ES2324819T3 - Procedimiento y aparato para enfriar un material que debe ser retirado de la rejilla de un horno de lecho fluidizado. - Google Patents
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Abstract
Método para enfriar un material que ha de retirarse de la rejilla de un horno de lecho fluidizado, en cual método el material a alta temperatura se pasa desde la rejilla (2) del horno de lecho fluidizado (1) al interior de un enfriador de lecho fluidizado (6) separado, el material se enfría en el enfriador de lecho fluidizado (6) y el material enfriado se descarga del enfriador de lecho fluidizado, y en cual método a) una carga de material que contiene material que ha de enfriarse se carga en el enfriador de lecho fluidizado, b) durante el enfriamiento, se mide (21) la temperatura de la carga, c) la carga enfriada se descarga (17) del enfriador de lecho fluidizado (6) cuando la temperatura de la carga según indica la medición de temperatura ha caído a un valor límite predeterminado de temperatura, y d) se repiten de manera cíclica las etapas a)-c), caracterizado porque dicho material se enfría en parte por aire de fluidización y en parte por transferencia de calor a un sistema de circulación de líquido refrigerante, durante la etapa de carga a), se mide (19, 20) la cantidad del material que se acumula en el enfriador de lecho fluidizado y se impide el suministro de material al interior del enfriador de lecho fluidizado cuando la cantidad del material en el enfriador de lecho fluidizado corresponde a una cantidad predeterminada de una carga que ha de cargarse de una vez.
Description
Procedimiento y aparato para enfriar un material
que debe ser retirado de la rejilla de un horno de lecho
fluidizado.
La presente invención se refiere a un método
según se define en el preámbulo de la reivindicación 1. Además, la
invención se refiere a un aparato según se define en el preámbulo de
la reivindicación 14. Un método y un aparato de este tipo se
conocen por el documento EP-A-0 628
767.
En la técnica anterior, la memoria descriptiva
US 4.227.488 da a conocer un aparato para enfriar material grueso
retirado de la rejilla de un horno de lecho fluidizado. El aparato
comprende un conducto de suministro que tiene un primer extremo
superior, que se abre hacia la rejilla del horno de lecho fluidizado
para recibir material que ha de enfriarse desde la rejilla al
interior del conducto de suministro. Además, el aparato comprende
un enfriador de lecho fluidizado. El enfriador de lecho fluidizado
tiene un alojamiento, hacia cuya parte superior se abre el segundo
extremo inferior del conducto de suministro. El alojamiento encierra
un espacio interior para recibir el material. Conectadas al
alojamiento hay tuberías de líquido refrigerante para enfriar el
material en el espacio interior. El aparato comprende además una
segunda rejilla que tiene varios orificios pasantes. Esta segunda
rejilla se ha dispuesto para dividir el espacio dentro del
alojamiento del enfriador de lecho fluidizado en un espacio de
lecho fluidizado por encima de la segunda rejilla, en el que el
material que ha de enfriarse está presente como un lecho
fluidizado, y un espacio de distribución de aire por debajo de la
segunda rejilla. Un conducto de entrada de aire se abre hacia el
espacio de distribución de aire para suministrar aire al interior
del espacio de distribución de aire, desde el que el aire pasa
adicionalmente a través de las aberturas de la segunda rejilla al
interior del espacio de lecho fluidizado para fluidificar y enfriar
el material que ha de enfriarse. Un conducto de salida se abre hacia
el espacio de lecho fluidizado para retirar el material enfriado
del espacio de lecho fluidizado.
El enfriamiento del material retirado de la
rejilla del horno de lecho fluidizado se implementa de tal manera
que el material a alta temperatura se pasa desde la rejilla del
horno de lecho fluidizado al interior del enfriador de lecho
fluidizado, en el que el material se enfría en parte por aire de
fluidización y en parte por transferencia de calor a un sistema de
circulación de líquido refrigerante. El material enfriado se retira
del enfriador de lecho fluidizado, para pasarse posteriormente a
otro equipo de procesamiento. El objetivo del enfriamiento es
reducir la temperatura del material hasta un nivel inferior de modo
que el material no cause daños al equipo usado en el procesamiento
posterior. Se permite que el material pase en un flujo continuo
desde el horno de lecho fluidizado a través del enfriador de lecho
fluidizado y posteriormente a otro equipo de procesamiento.
Un problema del aparato y el método de la
técnica anterior es que el flujo masivo del material que ha de
retirarse del horno de lecho fluidizado y enfriarse no puede
regularse de manera controlable y precisa.
Otro problema es que, en el enfriamiento que se
produce en un flujo continuo, la temperatura del material después
del enfriamiento puede variar dentro de límites amplios y la
temperatura no puede ajustarse de manera precisa según se
desee.
Además, la memoria descriptiva EP 0 628 767 A2
da a conocer una caldera de lecho fluidizado diseñada para la
incineración de residuos y un método para su funcionamiento. La
incineración de residuos produce cenizas, que consisten en
fragmentos que se introducen junto con el material de alimentación,
terrones acumulados en el lecho de arena debido a impurezas, y las
propias cenizas producidas por la combustión. El material grueso se
retira de la rejilla inclinada de la caldera de lecho fluidizado al
interior de un enfriador separado, en el que el material se enfría
carga a carga. Las cantidades de material retiradas durante el ciclo
diurno son relativamente pequeñas. El material fluye desde el horno
al interior del enfriador a lo largo de la rejilla inclinada, que
se extiende desde el horno hasta el interior del enfriador. El
movimiento del material hacia el interior del enfriador se controla
por medio de chorros de aire horizontales desde toberas
direccionales previstas en la rejilla. El material se retira del
enfriador abriendo una válvula de descarga en un conducto de salida
después de que el material se haya enfriado hasta una temperatura
deseada.
