ES2340404T3 - Metodo y dispositivo para incinerar material combustible. - Google Patents
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Abstract
Método para incinerar material de combustión en forma de desechos combustibles durante la producción de cemento, introduciéndose el material de combustión en una cámara (6) de combustión y quemándose con la adición de al menos un primer flujo (10.1) de aire, suministrándose, en la región del suelo (6.1) de la cámara de combustión, al menos un segundo flujo (11.1) de aire en forma de pulsos de aire comprimido de tal manera que los residuos o materiales de combustión restantes que están ubicados en el suelo se mueven por medio del segundo flujo de aire, caracterizado porque se levanta material (8.2) de combustión en el suelo mediante el segundo flujo de aire que se activa selectivamente y se sopla al interior de o por el primer flujo (10.1) de aire y así entra en contacto operacional con el primer flujo (10.1) de aire para el fin de la combustión.
Description
Método y dispositivo para incinerar material
combustible.
La invención se refiere a un método y a un
dispositivo para incinerar material de combustión en forma de
desechos que son combustibles y que están, en particular, en forma
de piezas, durante la producción de cemento, introduciéndose el
material de combustión en una cámara de combustión y quemándose con
la adición de al menos un primer flujo de aire.
En trabajos con cemento se conocen cámaras de
combustión separadas para materiales de desecho combustibles, junto
con calcinadores. Las cámaras de combustión de este tipo tienen
componentes móviles para transportar los materiales de combustión
durante la operación de incineración y para descargar los residuos
de combustión.
En otra forma de cámara de combustión, los
residuos de combustión se descargan junto con el flujo de gas al
interior del calcinador mediante una caída de descarga. Sin embargo,
estas cámaras de combustión son muy inadecuadas para materiales de
desecho combustibles en forma de piezas ya que las piezas
parcialmente sin quemar de material de combustión pueden permanecer
en la caída de descarga y conducir a bloqueos.
En el documento
EP-B-0 582 394, el suelo de la
cámara de combustión forma un tipo de lecho fluido, descargándose
los residuos hacia arriba junto con el flujo de gas. El problema con
este tipo de cámara de combustión radica en el hecho de que los
residuos que no son dispersables permanecen sobre el suelo y afectan
al funcionamiento de la cámara de combustión.
En el documento DE-A1 3839381,
se lleva a cabo la retirada de cenizas de la cámara de combustión
por medio de hacer funcionar aire a desde 5 hasta 10 bares, lo que
expulsa la ceniza hacia aberturas de descarga de ceniza con pulsos
cortos de aire.
El objeto de la invención es por tanto exponer
un método y un dispositivo para incinerar material de combustión,
garantizándose un funcionamiento fiable incluso con materiales de
combustión problemáticos en forma de piezas.
Según la invención, este objeto se logra
mediante las características de las reivindicaciones 1, 11 y 13.
Las reivindicaciones dependientes se refieren a
configuraciones adicionales de la invención.
En el método según la invención para incinerar
material de combustión en forma de desechos combustibles, en
particular en forma de piezas, durante la producción de cemento, se
introduce el material de combustión en una cámara de combustión y se
quema con la adición de al menos un primer flujo de aire. En la
región del suelo de la cámara de combustión, se suministra al menos
un segundo flujo de aire en forma de pulsos de aire comprimido de
modo que los residuos o materiales de combustión restantes que están
ubicados sobre el suelo se mueven mediante el segundo flujo de aire
y entran en contacto operacional con el al menos un primer flujo de
aire.
Una parte del material de combustión (es decir,
los componentes dispersables) se llevan y se queman por el primer
flujo de aire tras alimentarse al interior de la cámara de
combustión. Los materiales de combustión que no son dispersables son
los materiales de combustión que caen sobre el suelo de la cámara de
combustión en un estado sin quemar o parcialmente quemado. Estos
residuos o materiales de combustión restantes se levantan de nuevo
por el segundo flujo de aire y se queman adicionalmente
introduciéndose en el primer flujo de aire hasta que se descargan
con el mismo de la cámara de combustión. Los componentes que no son
combustibles o que son demasiado pesados para descargarse
neumáticamente por el primer flujo de aire pueden transportarse a la
salida de la cámara de combustión usando el segundo flujo de aire
que se suministra en forma de pulsos de aire comprimido.
El dispositivo según la invención para incinerar
material de combustión en forma de desechos combustibles durante la
producción de cemento tiene una cámara de combustión que tiene un
suelo estático, medios para alimentar el material de combustión y
medios para suministrar al menos un primer flujo de aire. En la
región del suelo, se proporcionan además medios para suministrar al
menos un segundo flujo de aire en forma de pulsos de aire
comprimido.
