ES2353648T3 - Procedimiento de combustión de minerales granulados. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para quemar producto de combustión mineral granulado, particularmente de piedra caliza o dolomita, en un horno de pozos (3), el cual presenta al menos dos pozos (1, 2) conectados entre sí a través de un canal de circulación (19), los cuales mediante una inversión de la marcha periódica de combustible y aire de combustión a un pozos respectivo (1, 2), conforman de manera alternante un pozo de combustión (1) y un pozo de gases de combustión (2), presentando un suministro superior distanciado espacialmente entre sí del producto de combustión granulado y de aire de combustión de forma periódicamente alternante a respectivamente uno de los pozos (1, 2) y una salida de material que ha terminado el proceso de quemado en los extremos inferiores de los pozos, con lo cual los gases de escape del pozo de combustión se conducen a través del canal de circulación (19) hasta el pozo de gases de combustión (2), donde después de atravesar una zona de calentamiento delantera (8) superior fluyen más fríos y se succionan a través de una instalación de filtración (21) externa, donde tiene lugar otro suministro de aire desde el extremo inferior de los pozos (1, 2), para enfriar en una zona de enfriamiento inferior al material combustible que desciende desde la zona de combustión (18) en una zona de refrigerado (14) y para el suministro periódico del producto de combustión granulado durante el proceso de combustión al respectivo pozo de gases de combustión (2) entre éste y un recipiente de llenado (38) abierto hacia la atmósfera, se produce periódicamente una conexión, caracterizado por el hecho de que durante este suministro de producto de combustión se aspiran los gases de combustión con mayor potencia, de tal manera que se reduce la presión en el área de la apertura de llenado (37) del pozo (1, 2) a presión atmosférica y por consiguiente se evita el flujo de los gases de escape a través de la apertura de llenado (37).
Description
Procedimiento de combustión de minerales
granulados.
La invención se refiere a un procedimiento para
quemar material combustible mineral granulado, en particular de
piedra caliza o dolomita que corresponda a las características del
concepto general de la reivindicación 1.
Los hornos de pozo que funcionan de la manera
mencionada, se describen muchas veces como hornos MAERZ en la
bibliografía y se diferencian de los hornos de pozo de otro tipo por
una rentabilidad especialmente alta, la cual se caracteriza por una
combustión en corriente continua con el material combustible en el
pozo de combustión y una expulsión de los gases de combustión
calientes en el pozo de gases de combustión paralelo en una
contracorriente y así en un cambio periódico de los modos de
funcionamiento entre ambos pozos. Debido a la resistencia al flujo
en los pozos del horno rellenos del material de combustión
granulado, el aire de combustión y el aire frío se deben
suministrar con una sobrepresión notable, de tal manera que los
pozos del horno se mantengan bajo sobrepresión, la cual por ejemplo
puede ser de 40 kPa (400 mbar). Esta sobrepresión representa un
obstáculo para abrir los pozos durante el proceso de combustión a la
atmósfera, para suministrar nuevo material de combustión granulado,
de modo que a tal objeto se utiliza habitualmente el estado sin
presión durante la fase de conmutación. Con la interrupción que se
consigue
aquí del proceso de combustión resulta una reducción considerable del tiempo de funcionamiento efectivo del horno.
aquí del proceso de combustión resulta una reducción considerable del tiempo de funcionamiento efectivo del horno.
A partir de la AT 377078 o la US 4708643 (EP
0207048) se propuso proporcionar esclusas de presión para la
adición de nuevo material de combustión granulado, de modo que ésta
puede tener lugar a lo largo de todo el proceso de combustión. En
un artículo de H. PIRINGER en el ZKG INTERNATIONAL, Bd. 56; Nr. 6,
2003, págs. 66-72 (XP-002502283) se
señala además, que la adición de material de combustión (piedra
caliza) durante el proceso de combustión puede tener lugar dos
veces, para que las oscilaciones de la temperatura de los gases de
combustión sean lo más bajas posible.