Un problema de este aparato y método de la
técnica anterior es que el flujo masivo del material que ha de
retirarse del horno de lecho fluidizado y enfriarse y la cantidad de
la carga no pueden medirse de manera precisa.
El objeto de la presente invención es superar
los inconvenientes mencionados anteriormente.
Un objeto específico de la invención es dar a
conocer un método y un aparato a través del cual el flujo masivo
del material que ha de retirarse de un horno de lecho fluidizado y
enfriarse y la temperatura final después del enfriamiento pueden
ajustarse de manera controlable.
Un objeto específico de la invención es dar a
conocer un método y un aparato que son particularmente ventajosos
para su uso junto con un horno de calcinación metalúrgico,
especialmente un horno de zinc.
El método de la invención se caracteriza por lo
que se da a conocer en la reivindicación 1. Además, el aparato de
la invención está caracterizado por lo que se da a conocer en la
reivindicación 14.
En el método de la invención
- a)
- una carga de material que contiene material que ha de enfriarse se carga en un enfriador de lecho fluidizado,
- b)
- durante el enfriamiento, se mide la temperatura de la carga,
- c)
- la carga enfriada se retira del enfriador de lecho fluidizado cuando la temperatura de la carga según indica la medición de temperatura ha caído a un valor límite predeterminado de temperatura, y
- d)
- se repiten de manera cíclica las etapas a)-c). Según la invención, durante la etapa de carga a), se mide la cantidad del material que se acumula en el enfriador de lecho fluidizado, y se impide el suministro de material al interior del enfriador de lecho fluidizado cuando la cantidad del material en el enfriador de lecho fluidizado corresponde a una cantidad predeterminada de una carga que ha de cargarse de una vez.
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El aparato de la invención comprende una válvula
de suministro dispuesta en el segundo extremo del conducto de
suministro, válvula de suministro que en una posición abierta
permite, y en una posición cerrada impide, el suministro de
material al interior del espacio de lecho fluidizado del enfriador
de lecho fluidizado. Para abrir y cerrar la válvula de suministro
está previsto un primer medio de activación. Además, el aparato
comprende una válvula de descarga dispuesta en un conducto de
descarga, válvula de descarga que en una posición abierta permite,
y en una posición cerrada impide, el paso de material fuera del
espacio de lecho fluidizado. Para abrir y cerrar la válvula de
descarga, está previsto un segundo medio de activación. El aparato
comprende además medios de detección de cantidad para producir
datos de cantidad relativos a la cantidad de material en el espacio
de lecho fluidizado, y medios de medición de temperatura para
producir datos de temperatura relativos a la temperatura del
material en el espacio de lecho fluidizado. Además, el aparato
comprende un dispositivo de control, que se ha dispuesto para
controlar el primer medio de activación para abrir y cerrar la
válvula de suministro y el segundo medio de activación para abrir y
cerrar la válvula de descarga basándose en los datos de cantidad y
los datos de temperatura y valores límite predeterminados de
cantidad y temperatura, de modo que la carga de material en el
espacio de lecho fluidizado del enfriador de lecho fluidizado y su
enfriamiento y retirada del espacio de lecho fluidizado tienen lugar
carga a carga y de manera
cíclica.
cíclica.
El método y el aparato de la invención impiden
el flujo excesivo de material fuera del horno de lecho fluidizado,
pero permiten sacar la fracción gruesa carga a carga de modo que la
cantidad de la carga se controla de manera precisa. Debido a que el
flujo de salida del horno de lecho fluidizado se controla de manera
precisa y a que el enfriamiento se controla basándose en su
temperatura, el flujo masivo y la cantidad del material que ha de
pasarse fuera del horno de lecho fluidizado y enfriarse, así como la
temperatura final después del enfriamiento, pueden ajustarse de
manera controlable. Por lo tanto, la contrapresión del lecho en el
horno de lecho fluidizado y la composición del lecho pueden
regularse de manera controlable realizando ajustes deseados de la
cantidad de material contenida en la carga de material que ha de
enfriarse. El aparato puede automatizarse fácilmente. El método y
el aparato permiten al operario conocer cuánto material se retira
del horno, porque se controla el tamaño de carga y puede ajustarse
el número de cargas (cargas por hora). Esto hace que resulte fácil
aumentar o disminuir la cantidad de material que ha de retirarse
del horno cambiando los tiempos, dicho de otro modo, si es
preferible en cuanto al funcionamiento del horno retirar más
material por flujo inferior, entonces se acelera el funcionamiento,
o si es deseable reducir la cantidad de material retirada por flujo
inferior, entonces el funcionamiento se ralentiza. El sistema
permite la retirada controlada por flujo inferior de una cantidad
de material que es adecuada en cuanto al funcionamiento del horno.
Se conoce la cantidad de material retirada y la cantidad puede
ajustarse. Esto forma parte del control del horno. Además, la
temperatura está bajo control y la composición del material
retirado puede monitorizarse mediante un sistema de muestreo. El
punto esencial es que la invención permite conseguir un sistema
ajustable.
