ES2902530T3 - Fabricación de clínker por oxicombustibles sin recirculación de los gases de escape de precalentador - Google Patents

Fabricación de clínker por oxicombustibles sin recirculación de los gases de escape de precalentador Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la fabricación de clínker de cemento, que comprende los pasos: a) precalentamiento del material de partida a la temperatura de calcinación, b) calcinación de la materia de partida precalentada, c) combustión de la materia de partida calcinada en un horno rotatorio (19), d) refrigeración del clínker de cemento, e) suministro de un gas que contiene oxígeno, que presenta una parte de nitrógeno del 15 % en volumen o menos y una parte de oxígeno del 50 % en volumen o más, al i) calcinador (12), en donde - para la calcinación, no se suministran gases desde el horno rotatorio (19), - para el precalentamiento se emplean precalentadores ciclónicos (7, 8, 9), cuyos ciclones individuales están unidos entre sí en cascada, utilizándose al menos un primer precalentador y un segundo precalentador, - entre los precalentadores ciclónicos (7, 8, 9) individuales es posible una transferencia de material y/o de gas, siendo posible la transferencia de material y/o de gas entre la primera sección de precalentador y la segunda sección de precalentador, y - no se produce ninguna recirculación de los gases de escape de precalentador, y caracterizado por que en el paso a), la proporción de sólido suministrado con respecto al gas de escape se ajusta a 1,3 kg hasta 1,9 kg de sólido por cada 1 kg de gas, en donde entre los precalentadores de un precalentador ciclónico (7, 8, 9) de múltiples líneas se realiza un cruce de flujos de harina después de cada etapa, pero ningún cruce de los flujos de gas.

Description

DESCRIPCIÓN
Fabricación de clínker por oxicombustibles sin recirculación de los gases de escape de precalentador
La presente invención se refiere a los procedimientos para la fabricación de clínker de cemento sin que se produzca una recirculación de los gases de escape de precalentador.
Del estado de la técnica se conocen procedimientos e instalaciones, en los que en el refrigerador de clínker se introduce aire y se precalienta, pudiendo fluir una parte de este aire al interior del horno. Además, se conoce el modo de cargar en el refrigerador en lugar de aire, mezclas de CO2 y O2. Para la separación de dióxido de carbono, frecuentemente, el clínker de cemento debe quemarse bajo la exclusión de oxígeno. Para ello, en lugar de aire de combustión, en la zona del calcinador se usa entonces oxígeno puro. El gas de escape se compone entonces principalmente de CO2 y vapor de agua y contiene solo poco oxígeno y nitrógeno. Este gas de escape puede procesarse de forma relativamente sencilla formando CO2 puro. Todos los conceptos disponibles para ello prevén siempre una recirculación de gases de escape de precalentador para no modificar significativamente las temperaturas de proceso y los flujos volumétricos en comparación con el estado de la técnica. Ejemplos del estado de la técnica son los documentos EP1037005B1, JP2007-126328A, WO2010/046345A1 WO 2011/001044 A1, EP 1923367 A1, US 2017/267582, WO 2010/067223 A1 o EP 2952244.
A causa de los crecientes requisitos en cuanto a la economía y la ecología, sigue habiendo una necesidad de instalaciones y procedimientos mejorados para la fabricación de clínker de cemento.
Por lo tanto, la presente invención tenía entre otras cosas el objetivo de proporcionar un procedimiento mejorado para la fabricación de clínker de cemento, que no presenten las desventajas del estado de la técnica, es decir, que estén mejorados con vistas a la económica y la ecología en comparación con los procedimientos del estado de la técnica. Además, la presente invención tiene el objetivo de mejorar los procedimientos existentes, de tal forma que se pueda prescindir sustancialmente de una recirculación de gases de escape.
El objetivo se consigue en el marco de la presente invención mediante los objetivas de las reivindicaciones adjuntas, representando las reivindicaciones subordinadas formas de realización preferibles.
Otras formas de realización según la invención resultan de la siguiente descripción.
La presente invención se refiere, en una forma de realización, a una instalación de horno rotatorio para la fabricación de clínker de cemento, que presenta un dispositivo para el suministro de gas que contiene oxígeno, presentando una parte de nitrógeno de 15 % en volumen o inferior y una parte de oxígeno de 50 % en volumen o superior, al calcinador y, dado el caso, adicionalmente al horno de tubo rotatorio.