Según una configuración preferida, este
dispositivo para incinerar material de combustión está integrado en
una instalación para la producción de cemento, que comprende un
precalentador, un precalcinador y un horno tubular giratorio.
Configuraciones y ventajas adicionales de la
invención se explican con mayor detalle con referencia a la
descripción de varias realizaciones y los dibujos, en los que:
la figura 1 es una vista esquemática de una
instalación para la producción de cemento,
la figura 2 es una vista lateral esquemática de
la cámara de combustión para ilustrar una primera situación de
funcionamiento,
la figura 3 es una vista en planta esquemática
del dispositivo según la figura 2,
la figura 4 es una vista en planta esquemática
del suelo de la cámara de combustión,
la figura 5 es una vista lateral esquemática de
la cámara de combustión para ilustrar una segunda situación de
funcionamiento, y
la figura 6 es una vista lateral esquemática en
la región del suelo de la cámara de combustión según una segunda
variante.
La instalación para la producción de cemento
ilustrada en la figura 1 comprende sustancialmente un precalentador
1, un calcinador 2, un horno 3 tubular giratorio y un refrigerador
4.
La harina cruda de cemento se suministra al
precalentador 1 en una ubicación 5 de alimentación, entonces se
precalienta en las fases individuales del precalentador,
posteriormente alcanza el calcinador 2 para su precalcinación y
entonces se quema en el horno tubular giratorio para formar clinker
de cemento que entonces se refrigera en el refrigerador 4.
El calcinador 2 comprende una cámara 6 de
combustión separada para incinerar material de combustión en forma
de desechos combustibles. Para la combustión del material de
combustión, puede usarse aire nuevo, aire de escape o,
preferiblemente, aire terciario del refrigerador que se suministra,
en el presente caso, mediante una tubería 7 de aire terciario.
La cámara 6 de combustión que se ilustra con
mayor detalle en la figura 2 tiene un suelo 6.1, paredes 6.2
laterales y un techo 6.3. En la región del suelo 6.1, la cámara 6 de
combustión está conectada al calcinador 2 por medio de una salida
6.4 y una tubería 12 de conexión.
La cámara 6 de combustión está dotada
adicionalmente de medios 8 para alimentar material de combustión y
medios 9 para alimentar harina cruda. Además, se suministra un
primer flujo de aire mediante la tubería 7 de aire terciario y se
ramifica, en la realización ilustrada, al interior de tres partes
7.1-7.3 de tubería. De esta manera, un primer flujo
10.1 parcial se suministra en la región inferior de la cámara 6 de
combustión mediante la parte 7.1 de tubería. El segundo y tercer
flujos parciales se introducen en la región superior de la cámara de
combustión mediante las partes 7.2 y 7.3 de tubería.
Aunque la harina cruda se alimenta mediante el
techo 6.3 en la realización ilustrada, también podría concebirse en
el contexto de la invención introducir la harina cruda en la cámara
de combustión, por ejemplo, junto con el segundo y el tercer flujos
10.2, 10.3 parciales.
Las dos partes 7.2 y 7.3 de tubería están
conectadas a la cámara 6 de combustión cilíndrica de una manera
sustancialmente tangencial. La parte 7.1 de tubería se abre hacia la
cámara 6 de combustión de tal manera que el primer flujo 10.1
parcial se dirige sustancialmente paralelo al suelo 6.1 en la
dirección de la salida 6.4.
En la región del suelo 6.1 de la cámara de
combustión, se proporcionan medios 11 para suministrar el segundo
flujo de aire en forma de pulsos 11.1 de aire comprimido. Según la
vista en planta en la figura 4, con respecto a la realización 16
ilustrada, se disponen ubicaciones de suministro en un estado
distribuido a lo largo del suelo 6.1.
En el techo de la cámara de combustión, puede
proporcionarse (véase la figura 2) un quemador 13 para quemar
materiales 14 de combustión en polvo, fluidos y/o gaseosos tales
como gas, aceite y/o carbón. Para la ignición, la formación de llama
y al menos la combustión parcial (también puede prescindirse de
esto, dependiendo de los materiales de combustión), el aire
requerido puede suministrarse mediante una parte 7.4 de tubería. La
combustión completa de los materiales de combustión suministrados
mediante el quemador se lleva a cabo mediante los demás flujos de
aire y gas (gas de escape del horno) en la cámara de combustión y el
calcinador.