En una realización del método, durante la etapa
de carga a), se mide el nivel superficial del material que se
acumula en el enfriador de lecho fluidizado y, cuando el nivel
superficial medido ha alcanzado un valor límite predeterminado, que
corresponde a una cantidad predeterminada de una carga que ha de
cargarse de una vez, se impide el suministro de material al
interior del enfriador de lecho fluidizado.
En una realización del método, durante la etapa
de carga a), se mide la contrapresión del aire de fluidización
causada por el material y, cuando la contrapresión medida ha
alcanzado un valor límite predeterminado, que corresponde a una
cantidad predeterminada de una carga que ha de cargarse de una vez,
se impide el suministro de material al interior del enfriador de
lecho fluidizado.
En una realización del método, está previsto un
conducto de suministro que se extiende entre la rejilla del horno
de lecho fluidizado y el enfriador de lecho fluidizado y, durante la
etapa de carga a), se permite que el material fluya hacia fuera de
la rejilla a través del conducto de suministro al interior del
enfriador de lecho fluidizado por gravitación.
En una realización del método, el enfriador de
lecho fluidizado está dotado de un conducto de descarga para la
descarga de material desde el enfriador de lecho fluidizado y,
durante la etapa de descarga c), se permite que el material fluya
hacia fuera del enfriador de lecho fluidizado a través del conducto
de descarga por gravita-
ción.
ción.
En una realización del método, se limpia el
conducto de suministro periódicamente a intervalos de tiempo
regulares o irregulares.
En una realización del método, se determina el
tiempo de llenado requerido para llenar el enfriador de lecho
fluidizado con una carga de material, se compara el tiempo de
llenado medido con un valor límite predeterminado de tiempo de
llenado y, si el tiempo de llenado medido supera el valor límite
predeterminado, entonces se limpia el conducto de suministro.
En una realización del método, el conducto de
suministro se limpia inyectando aire a presión a través del
conducto de suministro.
En una realización del método, se establece el
agotamiento del enfriador de lecho fluidizado basándose en una
determinación de nivel superficial y/o contrapresión después de que
el nivel superficial y/o contrapresión haya/hayan caído a valores
límite predeterminados. Después de establecer que el enfriador de
lecho fluidizado se ha agotado sustancialmente, se cierra el
conducto de descarga. Se abre el conducto de suministro para cargar
una nueva carga de material en el enfriador de lecho fluidizado.
Después de cargar la carga de material, se cierra el conducto de
suministro. A través de una medición de temperatura, se detecta el
enfriamiento de la carga de material hasta el valor límite
predeterminado de temperatura. Entonces se abre el conducto de
descarga para descargar la carga desde el enfriador de lecho
fluidizado.
En una realización del método, una vez enfriada
la carga de material, se toman muestras repetidamente del material
enfriado, y se analiza la muestra para determinar el estado actual
del lecho en el horno de lecho fluidizado.
En una realización del método, el horno de lecho
fluidizado se usa como un horno de calcinación para la calcinación
de un concentrado de mineral. El material que ha de retirarse de la
rejilla y enfriarse consiste en material calcinado de grano grueso
sustancialmente no fluidificable acumulado sobre la rejilla.
En una realización del método, la carga de
material se enfría desde una temperatura de aproximadamente
900ºC-1000ºC hasta una temperatura de
aproximadamente 100ºC-400ºC.
En una realización del método, el material que
ha de enfriarse consiste en concentrado de mineral de zinc
calcinado.
En una realización del aparato, la válvula de
suministro es una válvula de charnela.
En una realización del aparato, la válvula de
descarga es una válvula de charnela.
En una realización del aparato, los medios de
detección de cantidad comprenden un detector de nivel superficial
para determinar el nivel superficial de material en el espacio de
lecho fluidizado.
En una realización del aparato, el detector de
nivel superficial es un detector de nivel superficial que funciona
basándose en un principio de medición de nivel radiométrica y que
comprende una fuente de radiación y un detector, que están montados
en el exterior del alojamiento.
En una realización del aparato, los medios de
detección de cantidad comprenden un detector de presión, que está
montado en el conducto de suministro de aire para medir la
contrapresión del aire de fluidización.
En una realización del aparato, el aparato
comprende un dispositivo de limpieza para la limpieza del conducto
de suministro.
En una realización del aparato, el dispositivo
de control comprende medios dispuestos para determinar el tiempo de
llenado requerido para la carga del enfriador de lecho fluidizado
con una carga de material de un tamaño predeterminado y para
comparar el tiempo de llenado medido con un valor límite
predeterminado de tiempo de llenado y, si el tiempo de llenado
medido supera el valor límite predeterminado de tiempo de llenado,
el dispositivo de control se ha dispuesto para ordenar al
dispositivo de limpieza que limpie el conducto de suministro.
En una realización del aparato, el dispositivo
de limpieza es un dispositivo de limpieza neumático, que se ha
dispuesto para inyectar aire a presión en el conducto de
suministro.
En una realización del aparato, el dispositivo
de limpieza comprende un armazón; un tubo de limpieza soportado de
manera móvil sobre el armazón; un tercer medio de activación para
mover el tubo de limpieza, pudiendo el dispositivo de control
controlar dicho tercer medio de activación; y medios para
suministrar aire a presión al interior del tubo de limpieza. El
tercer medio de activación puede mover el tubo de limpieza entre una
posición de limpieza y una posición de reposo, en cuya posición de
limpieza el extremo del tubo de limpieza está dentro del segundo
extremo del conducto de suministro para inyectar aire a presión en
el conducto de suministro, y en cuya posición de reposo el tubo de
limpieza está separado del segundo extremo del conducto de
suministro.