En otra forma de realización, la presente invención se refiere de manera correspondiente a un procedimiento para la fabricación de clínker de cemento, en el cual un gas que contiene oxígeno, conteniendo una parte de nitrógeno de 15 % en volumen o inferior y una parte de oxígeno de 50 % en volumen o superior, se conduce al calcinador y, dado el caso, adicionalmente al horno de tubo rotatorio.
Por lo tanto, el procedimiento según la invención se puede comparar con una forma de procedimientos con oxicombustible.
En formas de realización de la presente invención, la instalación de horno rotatorio se compone de un precalentador ciclónico, un calcinador en línea sin conducto de aire terciario, un horno rotatorio y un refrigerador. Del refrigerador discurre un conducto para aire central hacia una etapa media de ciclón en el precalentador y, a continuación, hacia el molino de crudo.
En algunas formas de realización de la presente invención, el precalentador ciclónico se compone de una cascada de ciclones de múltiples etapas, que se hace funcionar con una cantidad de gas notablemente menor. El flujo volumétrico de gas de escape después del precalentador asciende a aproximadamente 0,50 Nm3/kg a 0,70 Nm3/kg de clínker. La proporción entre la cantidad cargada y el gas de escape es posible de forma correspondientemente más alta y, en una variante, es de 1 kg/kg a 2 kg/kg de sólido con respecto al gas, preferentemente de 1,3 kg/kg a 1,9 kg/kg de sólido con respecto al gas. Paralelamente a la cascada de ciclones está prevista al menos una etapa de ciclón adicional que se alimentan de aire caliente procedente del refrigerador. Con respecto al flujo de harina, en una forma de realización preferible, estas etapas adicionales se encuentran centralmente dentro de la cascada de ciclones.
En formas de realización a modo de ejemplo fuera del alcance de la presente invención, el precalentador puede estar realizado como reactor de lecho fluidizado, especialmente en forma de una llamada capa fluidizada burbujeante.
De manera correspondiente, en la presente invención, en el paso de precalentamiento, la proporción de sólido suministrado con respecto al gas de escape se ajusta a más de 1,0 kg, preferentemente más de 1,3 kg de sólido por 1 kg de gas, de forma preferible a entre 1 kg/kg y 2 kg/kg de sólido con respecto al gas, de forma especialmente preferible a entre 1,3 kg/kg y 1,9 kg/kg de sólido con respecto al gas, o la instalación está configurada de manera correspondiente para ajustar en el precalentador una proporción de este tipo (cantidad cargada con respecto a flujo de gas de escape).
En diversas formas de realización, el calcinador corresponde sustancialmente al diseño clásico, siendo la proporción de sólido-gas notablemente más alta, y se producen localmente cargas de sólidos de más de 2 kg por kg de gas, por ejemplo, de 2 a 8 kg por kg gas. En el calcinador se transforma la mayor parte (más del 60 %, por ejemplo, aprox. 80 % del calor de combustible). Por la harina presente, a pesar de una concentración inicial de oxígeno de aprox. 75 %, existe una disipación de calor suficiente que impide un sobrecalentamiento. Si se debe quemar combustible sucedáneo de trozos gruesos (con longitudes de canto > 100 mm), dado el caso, debe preverse una zona inclinada con una mayor duración de permanencia para el combustible. Ejemplos de zonas inclinadas de este tipo son escalones de escalera, parrillas de avance, parrillas de retroceso etc.
De manera correspondiente, en algunas formas de realización de la presente invención, en el paso de calcinación, la proporción entre el sólido suministrado y el gas de escape se ajusta a más de 1,0 kg, preferentemente más de 1,3 kg de sólido por 1 kg de gas, de forma preferible de 1 kg/kg a 2 kg/kg de sólido con respecto al gas, de forma especialmente preferible de 1,3 kg/kg a 1,9 kg/kg de sólido con respecto al gas, o la instalación está configurada de manera correspondiente para ajustar en el calcinador una proporción de este tipo.
Una realización de la presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un aglutinante hidráulico, preferentemente clínker de cemento, a partir de al menos una materia de partida, que consta al menos de los pasos del precalentamiento del material de partida, la calcinación de la materia de partida, la combustión de la materia de partida calcinada con el objetivo de producir fases minerales hidráulicamente activas, la refrigeración del aglutinante hidráulico, y que se caracteriza por que los flujos de gas suministrados al calcinador se componen en total de más de 50 % en volumen (preferentemente más de 85 % en volumen) de oxígeno.
