ES2418483T3 - Procedimiento y horno de cuba para quemar material fragmentado - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para quemar material fragmentado en un horno de cuba (1), configurándose en el horno de cuba un lecho de material (12) con una superficie de lecho de material (13) y suministrándose combustible (8) en una zona de combustión (6) a través de al menos una lanza de quemador, estando cargada con contaminantes una corriente de gas de escape que se produce e introduciéndose, además, un agente para la disminución de NOx en el horno de cuba, caracterizado por que el horno de cuba se hace funcionar de tal manera que se ajusta una temperatura superficial del lecho de material de 900 ºC-1100 ºC y se añade el agente para la disminución de NOx por encima de la superficie del lecho de material.

Description

Procedimiento y horno de cuba para quemar material fragmentado
La invención se refiere a un procedimiento así como a un horno de cuba para quemar material fragmentado.
Por el documento DE 32 09 836 C2 es conocido un procedimiento para la producción de dolomita sinterizada en un horno de cuba. Además, por el documento AT 248 941 B se puede obtener un horno de cuba compuesto de dos cubas que se hacen funcionar en flujo recto e invertido.
Durante la producción de cemento, para la reducción del contenido de NOx en los gases de escape se utiliza el denominado procedimiento de SNCR. A este respecto se disminuye la parte de NOx en el gas de escape mediante inyección de líquido que contiene amoniaco en el horno tubular giratorio o en el calcinador (documento KR 2003 0079666 A). Para la reacción de SNCR, la ventana óptima de temperaturas se sitúa en un intervalo de 850 ºC-1150 ºC.
Además, en el documento US 2008/0032247 se describe la inyección de un agente para la disminución de contaminantes en un horno de cuba. Allí se propone introducir el agente que contiene amoniaco en forma de un polvo seco en una región entre la zona de precalentamiento y la zona de calcinación en el lecho de material. En esta región ciertamente existen temperaturas óptimas para el procedimiento de SNCR, sin embargo, la distribución del agente que disminuye el contaminante en la capa de material es relativamente difícil. Por este motivo, tampoco el grado de eficacia es satisfactorio y eventualmente no cumple los requisitos de valores límite de emisiones actuales y futuros.
Por el documento EP 1 930 303 A1 es conocido un procedimiento para el tratamiento térmico de materias primas, particularmente de harina cruda de cemento, piedra caliza, dolomita o magnesita en un horno de cuba. La reducción de los óxidos de nitrógeno que se producen se realiza, en particular, gracias al contenido de amoniaco del biogás en bruto usado como combustible. En caso necesario se puede añadir más amoniaco como reductor, pudiéndose realizar la reducción de óxido de nitrógeno en la propia de zona de reacción o incluso en una zona de desnitrificación pospuesta a la zona de reacción o combustión.
Por tanto, la invención se basa en el objetivo de simplificar la disminución de NOx en un horno de cuba y de mejorar el grado de eficacia.
De acuerdo con la invención, este objetivo se resuelve mediante las características de las reivindicaciones 1 y 11.
En el procedimiento de acuerdo con la invención para quemar material fragmentado en un horno de cuba se configura en el horno de cuba un lecho de material con una superficie de lecho de material y en una zona de combustión se suministra combustible a través de al menos una lanza de quemador, estando cargada a este respecto con contaminantes la corriente de gas de escape que se produce. El horno de cuba se hace funcionar de tal manera que se ajusta una temperatura superficial del lecho de material de 900 ºC-1100 ºC y se añade un agente para la disminución de NOx por encima de la superficie del lecho de material.
El horno de cuba para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con la invención está compuesto esencialmente de
a.
un equipo de alimentación para el suministro de material fresco,
b.
una zona de combustión que presenta al menos una lanza de quemador,
c.
un sistema de descarga para la retirada de material quemado y
permaneciendo entre una superficie de lecho de material que se configura durante el funcionamiento y el equipo de alimentación para el suministro de material fresco un espacio libre así como
d. un equipo para la adición de un agente para la disminución de NOx, que está dispuesto en la región del espacio libre por encima de la superficie de lecho de material (13) que se configura durante el funcionamiento.