En una realización del aparato, el aparato
comprende un dispositivo de muestreo conectado con el conducto de
descarga para tomar muestras del material enfriado.
En una realización del aparato, el horno de
lecho fluidizado es un horno de calcinación para la calcinación de
un concentrado de mineral, tal como un concentrado de mineral de
zinc, y el material que ha de enfriarse consiste en material
calcinado de grano grueso sustancialmente no fluidificable que ha de
retirarse de la rejilla del horno de calcinación.
En una realización del aparato, el enfriador de
lecho fluidizado se ha instalado para enfriar el material desde
900ºC-1000ºC hasta una temperatura de
aproximadamente 100ºC-400ºC.
A continuación, se describe la invención en
detalle con referencia a ejemplos de realización y el dibujo
adjunto, que es una representación esquemática de una realización
del aparato de la invención.
La realización de la invención a modo de ejemplo
que se describe a continuación se refiere a la calcinación de
concentrado de zinc en relación con la producción hidrometalúrgica
de zinc. El objetivo de la calcinación del concentrado es convertir
zinc sulfídico en una forma soluble antes de un tratamiento de
disolución. Esto se consigue en un horno de lecho fluidizado en el
que, después de la ignición, el lecho de concentrado se oxida a una
temperatura de aproximadamente 900ºC-1000ºC.
Aunque la invención se describe aquí en relación
con la producción de zinc, es aplicable a cualquier otro fin en el
que se usen hornos de lecho fluidizado y un material sólido
particulado caliente deba enfriarse a una temperatura inferior
antes de pasar a otro tratamiento. Por tanto, el horno de lecho
fluidizado puede ser por ejemplo un horno de lecho fluidizado
previsto para su uso en una planta de energía o similar.
El producto calcinado producido se retira del
horno de calcinación a una velocidad de 5-8 t/h,
saliendo la mayor parte por desbordamiento del horno de calcinación
mientras que una parte sale con el gas y se recupera en una
caldera, ciclones y filtros eléctricos. En algunos hornos de
calcinación, una parte del producto calcinado se extrae del horno
mediante lo que se denomina flujo inferior. Mediante flujo inferior
del horno pueden extraerse incluso los aglomerados no
fluidificables más gruesos formados en el horno. Este material
grueso consiste en gránulos de tamaño de partícula relativamente
regular. Su tamaño de partícula es tal que el material no subirá a
la velocidad del gas de fluidización, a 0,5-0,7 m/s,
para desbordarse, sino que permanece sobre la rejilla y forma
gradualmente excrecencias. La formación de material grueso depende
de los componentes de impureza de la mezcla de alimentación (Pb,
Cu, etc. contenidos en el concentrado). Es importante expresamente
que, en la salida del horno de calcinación, estos gránulos se
extraigan de manera controlada porque esto afecta a la cantidad en
el lecho del horno, y en procesos metalúrgicos el retardo afecta
también a la incidencia y a los grados de reacción de las
reacciones deseadas. Dependiendo del concentrado, la oxidación de
por ejemplo un gránulo de 8 mm lleva desde 30 minutos hasta dos
horas, de modo que es importante expresamente que el flujo de
salida se controle de manera precisa.
A menos que el producto calcinado grueso se
descargue del horno, puede acumularse gradualmente sobre la rejilla
en cantidades lo suficientemente grandes como para causar problemas,
tales como por ejemplo baja fluidización del lecho y/o formación de
incrustaciones en la parte inferior del horno y un aumento de la
contrapresión producida por el lecho. Cuando se usan concentrados
impuros, aparecen fácilmente fases fundidas y, como consecuencia de
éstas, se forman aglomerados sobre la rejilla. El aparato presentado
en la figura se ha dispuesto para retirar el material grueso, como
se ha hecho referencia anteriormente, de la rejilla 2 de un horno de
lecho fluidizado 1 y enfriarlo desde una temperatura de
aproximadamente 900ºC-1000ºC hasta una temperatura
de aproximadamente 100ºC-400ºC.
El aparato comprende un conducto de suministro 3
que tiene un primer extremo superior 4 y un segundo extremo
inferior 5. El primer extremo 4 del conducto de suministro 3 se abre
hacia la rejilla horizontal 2 del horno de lecho fluidizado 1 de
modo que el material que ha de enfriarse puede entrar desde la
rejilla 2 al interior del conducto de suministro 3. El aparato
comprende un enfriador de lecho fluidizado 6. El enfriador de lecho
fluidizado comprende un alojamiento 7, y el segundo extremo 5 del
conducto de suministro 3 se abre hacia la parte superior del
alojamiento. El alojamiento 7 encierra un espacio interior.
Acoplados a la pared del alojamiento 7 hay tubos de líquido
refrigerante 8, en los que circula líquido refrigerante, tal como
agua, para enfriar el material que va a recibirse en el espacio
interior. En la parte inferior dentro del alojamiento 7 está
prevista una segunda rejilla 9, que está dotada de varios orificios
pasantes 10. La segunda rejilla 9 divide el espacio interior del
alojamiento en un espacio de lecho fluidizado 11 por encima de la
segunda rejilla 9, en el que el material que ha de enfriarse está
presente como un colchón o lecho fluidizado, y un espacio de
distribución de aire 12 por debajo. Un conducto de suministro de
aire 13 se abre hacia el espacio de distribución de aire 12 para
suministrar aire al interior del espacio de distribución de aire 12.