En formas de realización a modo de ejemplo fuera del alcance de la presente invención se pueden emplear los precalentadores habituales, es decir, precalentadores realizados con 1 línea (o 1 ramal). Habitualmente, los precalentadores de este tipo tienen varias etapas.
En formas de realización a modo de ejemplo fuera del alcance de la presente invención, los precalentadores de 1 línea presentan 5 etapas.
En formas de realización preferibles de la presente invención se emplean precalentadores que están realizados con 2 líneas (o 2 ramales).
En formas de realización preferibles de la presente invención, estos precalentadores de dos líneas presentan varias etapas, especialmente 3, 4 o 5 etapas. Lo más preferible son las cascadas de precalentador de 4 etapas o de 5 etapas.
En el marco de la presente invención, los términos “ramal” y “línea” se usan como sinónimos en relación con los precalentadores.
Los precalentadores empleados preferentemente en una forma de realización en el marco de la presente invención están realizados de forma análoga al procedimiento PASEC conocido (calcinador paralelo / secuencial) conocido. Esto significa que, en el marco de una realización preferible de la presente invención, un calcinador y varios ramales de precalentador, habitualmente un calcinador y dos ramales de precalentador, están dispuestos de tal forma que se cruzan tanto los flujos de material como los flujos de gas (en contracorriente) (dos ramales de precalentador se cruzan, pero están dispuestos de forma secuencial).
En otras formas de realización preferibles de la presente invención se usan calcinadores integrados. Esto significa que existe un flujo circulante de carbonato de calcio o de óxido de calcio. Esta forma de realización se aplica especialmente si el horno rotatorio tiene una matriz de gas de escape con concentraciones de CO2 tan bajas que el equipo para la separación de CO2 sería especialmente grande y/o costoso.
Una gran ventaja de la presente invención es que, por la renuncia a la recirculación de gas de escape, la instalación puede realizarse de forma más pequeña, lo que entraña inmensas ventajas técnicas y económicas.
En diversas formas de realización de la presente invención se realiza un suministro regulado de gas con el fin de la regulación de la temperatura en el calcinador. De esta manera, se puede controlar la formación de NOx. Igualmente, también es posible que el suministro regulado de gas se produzca con el fin de la regulación de la cantidad de gas al calcinador; alternativamente o adicionalmente a la regulación de temperatura.
En formas de realización preferibles de la presente invención, este suministro regulado de gas se realiza ya después del primer ciclón de separación. En otras variantes, el suministro regulado de gas puede realizarse alternativamente o adicionalmente al suministro después del primer ciclón de separación después de un ciclón posterior o incluso después del penúltimo ciclón de separación.
Una forma de realización de la presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de clínker de cemento hidráulico a partir de al menos una materia de partida, que comprende al menos los pasos del precalentamiento del materia de partida, la calcinación de la materia de partida precalentada, la combustión de la materia de partida calcinada con el fin de producir fases minerales hidráulicamente activas, la refrigeración del aglutinante hidráulico, y que se caracteriza porque el precalentamiento se efectúa en un precalentador ciclónico en el que la proporción entre el sólido suministrado y el gas de escape es mayor que 1 kg a 2 kg de sólido por 1 kg de gas, preferentemente 1,3 kg a 1,9 kg de sólido por kg de gas.
Una forma de realización de la presente invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de una instalación para la fabricación de clínker de cemento hidráulico, que se compone de al menos un precalentador ciclónico, un calcinador de flujo arrastrado, un horno rotatorio y un refrigerador de clínker, y que se caracteriza porque el calcinador de flujo arrastrado presenta una sección no vertical en la que se cargan combustibles bastos con más de 100 mm de longitud de canto (es decir, un tamaño no capaz de volar) sobre los que pasan los gases calientes dentro del calcinador.
Una forma de realización de la presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de clínker de cemento hidráulico a partir de al menos una materia de partida, que se compone de al menos los pasos del secado y la molienda de la materia cruda, el precalentamiento de la materia de partida, la calcinación de la materia de partida precalentada, la combustión de la materia de partida calcinada con el fin de producir fases minerales hidráulicamente activas, la refrigeración del aglutinante hidráulico, y que se caracteriza porque aire calienta procedente del refrigerador de clínker se suministra al menos en parte al precalentamiento y, a continuación, al secado y a la molienda, evitándose la mezcla con el gas de escape procedente del proceso de calcinación y de combustión.
En una forma de realización de la presente invención, el gas que contiene oxígeno es aire empobrecido en N2 , especialmente aire muy fuertemente empobrecido en N2.
