y al exterior para
adoptar una posición abierta, del conducto vertical, y situada en
el extremo de la cámara de carga intermedia (17), de manera que,
cuando se cierra, la compuerta aísla completamente las secciones
superiores del conducto vertical con respecto a la sección de
descarga (18) y la cámara de combustión (1, 2); y medios para hacer
deslizar hacia dentro y hacia fuera la compuerta cuadrangular
deslizante, los cuales comprenden un pistón neumático (22) que
empuja o extrae la compuerta (21) dentro o fuera del conducto
vertical.
12. Un aparato para recuperar energía de
materiales de desecho por combustión utilizando aire terciario
caliente, de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye
adicionalmente medios de entrega, destinados a entregar el material
de desecho directamente a los medios de suministro.
13. Un aparato para recuperar energía de
materiales de desecho por combustión utilizando aire terciario
caliente, de acuerdo con la reivindicación 10, que incluye
adicionalmente medios de entrega, destinados a entregar el material
de desecho directamente a la abertura de suministro de la sección de
recepción abierta, perteneciente a los medios de suministro, que
comprenden una cinta transportadora horizontal (23), situada al
mismo nivel que la abertura de suministro (14), y un elevador (24),
destinado a elevar el material de suministro desde el nivel del
suelo hasta el nivel de la cinta transportadora (23) y a entregar el
material de desecho a la cinta transportadora (22).
14. Un aparato para recuperar energía de
materiales de desecho, de acuerdo con la reivindicación 1, en el
cual el material de desecho comprende neumáticos enteros o paquetes
de material de desecho.
15. Un método para la recuperación de energía de
materiales de desecho por combustión utilizando aire terciario,
destinado a ser utilizado en hornos de calcinación rotativos que
tienen un calcinador (5) y un conducto (3, 4) de aire terciario,
conectado o unido al mismo, que comprende: quemar material de
desecho dentro de una cámara de combustión (1, 2) formada en el
interior del conducto de suministro (3, 4) de aire terciario del
calcinador (5), utilizando una fracción de aire terciario, y retener
el material en su interior durante un intervalo de tiempo
predeterminado, a fin de permitir una descomposición completa de la
parte combustible de los residuos y una combustión completa de los
residuos; descargar el gas de combustión caliente en el conducto
(3, 4) de aire terciario para su uso como fuente de energía
suplementaria por parte del horno de calcinación rotativo; y
descargar el material restante en el conducto de aire terciario para
su incorporación a la escoria de cemento, una vez que se ha
conseguido una combustión completa del material de desecho.
16. Un método de acuerdo con la reivindicación
15, en el cual la temperatura del aire terciario es entre
aproximadamente 650 grados Celsius y 900 grados Celsius.
17. Un método de acuerdo con la reivindicación
15, en el cual el tiempo necesario para conseguir una descomposición
completa de la parte combustible (6) de los residuos y una
combustión completa de los residuos es entre 80 segundos y 120
segundos.
18. Un método de acuerdo con la reivindicación
15, en el cual el material remanente es descargado en el conducto
(3, 4) de aire terciario por gravedad.
19. Un método de acuerdo con la reivindicación
15, en el cual se logra una temperatura de combustión de entre
1.200 grados Celsius y 1.400 grados Celsius.
20. Un método de acuerdo con la reivindicación
15, en el cual la combustión completa se consigue gracias a un
exceso de oxígeno de más de un 300%.
21. Un método de acuerdo con la reivindicación
15, en el cual el material de desecho comprende neumáticos enteros
o paquetes de material de desecho.
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