Desde el espacio de distribución de aire 12, el aire fluye a través
de los orificios 10 de la segunda rejilla 9 al interior del espacio
de lecho fluidizado 11, fluidificando el material que ha de
enfriarse que se encuentra allí y al mismo tiempo enfriándolo. Un
conducto de descarga 14 se abre hacia la parte inferior del espacio
de lecho fluidizado 11 por encima de la segunda rejilla 9 para
retirar el material enfriado del espacio de lecho fluidizado.
El segundo extremo 5, es decir el extremo
inferior del conducto de suministro 3 está dotado de una válvula de
suministro 5, que es una válvula de charnela. Cuando la charnela de
la válvula de suministro 5 está en la posición abierta, permite el
suministro de material desde el conducto de suministro 3 al interior
del espacio de lecho fluidizado 11. De manera similar, cuando la
charnela de la válvula de suministro 5 está en la posición cerrada,
impide el suministro de material desde el conducto de suministro 3
al interior del espacio de lecho fluidizado 11. Se ha dispuesto un
primer medio de activación 16 para abrir y cerrar la charnela de la
válvula de suministro 15.
El conducto de descarga 14 está dotado de una
válvula de descarga 17, que es una válvula de charnela. Cuando la
charnela de la válvula de descarga 17 está en la posición abierta,
permite el paso de material fuera del espacio de lecho fluidizado
11 al interior del conducto de descarga 14. De manera similar,
cuando la charnela de la válvula de descarga 17 está en la posición
cerrada, impide el paso de material fuera del espacio de lecho
fluidizado 11. Se ha dispuesto un segundo medio de activación 18
para abrir y cerrar la charnela de la válvula de descarga 17.
Para generar datos de cantidad relativos a la
cantidad de material en el espacio de lecho fluidizado 11, están
previstos medios de detección de cantidad 19, 20. Los medios de
detección de cantidad comprenden un detector de nivel superficial
19, que determina el nivel superficial del material en el espacio de
lecho fluidizado 11. El detector de nivel superficial 19 es
preferiblemente un detector de nivel superficial que funciona
basándose en un principio de medición de nivel radiométrica y que
comprende una fuente de radiación y un detector, que están montados
en el exterior del alojamiento 7. En la medición radiométrica de
nivel, el nivel de la superficie se determina basándose en la
atenuación de la radiación gamma que se produce en un medio. El
equipo de medición consiste en un radiador de rayos gamma y un
detector, que puede ser o bien una cámara de ionización o un
contador de centelleo. Tanto la fuente de radiación como el
detector están montados en el exterior del alojamiento 7, y por
tanto se elimina el efecto del medio, la temperatura y la vibración
en la medición. Además, los medios de detección de cantidad
comprenden un detector de presión 20, que está montado en el
conducto de suministro de aire 13 para medir la contrapresión del
aire de fluidización.
El aparato comprende además medios de medición
de temperatura 21 para generar datos de temperatura relativos a la
temperatura del material en el espacio de lecho fluidizado.
Un dispositivo de control 22 se ha dispuesto
para controlar el primero medio de activación 16 para abrir y
cerrar la válvula de suministro 15 y el segundo medio de activación
18 para abrir y cerrar la válvula de descarga 17 basándose en los
datos de cantidad de material y los datos de temperatura y los
valores límite predeterminados de cantidad y temperatura de modo
que la carga de material en el espacio de lecho fluidizado del
enfriador de lecho fluidizado, su enfriamiento y retirada del
espacio de lecho fluidizado tengan lugar carga a carga y de manera
cíclica tal como se describió anteriormente.
El aparato comprende además un dispositivo de
limpieza 23 para limpiar el conducto de suministro 3.
El dispositivo de limpieza 23 es un dispositivo
de limpieza neumático, que se ha dispuesto para inyectar aire a
presión en el conducto de suministro 3. El dispositivo de limpieza
23 comprende un armazón 24. Un tubo de limpieza 25, a través del
cual puede inyectarse aire a presión, está soportado sobre el
armazón 24 para poder moverse hacia atrás y hacia delante
sustancialmente en la misma dirección en la que se extiende el
conducto de suministro 3. El tubo de limpieza 25 se mueve mediante
el tercer medio de activación 26. El tercer medio de activación
puede controlarse también mediante el dispositivo de control 22.
El tubo de limpieza 25 puede moverse entre una
posición de limpieza y una posición de reposo mediante el tercer
medio de activación 26. En la posición de limpieza, la charnela de
la válvula de suministro 15 está en la posición abierta para
permitir que el extremo 27 del tubo de limpieza 25 se inserte en el
segundo extremo 5 del conducto de suministro 3 de modo que pueda
inyectarse aire a presión desde el tubo de limpieza 25 en el
conducto de suministro 4 para empujar mediante soplado cualquier
material que lo esté obstruyendo de nuevo al interior del horno de
lecho fluidizado 1. En la posición de reposo, el extremo 27 del tubo
de limpieza 25 se retira a una distancia del segundo extremo 5 del
conducto de suministro 3.