En una forma de realización de la presente invención, el gas que contiene oxígeno es aire fuertemente enriquecido con O2.
En una forma de realización de la presente invención, el gas que contiene oxígeno es oxígeno (técnico) puro, siendo esta una forma de realización preferible de la presente invención.
En una forma de realización de la presente invención, el gas que contiene oxígeno no es una mezcla de O2/CO2. En una forma de realización de la presente invención, el flujo de gas suministrado no es gas recirculado.
En una forma de realización de la presente invención, el flujo de gas suministro no contiene gas recirculado.
En una forma de realización de la presente invención, el gas que contiene oxígeno no es aire o no es aire tratado o procesado. Es una forma de realización más preferible.
Hay que tener en cuenta que por el funcionamiento de la instalación con depresión posiblemente es aspirado aire en pequeña cantidad desde fuera. Pequeña cantidad significa en este caso menos de 10 % en volumen especialmente 1 % a 5 % en volumen. Este aire eventualmente aspirado desde fuera no se tiene en cuenta en la definición del gas que contiene oxígeno.
En el marco de la presente invención, en algunas formas de realización, la cantidad de gas de escape total generada por combustión y calcinación para el aglutinante (clínker de cemento) es de 0,50 Nm3/kg a 0,70 Nm3/kg de clínker. Un Nm3 de gas corresponde a un m3 de gas a una presión de 101,325 kPa a una temperatura de 273,15 K.
En el marco de la presente invención es posible obtener después del precalentador CO2 con un grado de pureza fuertemente elevado, de manera que el procesamiento subsiguiente es más fácil o es posible de forma más favorable en comparación con el estado de la técnica actual.
En algunas formas de realización de la presente invención, en una línea de precalentamiento puede estar dispuesto un carbonatador. Preferentemente, un carbonatador de este tipo se usa o se hace funcionar solo si los gases de escape que salen del horno, preferentemente un horno de tubo rotatorio, y se introducen en el ramal de precalentamiento presentan una matriz de gas de escape que encarecería innecesariamente un procesamiento económico del CO2. Una matriz de gas de escape de este tipo se caracteriza por que el gas de escape presenta un contenido inferior a 35 % en volumen de CO2 en el estado estándar seco (estado estándar seco significa que del gas de escape se extrae por cálculo la humedad).
En una primera forma de realización especial de la presente invención, el procedimiento puede designarse como un procedimiento que comprende un calcinador de oxicombustible separado con un horno de hogar convencional. La instalación para la realización del procedimiento comprende un calcinador para la calcinación de material, que por una parte está unido a un almacén de combustible y en el que, por otra parte, se puede introducir un gas que contiene oxígeno en el sentido de la presente invención, preferentemente oxígeno puro. En este contexto, este calcinador por lo tanto puede designarse como calcinador de oxicombustible. Este calcinador está unido a un primer precalentador para el precalentamiento de material. Los gases de escape procedentes del primer precalentador pueden evacuarse para el aprovechamiento del calor residual o el tratamiento del gas de escape, pudiendo conducirse entonces estos gases de escape a la separación de CO2 y la compresión de CO2. Desde allí, los gases por una parte se conducen a la chimenea y se dejan salir a la atmósfera (gas residual) y, por otra parte, se conducen al almacenaje de CO2 o al transporte de CO2 o a la reutilización. El primer precalentador (precalentador “izquierdo”) está unido al segundo precalentador (precalentador “derecho”), y el material, es decir, la harina cruda, se conduce solo en dirección hacia el segundo precalentador, pero no al revés. También del segundo precalentador se retira gas de escape y se reconduce a un tratamiento subsiguiente de gas de escape. Al segundo precalentador se conduce adicionalmente gas de escape caliente, procedente del horno de tubo rotatorio.
Tanto el primer precalentador como el segundo precalentador están unidos a un silo de harina cruda, por el que la harina cruda es cargada en los dos precalentadores.
El flujo de material de la harina cruda partiendo del silo de harina cruda pasando por los dos precalentadores y el calcinador sigue las secuencias conocidas del estado de la técnica. Desde el calcinador, la harina cruda se conduce entonces al horno, especialmente un horno de tubo rotatorio. Los gases de escape de este horno pueden conducirse al segundo precalentador.