Las esclusas de presión sin embargo tienen la
desventaja de que precisan un gasto espacial y técnico adicional y
debido a esto se dificultan o se imposibilitan las medidas para la
dosificación precisa del producto de combustión y para la admisión
uniforme de los pozos del horno. Además impedir una salida de gases
de combustión a la atmósfera provoca dificultades en la
canalización de material de combustión.
Es tarea de la invención hallar un procedimiento
del tipo citado que, también con un bajo coste constructivo en el
reequipamiento de instalaciones de horno ya existentes, posibilite
suministrar nuevo material de combustión granulado a lo largo de
todo el proceso de combustión, de modo que se puede controlar mejor
la temperatura de los gases de combustión de las instalaciones de
horno y se facilitan las medidas constructivas para la adición y
repartición más uniformes de nuevo producto de combustión.
La tarea citada se soluciona según la invención
en base a las características de la reivindicación 1.
Formas de realización ventajosas del
procedimiento según la invención son objeto de las reivindicaciones
dependientes y la descripción siguiente junto con los dibujos. Se
muestra:
Fig. 1 una representación en corte esquemática
de una instalación de horno con dos pozos,
Fig. 2 una representación esquemática del área
superior de la instalación de horno según la Fig. 1 con un equipo
de filtración para la limpieza de los gases de combustión,
Fig. 3 un diagrama
Tiempo-Temperatura para los gases de combustión que
fluyen a través de la instalación de filtración y
Fig. 4 una representación en corte esquemática
de la zona superior de un pozo de horno con una instalación de
filtración.
Tal y como se conoce per se, se añade por
carga en ambos pozos 1 y 2 del horno 3 un producto de combustión
granulado con un tamaño de grano p.ej. en el rango de 40 a 80 mm,
como se indica con las flechas 4 y 5. El suministro de aire de
combustión, igualmente desde arriba, indicado por la flecha 6 y de
combustible indicado por la flecha 7 sobre lanzas de combustión 9
dispuestas verticalmente en la zona de calentamiento delantera 8,
se realiza alternando periódicamente a uno de los pozos 1 ó 2.
Además se suministra aire frío de la zona de descarga 10, 11
inferior de ambos pozos 1, 2 indicados continuamente con las
flechas 12, 13, de modo que el producto quemado, tras enfriarse al
pasar por la zona de refrigeración 14 en la dirección de las flechas
15, 16, se puede descargar continuamente mediante un dispositivo de
descarga 24 controlado.
El calentamiento del producto de combustión
granulado para la zona de calentamiento delantera 8 del pozo de
combustión 1 se realiza respectivamente en el pozo de gases de
combustión 2 adyacente, en el cual los gases de combustión después
de haber pasado por la zona de combustión 18 fluyen a través de un
canal de conexión 19 como gases de combustión en el pozo de gases
de combustión y seguidamente lo abandonan por arriba según la
flecha 20. Según estas direcciones de flujo indicadas por las
flechas 6 y 20 representan de este modo el pozo 1 el pozo de
combustión y el pozo 2 el pozo de gases de combustión.
Los gases de combustión de la zona de combustión
18 del pozo de combustión 1 que fluyen hacia arriba desde el canal
de conexión 19 con una temperatura de p. ej. 1000ºC, al atravesar el
pozo de gases de combustión 2 calientan el material mineral
granulado que se encuentra allí y así se enfrían estos gases, de tal
manera que estos con p. ej. 100ºC se pueden succionar hasta una
instalación de filtración succionante 21 dispuesta en el exterior
de los pozos 1,2 mediante un fuelle mecánico 22 dispuesto en
dirección a la chimenea 23.
Pasado un tiempo de combustión determinado el
material de combustión en el pozo de gases de combustión 2 se habrá
calentado tanto tiempo, que los gases de combustión se habrá
enfriado esencialmente menos y el equipo de filtración conectado a
continuación recibe cada vez mayor carga térmica. Además aumenta la
pérdida de calor de la instalación de horno 3. Según el estado de
la técnica con la adición de nuevo material de combustión sólo
durante la conmutación periódica se debe interrumpir el proceso de
combustión en el pozo de combustión 1 tras por ejemplo 12 minutos,
con el fin de cambiar al otro pozo 2.