El aparato comprende además un dispositivo de
muestreo 28 conectado al conducto de descarga 14. El dispositivo de
muestreo 28 permite tomar muestras del material enfriado. Las
muestras se analizan para determinar el estado actual del lecho en
el horno de lecho fluidizado. La calidad del lecho y el estado del
horno pueden monitorizarse determinando la distribución de tamaños
de partícula de la muestra y realizando un análisis químico de la
misma.
El aparato funciona automáticamente bajo el
control del dispositivo de control 22 como sigue.
Para cargar una primera carga de material en el
enfriador de lecho fluidizado, el dispositivo de control 22 da una
orden al primer medio de activación 16 de abrir la válvula de
suministro 15 de modo que el material caliente de grano grueso
pueda gravitar a través del conducto de suministro 3 al interior del
espacio de lecho fluidizado 11 del enfriador de lecho fluidizado 6.
La válvula de descarga 17 en el conducto de descarga 14 está en la
posición cerrada.
El nivel superficial del material que se acumula
en el enfriador de lecho fluidizado se mide de manera continua
mediante el detector de nivel superficial 19 durante la fase de
carga. Cuando el nivel superficial de material ha alcanzado un
valor límite predeterminado, que corresponde a la cantidad de
material de una carga que ha de cargarse de una vez, el dispositivo
de control 22 da una orden al primer medio de activación 16 de
cerrar la válvula de suministro 15. En lugar de o junto con la
medición de nivel superficial, puede medirse la contrapresión
producida por el material en el espacio de lecho fluidizado y que
actúa contra el suministro de aire de fluidización por medio del
detector de presión, y la válvula de suministro 15 puede cerrarse
cuando la contrapresión supera un valor límite predeterminado, que
corresponde a la contrapresión producida por la cantidad
predeterminada de carga que ha de cargarse de una vez, indicando
que se ha alcanzado una carga completa.
En el enfriador de lecho fluidizado 6, la carga
de material se enfría mediante el aire de fluidización y la
circulación de líquido refrigerante 8 en el alojamiento 7. El
enfriamiento se realiza principalmente a través de transferencia de
calor al líquido refrigerante. Durante el enfriamiento, la
temperatura de la carga de material se mide mediante un detector de
temperatura 21, que transmite los datos de temperatura al
dispositivo de control 22. El dispositivo de control 22 detecta el
enfriamiento de la carga de material hasta el valor límite
predeterminado, que puede seleccionarse por ejemplo en el intervalo
de 100ºC-400ºC. El dispositivo de control 22 emite
una orden al segundo medio de activación 18 de abrir la válvula de
descarga 17 de modo que la carga de material enfriado pueda
descargarse al interior del conducto de descarga 14. Al mismo
tiempo, el detector de nivel superficial 19 mide el nivel
superficial del material en el espacio de lecho fluidizado 11 y/o
el detector de presión 20 mide la contrapresión para determinar si
el espacio de lecho fluidizado 11 se ha vaciado. Cuando el nivel
superficial y/o la contrapresión medidos cae por debajo del valor
límite predeterminado, lo que significa que la carga de material se
ha descargado sustancialmente al interior del conducto de descarga
14, el dispositivo de control 22 emite una segunda orden al segundo
medio de activación 18 de cerrar la válvula de descarga 17 y una
orden al primer medio de activación 16 de abrir la válvula de
suministro 15 de modo que la siguiente carga de material pueda
pasarse al interior del enfriador de lecho fluidizado 6. Estas
etapas se repiten.
El conducto de suministro 3 se limpia
periódicamente mediante el dispositivo de limpieza 23 a intervalos
de tiempo regulares o irregulares. El dispositivo de control 22
está dotado de un reloj, que mide el tiempo de llenado requerido
para cargar el enfriador de lecho fluidizado 6 con una carga de
material de tamaño predeterminado. El dispositivo de control 22
compara el tiempo de llenado medido con un valor límite
predeterminado de tiempo de llenado. Si el tiempo de llenado medido
supera el valor límite predeterminado, lo que significa que el
conducto de suministro está en parte o completamente bloqueado,
entonces el dispositivo de control 22 ordena al dispositivo de
limpieza 23 que limpie el conducto de suministro 3.
La invención no se limita a los ejemplos de
realización descritos anteriormente; en su lugar, son posibles
muchas variaciones dentro del alcance de las reivindicaciones.
Claims (26)
1. Método para enfriar un material que ha de
retirarse de la rejilla de un horno de lecho fluidizado, en cual
método el material a alta temperatura se pasa desde la rejilla (2)
del horno de lecho fluidizado (1) al interior de un enfriador de
lecho fluidizado (6) separado, el material se enfría en el enfriador
de lecho fluidizado (6) y el material enfriado se descarga del
enfriador de lecho fluidizado, y en cual método
- a)
- una carga de material que contiene material que ha de enfriarse se carga en el enfriador de lecho fluidizado,
- b)
- durante el enfriamiento, se mide (21) la temperatura de la carga,
- c)
- la carga enfriada se descarga (17) del enfriador de lecho fluidizado (6) cuando la temperatura de la carga según indica la medición de temperatura ha caído a un valor límite predeterminado de temperatura, y
- d)
- se repiten de manera cíclica las etapas a)-c),
caracterizado porque dicho material se
enfría en parte por aire de fluidización y en parte por
transferencia de calor a un sistema de circulación de líquido
refrigerante, durante la etapa de carga a), se mide (19, 20) la
cantidad del material que se acumula en el enfriador de lecho
fluidizado y se impide el suministro de material al interior del
enfriador de lecho fluidizado cuando la cantidad del material en el
enfriador de lecho fluidizado corresponde a una cantidad
predeterminada de una carga que ha de cargarse de una vez.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque, durante la etapa de carga a), se mide
el nivel superficial del material que se acumula en el enfriador de
lecho fluidizado (6) y, cuando el nivel superficial medido ha
alcanzado un valor límite predeterminado, que corresponde a una
cantidad predeterminada de una carga que ha de cargarse de una vez,
se impide el suministro de material al interior del enfriador de
lecho fluidizado (6).