Durante el funcionamiento habitual de un horno de cuba con zona de precalentamiento, zona de calcinación y/o sinterización y zona de refrigeración, la temperatura de la superficie del lecho de material se encuentra en un área de menos de 800 ºC, es decir, en un intervalo de temperaturas que se considera inadecuado para el procedimiento de SNCR.
Por lo tanto, de acuerdo con la invención se propone hacer funcionar el horno de cuba de tal manera que se ajuste una temperatura de la superficie del lecho de material de 900 ºC-1100 ºC. En otras palabras: la temperatura de la superficie del lecho de material se eleva hasta el intervalo de temperaturas óptimo para el procedimiento de SNCR, de tal manera que el agente para la disminución de NOx se puede añadir por encima de la superficie del lecho de material, particularmente justo por encima de la superficie del lecho de material, al mismo. Debido a que en esta región no hay ningún material, se puede conseguir una buena distribución del agente para la disminución del NOx. También el equipo para la introducción del agente, tal como, por ejemplo, toberas o lanzas, se puede configurar de forma más sencilla, ya que no se pone en contacto con el material a quemar y, por tanto, no se somete a esfuerzo mecánico de forma relevante.
Otras configuraciones de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.
Como agente para la disminución de NOx se aplica preferentemente un líquido que se puede distribuir bien y que posibilita una rápida reacción con el NOx.
El material a quemar se alimenta desde arriba al horno de cuba y se descarga en la región inferior a través de un sistema de descarga. La descarga, a este respecto, se controla de tal manera que la superficie del lecho de material se encuentra siempre por debajo del punto de adición del agente para la disminución del NOx.
El aire de combustión requerido para la combustión se forma, por un lado, por aire primario que se suministra a la zona de combustión a través de la lanza de quemador y, por otro lado, está compuesto de aire secundario que se suministra en la región inferior del horno de cuba y, por tanto, se precalienta. Preferentemente, la temperatura en la zona de combustión se encuentra entre 1500 ºC y 2200 ºC.
Además puede preverse que se supervise la temperatura de la superficie del lecho de material, regulándose dependiendo de la temperatura las condiciones límite en el horno de cuba de tal manera que se ajuste una temperatura superficial del material en el intervalo de 900 ºC-1100 ºC.
La cantidad del agente a añadir para la disminución del NOx depende, en primer lugar, de la carga con contaminantes de la corriente de gas de escape y se puede regular mediante un circuito de regulación adecuado.
A continuación se explican con más detalle las ventajas y configuraciones de la invención mediante la descripción y el dibujo.
En el dibujo está representada una vista esquemática del horno de cuba.
El horno de cuba 1 representado presenta en la región superior un equipo de alimentación 2 para el suministro de material fresco 3 del material fragmentado a quemar y en la zona inferior un sistema de descarga 4 para la descarga del material 5 quemado. Además está prevista una zona de combustión 6 en la que está prevista al menos una, preferentemente sin embargo varias lanzas de quemador 7 que están dispuestas, preferentemente, en varios planos. A través de las lanzas de quemador se suministran el combustible 8 y aire primario 9.
Además, en la región inferior del horno de cuba, preferentemente a través del sistema de descarga 4 se suministra aire secundario 10 que fluye a través del lecho de material hasta la zona de combustión 6 y a este respecto se calienta. Mediante ajuste de la relación de aire secundario a aire primario se puede ajustar la temperatura en la zona de combustión preferentemente entre 1500 ºC y 2200 ºC. Para conseguir estas temperaturas se usa preferentemente más aire secundario que aire primario.
Durante el funcionamiento se configura en el horno de cuba un lecho de material 12, determinándose la altura de la superficie de lecho de material 13 gracias a la cantidad del material fresco 3 suministrado y la cantidad del material 5 quemado retirado. Entre la superficie de lecho de material 13 y el equipo de alimentación 2 permanece un espacio libre, en el que el material fresco 3 cae hacia abajo y donde se evacua el gas de escape 14 hacia arriba desde el lecho de material.
En esta región está previsto además un equipo 11 para la adición de un agente para la disminución de NOx. Este equipo 11 podría formarse, por ejemplo, por lanzas de líquido. El agente para la disminución de NOx presenta preferentemente al menos partes de amoniaco y/o urea. El equipo 11 para la adición del agente para la disminución del NOx, por tanto, está dispuesto por encima de la superficie del lecho de material, es decir, en la región entre la superficie del lecho de material y el equipo de alimentación 2. De este modo se puede distribuir el agente para la disminución de NOx de forma sencilla de manera relativamente uniforme sobre la superficie de lecho de material 13 e introducirse en la corriente de gas de escape.