El quemador 13 puede usarse en particular por
los siguientes motivos:
1. La cámara de combustión se hace funcionar con
el quemador 13 sólo cuando se usan exclusivamente gas y materiales
de combustión en polvo y fluidos como material de combustión. Carece
de importancia si éstos son materiales de combustión regulares o
materiales de combustión de baja calidad o primarios y
secundarios.
2. El quemador 13 se hace funcionar para llevar
la cámara de combustión a la temperatura de funcionamiento para
alimentar desechos combustibles, por ejemplo, cuando se aproxima la
tubería de horno, si la temperatura del aire terciario (temperatura
de la cámara de combustión) cuando comienzan a alimentarse los
materiales de desecho combustibles no es suficiente para la ignición
y la combustión de los materiales de desecho combustibles que están
usándose actualmente.
3. El quemador 13 se hace funcionar en paralelo
si el aporte de energía térmica al interior del calcinador no es
suficiente a partir de los materiales de desecho combustibles solos,
o para mantener el proceso de combustión (calentamiento de apoyo
para desechos que son difíciles de quemar) o para usar materiales de
desecho combustibles en polvo y fluidos y gas de baja calidad al
mismo tiempo con los materiales de combustión de tipo pieza.
Con referencia a la figura 2, el método de
funcionamiento de la cámara de combustión se explica con mayor
detalle a continuación:
El aire terciario que se origina en el
refrigerador se divide en tres flujos 10.1, 10.2 y 10.3 parciales y
se suministra a la cámara de combustión. Debido a los dos flujos
10.2 y 10.3 parciales que se introducen desde arriba, el material de
combustión que se alimenta en la región del techo se clasifica
térmicamente en materiales 8.1 de combustión dispersables y
materiales 8.2 de combustión no dispersables. Los materiales de
combustión denominados dispersables son los que se queman cuando
caen o que se transportan neumáticamente al interior del calcinador
2 con el flujo de aire. Los materiales de combustión denominados no
dispersables son los que caen sobre el suelo 6.1 estático de la
cámara 6 de combustión en un estado sin quemar o sólo parcialmente
quemado. El primer flujo 10.1 parcial que se introduce
sustancialmente paralelo al suelo 6.1 sirve para quemar los
materiales 8.2 de combustión no dispersables. La introducción
repetida del material 8.2 de combustión en la región del suelo 6.1
usando los pulsos de aire comprimido permite quemar este material
8.2 de combustión y permite descargar ceniza y residuos no
combustibles al interior del calcinador 2. La activación selectiva
de los pulsos de aire comprimido levanta el material 8.2 de
combustión y lo sopla al interior de o a través del flujo 10.1
parcial. Por tanto tiene lugar el quemado adicional de estos
materiales de combustión, llegando el material de combustión sobre
el suelo varias veces y levantándose de nuevo mediante los pulsos de
aire comprimido hasta que se quema hasta un grado tal que también se
descarga al interior del calcinador 2 con uno de los flujos
10.1-10.3 de aire parciales.
La figura 5 ilustra una situación de
funcionamiento en la que el material 8.3 de combustión no
dispersable que no puede quemarse llega a descansar sobre el suelo
6.1 y se levanta de manera continua y se transporta en la dirección
de la salida 6.4 por los pulsos de aire comprimido. La cámara de
combustión ilustrada también se hace funcionar sólo con el primer
flujo 10.1 parcial.
Debido a la adición opcional de harina cruda,
puede limitarse la temperatura en la cámara 6 de combustión y por
consiguiente pueden protegerse los componentes de la cámara 6 de
combustión frente al sobrecalentamiento. La caída de temperatura se
provoca por la calcinación parcial de la harina cruda que se
introduce.
Los pulsos de aire comprimido se dirigen
paralelos al primer flujo de aire o preferiblemente de tal manera
que cruzan el primer flujo de aire. Mientras que el primer flujo de
aire (flujos 10.1-10.3 parciales) se suministra de
manera continua, los pulsos de aire comprimido del segundo flujo de
aire se llevan a cabo a intervalos de tiempo ajustables, pudiendo
activarse la pluralidad de las ubicaciones 11 de suministro al mismo
tiempo o en grupos. Debido a la manera de introducción de los
materiales 8.2 de combustión no dispersables (pulso de aire
comprimido, frecuencia de los pulsos de aire comprimido, cambio de
las ubicaciones de suministro), se determina la intensidad
(velocidad de la combustión y por consiguiente el tiempo de
permanencia del material de combustión en la cámara de combustión).