3. Método según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque, durante la etapa de carga a), se mide
(20) la contrapresión del aire de fluidización causada por el
material y, cuando la contrapresión medida ha alcanzado un valor
límite predeterminado, que corresponde a una cantidad predeterminada
de una carga que ha de cargarse de una vez, se impide el suministro
de material al interior del enfriador de lecho fluidizado.
4. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque está previsto un
conducto de suministro (3) que se extiende entre la rejilla (2) del
horno de lecho fluidizado (1) y el enfriador de lecho fluidizado
(6) y, durante la etapa de carga a), se permite que el material
fluya hacia fuera desde la rejilla (2) a través del conducto de
suministro (3) al interior del enfriador de lecho fluidizado por
gravitación.
5. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el enfriador de
lecho fluidizado (6) está dotado de un conducto de descarga (14)
para la descarga de material desde el enfriador de lecho fluidizado
(6) y, durante la etapa de descarga c), se permite que el material
fluya hacia fuera del enfriador de lecho fluidizado (6) a través
del conducto de descarga (14) por gravitación.
6. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el conducto de
suministro (3) se limpia (23) periódicamente a intervalos de tiempo
regulares o irregulares.
7. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se determina el
tiempo de llenado requerido para llenar el enfriador de lecho
fluidizado (6) con un carga de material, se compara el tiempo de
llenado medido con un valor límite predeterminado de tiempo de
llenado y, si el tiempo de llenado medido supera el valor límite
predeterminado, entonces se limpia el conducto de suministro
(3).
8. Método según la reivindicación 6 ó 7,
caracterizado porque el conducto de suministro (3) se limpia
inyectando aire a presión (23) a través del conducto de
suministro.
9. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque
- -
- se establece el agotamiento del enfriador de lecho fluidizado basándose en una determinación de nivel superficial y/o contrapresión después de que el nivel superficial y/o contrapresión hayan/haya caído a valores límite predeterminados,
- -
- después de establecer que el enfriador de lecho fluidizado se ha agotado sustancialmente, se cierra el conducto de descarga (14),
- -
- se abre el conducto de suministro (3) para cargar una carga de material que ha de enfriarse en el enfriador de lecho fluidizado (6),
- -
- se cierra el conducto de suministro (3) una vez cargada la carga de material,
- -
- se detecta el enfriamiento de la carga de material hasta el valor límite predeterminado de temperatura a través de una medición de temperatura (21), y
- -
- se abre el conducto de descarga (14) para retirar la carga.
10. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque, una vez
enfriada la carga de material, se toman muestras repetidamente del
material enfriado, y se analiza la muestra para determinar el estado
actual del lecho en el horno de lecho fluidizado.
11. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el horno de
lecho fluidizado (1) se usa como un horno de calcinación para la
calcinación de un concentrado de mineral, y el material que ha de
retirarse de la rejilla (2) y enfriarse consiste en material
calcinado de grano grueso sustancialmente no fluidificable
acumulado sobre la rejilla.
12. Método según la reivindicación 11,
caracterizado porque la carga de material se enfría desde una
temperatura de aproximadamente 900ºC-1000ºC hasta
una temperatura de aproximadamente 100ºC-400ºC.
13. Método según la reivindicación 11 ó 12,
caracterizado porque el material que ha de enfriarse consiste
en concentrado de mineral de zinc calcinado.