El horno (de tubo rotatorio) habitualmente está provisto de un almacén de combustible y un refrigerador para el clínker que sale del horno. También desde el refrigerador, el gas de escape puede conducirse a un aprovechamiento de calor residual o un tratamiento de gas de escape. El clínker que sale del refrigerador puede conducirse entonces a un silo de clínker. Un circuito de este tipo o una secuencia de procedimiento de este tipo, como se acaban de describir, están representados por ejemplo también en la figura 1.
Una segunda forma de realización especial de la presente invención corresponde en amplias partes a la primera forma de realización especial que se acaba de describir.
En esta segunda forma de realización especial, adicionalmente está previsto que el gas que contiene oxígeno, o el oxígeno, se precalienta antes del suministro al calcinador de oxicombustible. Además, en una forma de realización de este tipo puede estar previsto que también en el aprovechamiento de calor residual o el tratamiento de gas de escape se coutilice gas que contiene oxígeno, precalentado de manera correspondiente, u oxígeno precalentado de manera correspondiente.
Además, difiriendo de la primera forma de realización especial que se acaba de describir, está prevista la posibilidad de que en diferentes variantes, entre el primer precalentador (precalentador “izquierdo”) y el segundo precalentador (precalentador “derecho”) puede producirse un cruce de flujos de material de forma análoga al procedimiento PASEC conocido. Durante la carga de la harina cruda en el segundo precalentador, al que adicionalmente se suministra gas de escape caliente procedente del horno (de tubo rotatorio), el material puede secarse y precalentarse en este segundo precalentador. Una ventaja es que se necesita menos energía para la condensación de agua en el procesamiento de CO2.
Un circuito de este tipo o una secuencia de procedimiento de este tipo, como se acaban de describir, están representados por ejemplo también en la figura 2.
En una tercera forma de realización especial de la presente invención, el procedimiento puede describirse como un procedimiento que comprende un calcinador de oxicombustible separado con un horno de hogar convencional y con una reducción parcial de CO2 en el ramal derecho del precalentador (es decir, el ramal de precalentador al que se suministra gas de escape procedente del horno, especialmente un horno de tubo rotatorio). En esta forma de realización, en la zona del carbonatador que se encuentra en el ramal derecho del precalentador se encuentra un refrigerador; con este refrigerador se ajusta la temperatura de carbonatación.
También en esta forma de realización, la estructura básica fundamental es conocida por el experto. A diferencia de la forma de realización descrita en primer lugar, en lugar de un segundo precalentador (precalentador “derecho”) ahora está dispuesto un ramal de precalentador, compuesto por un segundo precalentador que está dispuesto arriba y un tercer precalentador que está dispuesto abajo, entre los que está dispuesto un carbonatador. En esta configuración, se produce un intercambio de materia entre el primer precalentador y el segundo precalentador (en ambos sentidos) así como entre el primer precalentador y el tercer precalentador (igualmente en ambos sentidos). Además, el material que sale del calcinador de oxicombustible se divide en una parte que se conduce al horno, especialmente un horno de tubo rotatorio, y una segunda parte que se conduce al carbonatador.
Un circuito de este tipo o una secuencia de procedimiento de este tipo, como se acaban de describir, están representados por ejemplo también en la figura 3.
En una cuarta forma de realización especial de la presente invención, el procedimiento puede describirse como un procedimiento que comprende un calcinador de oxicombustible separado con un horno de hogar convencional y con una reducción parcial de CO2 en el ramal derecho del precalentador (es decir, el ramal de precalentador al que se suministra gas de escape procedente del horno, especialmente un horno de tubo rotatorio). En esta variante, en la zona de carbonatador que se encuentra en el ramal derecho del precalentador no se encuentra ningún refrigerador para el ajuste de la temperatura de carbonatación.
Esta forma de realización se diferencia de la tercera forma de realización especial que se acaba de describir, en que solamente se produce una carga de material del silo de harina cruda al segundo precalentador que está dispuesto arriba (el precalentador “derecho”), pero no al primer precalentador. Un intercambio de material entre los dos ramales de precalentador (primer precalentador en un lado (el lado izquierdo) y segundo precalentador, carbonatador y tercer precalentador en el otro lado (el lado derecho)) se produce solo partiendo del tercer precalentador, que está dispuesto abajo, al primer precalentador.
Un circuito de este tipo o una secuencia de procedimiento de este tipo, como se acaban de describir, están representados por ejemplo también en la figura 4.
Hay que tener en cuenta que en la descripción de estas cuatro formas de realización especiales que se acaban de representar, evidentemente no están representadas todas las características realizadas, sino que el procedimiento y la estructura de la instalación están representados de manera correspondientemente simplificada, como resulta evidente para el experto.