La conmutación del modo de funcionamiento, e.d.
entre el proceso en el pozo de combustión 1 y la regeneración de
calor en el pozo de gases de combustión 2 se realiza con la
liberación de presión de los pozos de horno 1,2 y el cambio en las
direcciones de flujo del combustible, el aire de combustión y los
gases de combustión al abrir y cerrar varias válvulas accionadas
hidráulicamente así como al abrir y cerrar la tapa superior del
pozo 23 y las compuertas inferiores del pozo 25, para introducir un
nuevo material combustible y extraer el producto quemado.
Para la liberación de presión se proveen
conductos 26 y 27 para el aire de combustión que desembocan en el
lado superior e inferior de cada pozo 1, 2 y para el aire frío se
proveen las válvulas 28, 29, las cuales durante la conmutación del
modo de operación entre los pozos 1, 2 posibilitan la introducción
de aire en dirección de las flechas 30, 31. Además para liberar
presión se abren las válvula de control 32, 33 provistas por encima
de los pozos 1, 2 para abrir selectivamente el conducto de
alimentación de aire de combustión en la dirección de la flecha 6 y
abrir el conducto de expulsión de gases de combustión en la
dirección de la flecha 20 hacia la instalación de filtración de
gases de combustión 21 y así hacia la atmósfera. El tiempo requerido
para tal conmutación en el estado de la técnica es de aprox. un
minuto por cada ciclo de combustión de 12 minutos y por
consiguiente dos horas al día.
Para poder abrir la tapa de pozo superior 23 del
pozo de gases de combustión 2 también en el caso de una
sobrepresión en los pozos 1, 2, de acuerdo con la invención se
realiza la expulsión de los gases de combustión mediante un fuelle
de succión 22, cuya potencia de succión puede elevarse antes de
abrir la tapa de pozo 23 y hasta el cierre tras terminar la adición
de producto de combustión, de tal forma que la sobrepresión en el
área de la tapa de pozo 23 se reduce a cero y como consecuencia se
evita el flujo de los gases de combustión que se encuentran bajo
una sobrepresión, a través de la apertura de llenado 37 hacia el
recipiente 38 y a través de éste.
Además es posible gracias a la invención
introducir nuevo producto de combustión granulado independientemente
de la conmutación descrita del tipo de funcionamiento del pozo en
cuestión 1, 2 y con esto independientemente de su liberación de
presión y por consiguiente durante los ciclos de combustión, de tal
forma que la interrupción del proceso de combustión para la
conmutación necesaria entre los pozos 1, 2 respectivamente puede
reducirse a aprox. 25 segundos. Por ello se puede alargar el tiempo
de combustión del horno 3 de hasta ahora sólo 22 horas a aprox.
23,5 horas por día y son posibles períodos de combustión más largos
de p. ej. 16 minutos en vez de los hasta ahora p. ej. 12
minutos.
En una forma de realización preferida de la
invención la adición de producto de combustión granulado se realiza
varias veces durante todo el proceso de combustión y p. ej. tres
veces durante un ciclo de combustión en intervalos de p. ej. cuatro
minutos. Esto tiene la ventaja de que el material de combustión
nuevo agregado más frecuentemente y correspondientemente más frío
evita un aumento de temperatura anticipado del gas de combustión
que fluye por el pozo de combustión 2, de tal forma que se obtienen
temperaturas máximas de los gases de combustión considerablemente
más bajas. Por otra parte se obtiene también la ventaja de que por
medio de cantidades correspondientemente menores de material
combustible nuevo introducido más a menudo las temperaturas mínimas
de los gases de combustión pueden elevarse esencialmente tanto, de
tal manera que se evita alcanzar el punto de congelación del gas de
combustión que es perjudicial para la instalación de filtración. Las
curvas Temperatura-Tiempo 48 correspondientemente
más planas debido al procedimiento según la invención se representan
en la Fig. 3 en comparación con una curva en función del
Tiempo-Temperatura 49, que corresponden al llenado
con intervalos de tiempo de 12 minutos, e.d. durante la conmutación
entre los pozos del horno.