14. Aparato para enfriar un material que ha de
retirarse de una primera rejilla (2) de un horno de lecho fluidizado
(1), comprendiendo dicho aparato
- -
- un conducto de suministro (3) que tiene un primer extremo superior (4), que está dispuesto para abrirse hacia la primera rejilla (2) para recibir el material que ha de enfriarse desde la rejilla (2) al interior del conducto de suministro (3), y un segundo extremo inferior (5),
- -
- un enfriador de lecho fluidizado (6), que comprende
- - -
- un alojamiento (7), hacia cuya parte superior se abre el segundo extremo (5) del conducto de suministro (3), cual alojamiento encierra un espacio interior para recibir el material
- - -
- una segunda rejilla 9, la cual está dotada de varios orificios pasantes (10), y cual segunda rejilla se ha dispuesto para dividir el espacio interior del alojamiento en un espacio de lecho fluidizado (11) por encima de la segunda rejilla, en el que el material que ha de enfriarse está presente como un lecho fluidizado, y un espacio de distribución de aire (12) por debajo de la segunda rejilla,
- - -
- un conducto de suministro de aire (13), que se abre hacia el espacio de distribución de aire (12) para suministrar aire al interior del espacio de distribución de aire y desde allí adicionalmente a través de los orificios (10) de la segunda rejilla (9) al interior del espacio de lecho fluidizado (11) para fluidificar y enfriar el material que ha de enfriarse, y
- - -
- conducto de descarga (14), que se abre hacia el espacio de lecho fluidizado (11) para retirar material enfriado del espacio de lecho fluidizado,
- -
- una válvula de descarga (17) prevista en el conducto de descarga (14), cual válvula de descarga en una posición abierta permite, y en una posición cerrada impide, el paso de material fuera del espacio de lecho fluidizado (11),
- -
- un medio de activación (18) para abrir y cerrar la válvula de descarga (17), y
- -
- medios de medición de temperatura (21) para producir datos de temperatura relativos a la temperatura del material en el espacio de lecho fluidizado, caracterizado porque el aparato comprende tubos de líquido refrigerante (8) para enfriar el material en el espacio interior conectados a dicho alojamiento (7)
- -
- una válvula de suministro (15) dispuesta en el segundo extremo (5) del conducto de suministro (3), cual válvula de suministro en una posición abierta permite, y en una posición cerrada impide, el suministro de material al interior del espacio de lecho fluidizado (11),
- -
- un medio de activación (16) para abrir y cerrar la válvula de suministro (15),
- -
- medios de detección de cantidad (19, 20) para producir datos de cantidad relativos a la cantidad de material en el espacio de lecho fluidizado (11), y
- -
- un dispositivo de control (22), que se ha dispuesto para controlar el primer medio de activación (16) para abrir y cerrar la válvula de suministro (15) y el segundo medio de activación (18) para abrir y cerrar la válvula de descarga (17) basándose en los datos de cantidad y los datos de temperatura y valores límite predeterminados de cantidad y temperatura, de modo que la carga de material en el espacio de lecho fluidizado del enfriador de lecho fluidizado y su enfriamiento y retirada del espacio de lecho fluidizado tienen lugar carga a carga y de manera cíclica.
15. Aparato según la reivindicación 14,
caracterizado porque la válvula de suministro (15) es una
válvula de charnela.
16. Aparato según la reivindicación 14 ó 15,
caracterizado porque la válvula de descarga (17) es una
válvula de charnela.
17. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 14 a 16, caracterizado porque los medios de
detección de cantidad comprenden un detector de nivel superficial
(19) para determinar el nivel superficial de material en el espacio
de lecho fluidizado (11).
18. Aparato según la reivindicación 15,
caracterizado porque el detector de nivel superficial (19) es
un detector de nivel superficial que funciona basándose en un
principio de medición de nivel radiométrica y que comprende una
fuente de radiación y un detector, los cuales están montados en el
exterior del alojamiento (7).
19. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 14 a 18, caracterizado porque los medios de
detección de cantidad comprenden un detector de presión (20), que
está montado en el conducto de suministro de aire (13) para medir la
contrapresión del aire de fluidización.
20. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 14 a 19, caracterizado porque el aparato
comprende un dispositivo de limpieza (23) para la limpieza del
conducto de suministro (3).
21. Aparato según la reivindicación 20,
caracterizado porque el dispositivo de control (22) comprende
medios dispuestos para determinar el tiempo de llenado requerido
para la carga del enfriador de lecho fluidizado con una carga de
material de un tamaño predeterminado y para comparar el tiempo de
llenado medido con un valor límite predeterminado de tiempo de
llenado y, si el tiempo de llenado medido supera el valor límite
predeterminado de tiempo de llenado, el dispositivo de control (22)
se ha dispuesto para ordenar al dispositivo de limpieza (23) que
limpie el conducto de suministro.
22. Aparato según la reivindicación 20 ó 21,
caracterizado porque el dispositivo de limpieza (23) es un
dispositivo de limpieza neumático, que se ha dispuesto para inyectar
aire a presión en el conducto de suministro (3).
23. Aparato según la reivindicación 22,
caracterizado porque el dispositivo de limpieza (23)
comprende un armazón (24); un tubo de limpieza (25) soportado de
manera móvil sobre el armazón (24); un tercer medio de activación
(26) para mover el tubo de limpieza, pudiendo el dispositivo de
control (22) controlar dicho tercer medio de activación; y medios
para suministrar aire a presión al interior del tubo de limpieza,
pudiendo el tercer medio de activación mover el tubo de limpieza
(25) entre una posición de limpieza y una posición de reposo, y
posición de limpieza en la que el extremo del tubo de limpieza (25)
está dentro del segundo extremo (5) del conducto de suministro (3)
para inyectar aire a presión en el conducto de suministro, y
posición de reposo en la que el extremo (27) del tubo de limpieza
(25) está separado del segundo extremo (5) del conducto de
suministro (3).
24. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 14 a 23, caracterizado porque el aparato
comprende un dispositivo de muestreo (28) conectado al conducto de
descarga (14) para tomar muestras del material enfriado.
25. Aparato según una cualquiera de las
reivindicaciones 14 a 24, caracterizado porque el horno de
lecho fluidizado (1) es un horno de calcinación para la calcinación
de un concentrado de mineral, tal como un concentrado de mineral de
zinc, y el material que ha de enfriarse consiste en material
calcinado de grano grueso sustancialmente no fluidificable que ha de
retirarse de la rejilla del horno de calcinación.
26. Aparato según la reivindicación 25,
caracterizado porque el enfriador de lecho fluidizado (6) se
ha instalado y dispuesto para enfriar el material desde una
temperatura de aproximadamente 900ºC-1000ºC hasta
una temperatura de aproximadamente 100ºC-400ºC.
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