En formas de realización especiales de la presente invención no se conduce aire del horno rotatorio al calcinador. En otras formas de realización especiales de la presente invención, los primeros y segundos (y, dado el caso, más) precalentadores o ramales de precalentador no son independientes entre sí. Estas formas de realización especiales pueden combinarse explícitamente con las demás formas de realización mencionadas, especialmente con las formas de realización designadas por I a XVIII.
Las ventajas de la presente invención resulta, entre otros, de los siguientes aspectos: dado que el horno y el precalentador se proyectan siempre según la cantidad de gas, la ventaja en caso de suprimir el nitrógeno de la mezcla consiste en que las nuevas instalaciones pueden estar realizadas de forma notablemente más pequeña y por tanto resultan considerablemente más económicas, o en caso de la adaptación de instalaciones existentes, estas pueden explotarse con una capacidad notablemente mayor.
Un aspecto ventajoso de la presente invención resulta por la introducción de un gas que contiene oxígeno, con un alto contenido en oxígeno, u oxígeno puro en el calcinador y el hecho de que no hay ninguna recirculación de los gases de precalentador (gases portadores) porque de manera correspondiente se reducen considerablemente las cantidades de gas en el calcinador y en el precalentador siguiente.
Esto permite un dimensionamiento considerablemente más pequeño del calcinador y del precalentador siguiente o de los precalentadores siguientes. Esta reducción del tamaño de la instalación va acompañada de una reducción de las superficies que emiten calor al entorno. Esto reduce por una parte las pérdidas de calor de los grupos, pero también la cantidad de aire falso que entra específicamente, y por tanto, aumenta la eficiencia de energía térmica de la instalación. Además, por la considerable reducción del flujo de gas que ha se ser transportado se consigue un considerable ahorro en el consumo de energía eléctrica necesario.
La reducción de la cantidad de gas conduce automáticamente a un aumento de la carga de sólidos en la fase de gas (véase arriba), teniendo que tenerse en consideración este hecho tanto en el calcinador como en los conductos ascendentes de los ciclones de precalentador. Aquí se prevén unas velocidades de gas que aseguran un transporte suficiente de las partículas (partículas de harina cruda) en la fase de gas. A medida que disminuye el diámetro de los conductos aumenta el número de Froude que es un indicador esencial para la capacidad de la fase de gas de transportar sólidos. En el caso de grandes diámetros de conductos, en caso de grandes cargas de sólidos se puede elevar adicionalmente la velocidad de gas, a fin de garantizar la capacidad de soporte de la fase de gas para el sólido. Alternativamente, en el marco de la presente invención, pueden realizarse varios sistemas conectados en paralelo (para reducir el diámetro de tubo) o una reconducción parcial de gases, especialmente en la zona del calcinador. Una reconducción parcial controlada o regulada de gas de escape del calcinador (después del separador ciclónico) puede resultar especialmente ventajosa para reducir picos de temperatura y por tanto emisiones de contaminantes como por ejemplo NOx térmico (el nitrógeno procede del combustible) o compensar la combustión de combustibles con un valor calorífico inestable.
Básicamente, si se desea, se puede ajustar un aumento global de la velocidad y, dado el caso, puede acoplarse a piezas instaladas que produzcan un aumento local de la velocidad y/o una dispersión eficaz del sólido. Aunque la presente invención se representa sin circulación de gas de humo, en diversas variantes de la presente invención es posible combinar las medidas según la invención con una circulación (interna) de gas de humo.
Las distintas configuraciones, formas de realización y variantes de la presente invención por ejemplo de las distintas reivindicaciones, pero sin limitación a estas, pueden combinarse a discreción entre sí, siempre que dichas combinaciones no sean contradictorias.
A continuación, la presente invención se explica en detalle haciendo referencia a los dibujos. Los dibujos no suponen ninguna limitación y no son a escala real. Además, los dibujos no contienen todas las características que presentan las instalaciones habituales, sino que están reducidos a las características esenciales para la presente invención y su comprensión.
Descripción de las figuras:
En las figuras, las líneas (flechas) discontinuas designan una transferencia de gas y las líneas (flechas) continuas designan una transferencia de material o de materia.
La figura 1 muestra un diagrama de flujo de un procedimiento basado en la tecnología de oxicombustible, en el que el gas caliente que sale del horno se suministra al precalentador 2 que a su vez recibe material del precalentador 1.