En base a la invención también se puede evitar
un sistema de esclusas mencionado en el estado de la técnica en sí
conocido, el cual es técnicamente costoso, para la adición de
producto de combustión y en vez de esto utilizarse un sistema de
llenado sencillo consistente en cintas transportadoras 35, 36 y dos
recipientes de llenado 38 que se introducen en la respectiva
abertura de llenado 37. Además el sistema de llenado abierto hacia
la atmósfera permite constructivamente y de forma sencilla una
dosificación exacta de las cantidades de llenado en cuestión, para
lo cual se combina el recipiente de llenado descendente 38 con una
báscula 39. Además ese sistema de llenado puede combinarse de una
manera relativamente sencilla con un dispositivo, a través del cual
se obtiene una distribución más uniforme de los diferentes tamaños
de grano y con esto un flujo de gas más uniforme a través de la
columna del material a granel en los pozos de horno 1, 2.
Para los pozos de horno 1,2 de sección
transversal circular, un dispositivo de este tipo para la
distribución uniforme del grano se realiza por ejemplo por medio de
un recipiente de llenado 38 realizado en forma de una cubeta
giratoria, la cual durante su llenado por medio de la banda
transportadora 36 realiza un movimiento giratorio alrededor de su
eje vertical.
Para el caso de un dispositivo longitudinal y
por ejemplo con pozos con sección transversal cuadrada, que sirva
para obtener una distribución uniforme del grano en los pozos de
horno 1, 2, éste consiste correspondiendo a la representación en la
Fig. 4 de una cámara desviadora abierta hacia abajo 41, en la cual
está colocada una placa desviadora 42 de manera pivoteante. Esta
placa está dispuesta en la pista de proyección 43, con lo cual los
gránulos de la mezcla de material granulado abandona el dispositivo
transportador 36. La placa de desviación 42 puede pivotar alrededor
de un eje horizontal 44 hacia otras direcciones de inclinación
contrarias, de tal forma que la dirección con la cual se modifican
los tamaños de los granos de la mezcla de materiales en el
recipiente de llenado 38 transversalmente al eje vertical del
recipiente, se invierte por medio del pivoteo de la placa 42. El
cambio de la dirección de pivoteo de la placa de desviación 42 se
realiza periódicamente en intervalos de tiempo preferiblemente
iguales y por ejemplo después de cada vaciado periódico del
recipiente de llenado 38, de tal forma que las capas 46, 47 que se
forman subsecuentemente en la columna de material a granel 45 de
los pozos 1, 2 producen una característica contraria de la
distribución de grano transversal a la dirección del pozo.
Consecuentemente el aire de combustión en el caso de una corriente
que atraviesa la columna de material a granel en los pozos 1,2 no
toma los canales unilaterales preferidos, sino que se distribuye
uniformemente.
Esta medida permite realizarse también en el
caso de secciones transversales alargadas o rectangulares de los
pozos 1,2 de mayores dimensiones y con esto se hacen posibles
mayores cargas de material. Esos pozos 1,2 pueden construirse
fácilmente. Además la unión transversal requerida 19 entre los pozos
1,2 se conforma de una manera claramente más sencilla en
comparación con una unión transversal entre pozos circulares.
La realización de la invención en un horno ya
existente requiere además de la reprogramación del dispositivo de
control para el accionamiento de las válvulas para el combustible y
el aire, así como las tapas del horno, también la substitución del
fuelle de extracción 22 por un fuelle de succión regulable con mayor
potencia, para poder elevar la potencia de succión rápidamente
hasta la magnitud requerida. Una instalación de filtración 21
adecuada para la succión, tiene por ejemplo una serie de sacos
filtrantes 50, de los cuales caen las fracciones de polvo
desprendidas hacia una banda transportadora que se encuentra en el
suelo, la cual conduce a una esclusa en forma de celda 52.