El equipo 11 para la introducción del agente para la disminución de NOx está dispuesto bastante cerca por encima de la superficie del material, en cualquier caso en la mitad, preferentemente en el primer cuarto de la región entre la superficie del lecho de material y el equipo de alimentación 2.
Durante el funcionamiento, el equipo de alimentación 2 y el sistema de descarga 4 se controlan de tal manera que el equipo 11 para la adición del agente para la disminución de NOx está previsto en todo momento por encima de la superficie de lecho de material 13 que se está configurando.
En la región superior del horno de cuba 1 puede suministrarse además un refrigerante 15 para disminuir la temperatura del gas de escape 14.
Gracias al aumento de la temperatura superficial del lecho de material en un intervalo de 900 ºC-1100 ºC y la adición del agente para la disminución de NOx por encima de la superficie del lecho de material, es decir, en una región fuera del lecho de material, de forma sencilla se puede conseguir una buena distribución del agente y, por tanto, un elevado grado de eficacia durante la disminución de contaminantes.

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para quemar material fragmentado en un horno de cuba (1), configurándose en el horno de cuba un lecho de material (12) con una superficie de lecho de material (13) y suministrándose combustible
    (8) en una zona de combustión (6) a través de al menos una lanza de quemador, estando cargada con contaminantes una corriente de gas de escape que se produce e introduciéndose, además, un agente para la disminución de NOx en el horno de cuba, caracterizado por que el horno de cuba se hace funcionar de tal manera que se ajusta una temperatura superficial del lecho de material de 900 ºC-1100 ºC y se añade el agente para la disminución de NOx por encima de la superficie del lecho de material.
  2. 2.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que como agente para la disminución de NOx se aplica un líquido.
  3. 3.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que además está previsto un sistema de descarga (4), con el que se descarga el material quemado del horno de cuba (1), controlándose la descarga de tal manera que la superficie del lecho de material (13) se encuentre siempre por debajo del punto de adición del agente para la disminución de NOx.
  4. 4.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que en la región inferior del horno de cuba (1) se añade aire secundario (10) y en la región superior del horno de cuba se evacua un gas de escape (14) que se produce en el horno de cuba.
  5. 5.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que en la zona de combustión (6) se suministra aire primario (9), siendo la parte de aire secundario (10) mayor que la de aire primario (9).
  6. 6.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que por encima del punto de adición del agente para la disminución de NOx se suministra un refrigerante (15) que disminuye la temperatura del gas de escape.
  7. 7.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que se regula la cantidad del agente para la disminución de NOx inyectado en el horno de cuba (1) dependiendo de la carga con contaminantes de una corriente de gas de escape de la zona de combustión (6).
  8. 8.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el agente para la disminución de NOx presenta al menos partes de amoniaco y/o urea.
  9. 9.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la temperatura en la zona de combustión (6) se encuentra entre 1200 ºC y 2400 ºC.
  10. 10.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que se supervisa la temperatura superficial del lecho de material.
  11. 11.
    Horno de cuba (1) para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones precedentes con
    a.
    un equipo de alimentación (2) para el suministro de material fresco (3),
    b.
    una zona de combustión (6) que presenta al menos una lanza de quemador (7),
    c.
    un sistema de descarga (4) para la retirada de material (5) quemado y
    d.
    un equipo (11) para la adición de un agente para la disminución de NOx, permaneciendo entre una superficie de lecho de material (13) que se configura durante el funcionamiento y el equipo de alimentación (2) para el suministro de material fresco (3) un espacio libre,
    caracterizado por que el equipo (11) para la adición del agente para la disminución de NOx está dispuesto en la región del espacio libre por encima de la superficie de lecho de material (13) que se configura durante el funcionamiento.
    REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN
    Esta lista de referencias citadas por el solicitante es para conveniencia del lector. No forma parte del documento de la Patente Europea. Aunque se ha tenido mucho cuidado en la compilación de las referencias, no pueden exluirse errores u omisiones y la EPO declina responsabilidades por este asunto.
    Documentos de patentes citadas en la descripción
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