La figura 2 muestra un diagrama de flujo de un procedimiento basado en la tecnología de oxicombustible, en el que, de manera similar a la figura 1, se conduce aire de escape del horno al precalentador 2. A diferencia de la figura 1, sin embargo, entre el precalentador 1 y el precalentador 2 se produce un intercambio de material. En particular, allí se produce un cruce de flujos de material de forma análoga al procedimiento PASEC. En principio, igualmente es posible conducir los gases de escape del horno al precalentador 1, pero la carga en el precalentador 2 tiene la ventaja de que entonces es posible secar a la derecha, es decir que se necesita menos energía para la condensación de agua en el procesamiento de CO2.
La figura 3 muestra un diagrama de flujo de un procedimiento basado en la tecnología de oxicombustible, en el que los gases de escape calientes del horno de combustión se cargan en el precalentador 3 y después sigue fluyendo, a través del carbonatador, al precalentador 2. De esta manera, se consigue una reducción parcial de CO2 en el ramal derecho. En el ramal derecho está dispuesto además un refrigerador en la zona del carbonatador.
La figura 4 muestra un diagrama de flujo de un procedimiento basado en la tecnología de oxicombustible, en el que se procede de manera similar al procedimiento según la figura 3, pero con la diferencia de que en la zona del carbonatador no existe ningún refrigerador.
La figura 5 muestra un dispositivo en el que al horno rotatorio se suministra un gas que contiene oxígeno; este dispositivo puede combinarse con la presente invención. La figura 5 ilustra un refrigerador (refrigerador de clínker) K que está dividido en cinco zonas de refrigeración K1 a K5 distintas. A través de los diferentes sopladores G se suministra de manera correspondiente gas. A través de los sopladores G asignados a las zonas K3 a K5 se suministra aire refrigerante para el clínker, pero no se suministra aire de combustión al horno. A través del soplador asignado a la zona K1 se suministra el gas A que contiene oxígeno y que se conduce como aire de combustión al horno. A través del soplador asignado a la zona K2 se suministra gas de sellado B. Este gas de sellado puede componerse por ejemplo de 85 por ciento en volumen o más de dióxido de carbono, siendo el resto gas inerte, o componerse por ejemplo de 85 por ciento en volumen o más de oxígeno, siendo el resto un gas inerte. Gas inerte se refiere preferentemente a componentes como vapor de agua, argón etc. En ambos casos, el gas B sirve de gas de sellado para la estanqueización de la zona de oxígeno con respecto a la zona de aire del refrigerador. Además, en la figura 1 está representado un separador de CO2 Ta que funciona mediante la carga del gas de sellado o que está configurado en forma de un separador de gas mecánico.
Lista de signos de referencia:
K Refrigerador (enfriador de clínker)
TA Equipo de separación de gas con gas de sellado (separador de CO2 (gas de sellado)) o equipo de separación de gas mecánico o equipo de separación de gas mecánico en combinación gas de sellado (separador de CO2 (mecánico o combinación mecánico / gas de sellado))
G Soplador
K1 Zona de refrigeración 1 (primera zona de refrigeración)
K2 Zona de refrigeración 2 (segunda zona de refrigeración)
K3 Zona de refrigeración 3 (tercera zona de refrigeración)
K4 Zona de refrigeración 3 (cuarta zona de refrigeración)
K5 Zona de refrigeración 5 (quinta zona de refrigeración)
A Gas que contiene oxígeno
B Gas de sellado
hV Aire de combustión caliente
Al Aire de escape
1 Chimenea / atmósfera (gas residual)
2 Transporte / almacenaje / reutilización de CO2
3 Separación de CO2 y compresión
4 Tratamiento de gas de escape (procedente de precalentador)
5 Tratamiento de gas de escape (procedente de refrigerador)
6 Aprovechamiento de calor residual / producción de electricidad
7 Precalentador 1 (precalentamiento de material)
8 Precalentador 2 (precalentamiento de material)
9 Precalentador 3 (precalentamiento de material)
10 Carbonatador (con refrigeración)
11 Carbonatador (sin refrigeración)
12 Calcinador de oxicombustible (calcinación de material)
13 Almacén de combustible (para el calcinador)
14 Almacén de combustible (para el horno)
15 Gas que contiene oxígeno / oxígeno
16 Silo de harina cruda
17 Silo de clínker
18 Aprovechamiento de calor / tratamiento de gas de escape (procedente de precalentador 2)
19 Horno (horno de tubo rotatorio)
20 Refrigerador (refrigerador de clínker)
21 Aprovechamiento de calor residual / tratamiento de gas de escape (procedente de precalentador 1 o precalentador 1 y precalentamiento de gas que contiene oxígeno / oxígeno)
22 Precalentamiento gas que contiene oxígeno / oxígeno