\vskip1.000000\baselineskip
- \bullet AT 377078 [0003]
- \bullet EP 0207048 A [0003]
\bullet US 4708643 A [0003]
H. PIRINGER ZKG INTERNATIONAL,
2003, vol. 56, no. 6. 66-72 [0003]
Claims (8)
1. Procedimiento para quemar producto de
combustión mineral granulado, particularmente de piedra caliza o
dolomita, en un horno de pozos (3), el cual presenta al menos dos
pozos (1, 2) conectados entre sí a través de un canal de
circulación (19), los cuales mediante una inversión de la marcha
periódica de combustible y aire de combustión a un pozos respectivo
(1, 2), conforman de manera alternante un pozo de combustión (1) y
un pozo de gases de combustión (2), presentando un suministro
superior distanciado espacialmente entre sí del producto de
combustión granulado y de aire de combustión de forma periódicamente
alternante a respectivamente uno de los pozos (1, 2) y una salida
de material que ha terminado el proceso de quemado en los extremos
inferiores de los pozos, con lo cual los gases de escape del pozo
de combustión se conducen a través del canal de circulación (19)
hasta el pozo de gases de combustión (2), donde después de atravesar
una zona de calentamiento delantera (8) superior fluyen más fríos y
se succionan a través de una instalación de filtración (21) externa,
donde tiene lugar otro suministro de aire desde el extremo inferior
de los pozos (1, 2), para enfriar en una zona de enfriamiento
inferior al material combustible que desciende desde la zona de
combustión (18) en una zona de refrigerado (14) y para el
suministro periódico del producto de combustión granulado durante el
proceso de combustión al respectivo pozo de gases de combustión (2)
entre éste y un recipiente de llenado (38) abierto hacia la
atmósfera, se produce periódicamente una conexión,
caracterizado por el hecho de que durante este suministro de
producto de combustión se aspiran los gases de combustión con mayor
potencia, de tal manera que se reduce la presión en el área de la
apertura de llenado (37) del pozo (1, 2) a presión atmosférica y
por consiguiente se evita el flujo de los gases de escape a través
de la apertura de llenado (37).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que se limita una temperatura
máxima de los gases de escape al salir de del pozo de gases de
escape (2) mediante un suministro múltiple del producto de
combustión granulado durante un período de combustión del pozo de
quemado (1) y el período de combustión respectivo se extiende hasta
lograr un valor máximo de la temperatura de gases de escape.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado por el hecho de que para lograr una
distribución de grano uniforme en un pozo (1, 2) en sección
transversal circular, el suministro periódico de producto de
combustión se realiza a través de un recipiente de llenado (38)
pivoteable sobre un eje vertical, el cual pivotea continuamente
durante su llenado.
4. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado por el hecho de que en el caso de un pozo de
horno (1, 2) realizado con una sección transversal longitudinal o
rectangular, se modifica la dirección de la separación que se
realiza al llenar el recipiente de llenado con granos del material
combustible granulado con dimensiones crecientes, por medio de la
modificación de la dirección de llenado, de tal forma que la
distribución del tamaño de grano se modifica por capas en la
columna de material a granel que se forma en el pozo de horno (1,
2).
5. Procedimiento según la reivindicación 1, 3 ó
4, caracterizado por el hecho de que la respectiva cantidad
de llenado que se va a introducir en el recipiente de llenado (38)
se controla por medio del pesado del recipiente de llenado (38),
para lo cual éste está conectado con un dispositivo de pesado
(39).
6. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado por el hecho de que la modificación de los
tamaños de grano que crecen de acuerdo con el avance, se realiza
por medio de una resbaladera (42), cuya dirección de avance se
modifica periódicamente por medio de pivoteo en la dirección
contraria.
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado por el hecho de que la dirección de transporte
de la resbaladera (42) se invierte tras cada vaciado por cargas de
uno de los recipientes de llenado (38) o tras varios vaciados de
cargas del mismo, de tal forma que el volumen de las capas de la
columna de material a granel en el pozo de horno (1, 2) corresponde
con una distribución de la separación en sentido inverso del
volumen de una o varias cargas.
8. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado por el hecho de que las dos direcciones de
llenado alternantes de la resbaladera (42) se extienden en paralelo
a la dirección longitudinal de la sección transversal del pozo (1,
2).
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