Al poder ajustarse la velocidad del primer flujo de aire, la
frecuencia de la activación del segundo flujo de aire y la fuerza de
pulso de los pulsos de aire comprimido, puede adaptarse la operación
de combustión de una manera selectiva al material de combustión
respectivo.
El suelo 6.1 estático puede ser horizontal o
estar inclinado; también puede ser plano o escalonado, tal como se
ilustra en la figura 6. Con la configuración escalonada del suelo
según la figura 6, el primer flujo 10.1 parcial se suministra a una
pluralidad de ubicaciones y, en esta configuración, se suministra
una pluralidad de ubicaciones 11 de suministro para los pulsos 11.1
de aire comprimido en un estado distribuido sobre el suelo.
Con la cámara de combustión descrita
anteriormente, puede prescindirse completamente de elementos de
transporte mecánicos. Sin embargo, debido a que se proporcionan
pulsos de aire comprimido, todavía pueden retirare no obstante
residuos sin quemar de la cámara de combustión de una manera
fiable.
Claims (13)
1. Método para incinerar material de combustión
en forma de desechos combustibles durante la producción de cemento,
introduciéndose el material de combustión en una cámara (6) de
combustión y quemándose con la adición de al menos un primer flujo
(10.1) de aire, suministrándose, en la región del suelo (6.1) de la
cámara de combustión, al menos un segundo flujo (11.1) de aire en
forma de pulsos de aire comprimido de tal manera que los residuos o
materiales de combustión restantes que están ubicados en el suelo se
mueven por medio del segundo flujo de aire, caracterizado
porque se levanta material (8.2) de combustión en el suelo mediante
el segundo flujo de aire que se activa selectivamente y se sopla al
interior de o por el primer flujo (10.1) de aire y así entra en
contacto operacional con el primer flujo (10.1) de aire para el fin
de la combustión.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque al menos un primer flujo (10.1) parcial
del primer flujo de aire se dirige de manera sustancialmente
paralela con el suelo.
3. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el primer flujo (10.1) de aire funciona
de manera continua y el segundo flujo (11.1) de aire funciona de
manera intermitente.
4. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el segundo flujo (11.1) de aire se
activa a intervalos de tiempo ajustables.
5. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el suelo tiene una pluralidad de
ubicaciones (11) de suministro para el segundo flujo de aire,
activándose las ubicaciones de suministro simultáneamente o en
grupos.
6. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque pueden ajustarse la velocidad del primer
flujo (10.1) de aire y/o la frecuencia de la activación del segundo
flujo (11.1) de aire.
7. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque se alimenta harina cruda de cemento al
interior de la cámara (6) de combustión.
8. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el primer y el segundo flujo de aire se
dirigen de tal manera que se extienden paralelos entre sí o
preferiblemente se cortan.
9. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el primer flujo de aire se suministra en
al menos un primer flujo (10.1) parcial en la región inferior de la
cámara de combustión y en al menos un segundo flujo (10.2, 10.3)
parcial en la región superior de la cámara (6) de combustión.
10. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el primer flujo de aire se suministra en
al menos un primer flujo (10.1) parcial en la región inferior de la
cámara de combustión y en al menos un segundo flujo (10.2, 10.3)
parcial en la región superior de la cámara de combustión y el primer
flujo parcial separa el material de combustión suministrado en
material de combustión dispersable y no dispersable, quemándose el
material de combustión dispersable en el primer flujo parcial y
descargándose de la cámara de combustión, mientras que el material
de combustión no dispersable cae sobre el suelo (6.1) y se levanta
en esa ubicación mediante el segundo flujo de aire y se pone en
contacto operacional con el segundo flujo parcial del primer flujo
de aire.
11. Dispositivo para llevar a cabo el método
según una o más de las reivindicaciones anteriores, con una cámara
(6) de combustión, que comprende un suelo (6.1) estático, medios (8)
para alimentar el material de combustión y medios (7.1) para
suministrar al menos un primer flujo de aire, caracterizado
porque, en la región del suelo (6.1), se proporcionan medios (11)
para suministrar al menos un segundo flujo de aire en forma de
pulsos de aire comprimido.
12. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado porque los medios para suministrar el segundo
flujo de aire tienen una pluralidad de ubicaciones (11) de
suministro que están distribuidas sobre el suelo (6.1).
13. Instalación para la producción de cemento
que tiene un precalentador (1), un calcinador (2) y un horno (3)
tubular giratorio, comprendiendo el calcinador (2) un dispositivo
según cualquiera de la reivindicación 11 o la reivindicación 12.
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