23 Aprovechamiento de calor residual / tratamiento de gas de escape (procedente de refrigerador (refrigerador de clínker))

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para la fabricación de clínker de cemento, que comprende los pasos:
a) precalentamiento del material de partida a la temperatura de calcinación,
b) calcinación de la materia de partida precalentada,
c) combustión de la materia de partida calcinada en un horno rotatorio (19),
d) refrigeración del clínker de cemento,
e) suministro de un gas que contiene oxígeno, que presenta una parte de nitrógeno del 15 % en volumen o menos y una parte de oxígeno del 50 % en volumen o más, al
i) calcinador (12),
en donde
- para la calcinación, no se suministran gases desde el horno rotatorio (19),
- para el precalentamiento se emplean precalentadores ciclónicos (7, 8, 9), cuyos ciclones individuales están unidos entre sí en cascada, utilizándose al menos un primer precalentador y un segundo precalentador,
- entre los precalentadores ciclónicos (7, 8, 9) individuales es posible una transferencia de material y/o de gas, siendo posible la transferencia de material y/o de gas entre la primera sección de precalentador y la segunda sección de precalentador, y
- no se produce ninguna recirculación de los gases de escape de precalentador, y caracterizado por que en el paso a), la proporción de sólido suministrado con respecto al gas de escape se ajusta a 1,3 kg hasta 1,9 kg de sólido por cada 1 kg de gas, en donde entre los precalentadores de un precalentador ciclónico (7, 8, 9) de múltiples líneas se realiza un cruce de flujos de harina después de cada etapa, pero ningún cruce de los flujos de gas.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el paso e) comprende adicionalmente ii) el suministro al horno rotatorio (19) de gas que contiene oxígeno.
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que se emplean precalentadores ciclónicos (7, 8, 9) de dos líneas, con dos a seis etapas, preferentemente cinco etapas.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el precalentamiento se realiza con la participación de al menos un carbonatador (10, 11).
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que un precalentador, que presenta un carbonatador (10, 11), de una segunda línea de precalentador, se alimenta de gases de escape procedentes del horno rotatorio (19), presentando los gases de escape una reducida parte de CO2 inferior al 35 % en estado estándar seco.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 o 5, caracterizado por que la temperatura de carbonatación se ajusta por medio de un carbonatador (10, 11) con refrigerador.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que en el paso b) la proporción de sólido suministrado con respecto al gas de escape se ajusta a más de 1,0 kg, preferentemente a más de 1,3 kg de sólido por 1 kg de gas, de forma preferible a entre 1 kg/kg y 2 kg/kg de sólido con respecto al gas, de forma especialmente preferible a entre 1,3 kg/kg y 1,9 kg/kg de sólido con respecto al gas.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que en el calcinador (12), que preferentemente es un calcinador de flujo arrastrado que presenta una sección no vertical, se cargan combustibles bastos con una longitud de canto de 70 mm o más, preferentemente de 100 mm o más, de tal forma que sobre los mismos pasan los gases calientes en el calcinador (12).
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que el gas:
i) contiene el 75 % en volumen o más de oxígeno, preferentemente el 85 % en volumen o más, el 90 % en volumen o más, el 95 % en volumen o más, el 98 % en volumen o más o el 99 % en volumen o más, o ii) contiene el 10 % en volumen o menos de nitrógeno, preferentemente el 8 % en volumen o menos, el 6 % en volumen o menos, el 4 % en volumen o menos, o nitrógeno por debajo del límite detectable, o
iii) contiene el 75 % en volumen o más de oxígeno, preferentemente el 85 % en volumen o más, el 90 % en volumen o más, el 95 % en volumen o más, el 98 % en volumen o más o el 99 % en volumen o más, y el 10 % en volumen o menos de nitrógeno, preferentemente el 8 % en volumen o menos, el 6 % en volumen o menos, el 4 % en volumen o menos, o nitrógeno por debajo del límite detectable
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que las cantidades de gas que contiene oxígeno y de combustible, añadidas de forma dosificada al calcinador (12), se regulan en función de la temperatura de calcinación y de la temperatura en el precalentador.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que adicionalmente se realiza una recirculación de los gases de escape del calcinador.
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