ES3045007T3 - Method for cleaning cement kilns - Google Patents

Abstract

La invención describe un método de limpieza de hornos de cemento que comprende los siguientes pasos del proceso: a) reducir la temperatura dentro de un horno de cemento a un rango de temperatura entre 300 °C y 600 °C, b) abrir una primera abertura del horno de cemento, que está dispuesta en el punto más alto posible en relación con la altura total del horno de cemento, c) insertar un cabezal de boquilla de una herramienta de limpieza por chorro de agua, en donde el cabezal de la boquilla está conectado a través de una línea a una bomba de alta presión, tiene al menos una boquilla que se mueve alrededor de un eje vertical durante el funcionamiento y, por lo tanto, descarga un chorro de agua a alta presión, d) posicionar el cabezal de la boquilla dentro del horno de cemento desde una primera posición de manera que el chorro de agua descargado durante el funcionamiento del cabezal de la boquilla golpee contaminantes en una pared interna del horno de cemento, e) operar la herramienta de limpieza por chorro de agua, f) opcionalmente mover el cabezal de la boquilla a una segunda posición ubicada debajo de la primera posición y operar la herramienta de limpieza por chorro de agua en esta segunda posición, g) opcionalmente repetir el paso del proceso f) moviendo el cabezal de la boquilla a otras posiciones, h) Retirar el cabezal de la boquilla del horno de cemento y cierre de la primera abertura. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0003] Procedimiento para la limpieza de hornos de cemento

[0005] La invención se refiere a un procedimiento de limpieza de hornos de cemento. Los hornos de cemento suelen estar diseñados como hornos rotatorios u hornos tubulares rotatorios y sirven como hornos para la producción de clínker de cemento en el contexto de la producción de cemento.

[0007] Actualmente, los nuevos sistemas de hornos para plantas de cemento generalmente tienen hornos de precalentamiento ciclónico con un calcinador, una línea de aire terciario y un enfriador de parrilla.

[0009] Los precalentadores ciclónicos están constituidos generalmente por cuatro a seis etapas de cámara ciclónica o de vórtice, que están dispuestas una encima de otra en torres de hasta 100 m de altura. Durante el funcionamiento, el gas de escape del propio horno fluye a través de la torre de abajo a arriba.

[0011] La denominada harina bruta se añade en la etapa superior y se calienta hasta la temperatura del gas mientras está suspendida en el gas de escape que fluye a contracorriente. En las etapas ciclónicas se separa del gas y se deposita en la etapa inferior. El proceso se repite en cada etapa a temperaturas en cada caso más altas, en donde la piedra caliza contenida en la harina bruta (carbonato de calcio CaCO3) está parcialmente desacidificado. El gas de escape abandona el precalentador con una temperatura de 280 °C a 350 °C.

[0013] Los hornos rotativos son tubos revestidos de ladrillos refractarios con diámetros de hasta aproximadamente 6 m, que giran entre 1,3 y 3,5 revoluciones por minuto. Debido al movimiento de rotación y a la inclinación del eje del horno de 3° a 4°, el material de cocción se mueve desde la entrada del horno hacia el quemador instalado en la salida del horno. El material de cocción alcanza temperaturas de aproximadamente 1450 °C después de un tiempo de residencia de 10 min a 20 min en la zona de sinterización y a este respecto comienza a fundirse (sinterización) al menos en parte, con lo que se forman las llamadas fases de clínker a partir de los materiales de partida. A la salida del horno se conecta un enfriador de clínker o de parrilla.

[0015] Todo el proceso provoca con el tiempo una importante contaminación, en particular la formación de grumos en las paredes internas del horno de cemento. A largo plazo, esto provoca una menor eficiencia del horno de cemento e incluso fallos de funcionamiento y tiempos de inactividad. Por este motivo, el interior de los hornos de cemento se limpia periódicamente. El personal de limpieza ingresa al interior del horno de cemento a través de uno o más pozos de registro y limpia las paredes interiores y los componentes a mano o utilizando un método de minería. Este proceso lleva varios días para un horno de cemento de tamaño medio, generalmente por ejemplo 10 turnos, y es extremadamente exigente físicamente.

[0017] Además, es necesario enfriar previamente el horno de cemento de manera correspondiente, lo que también puede tardar hasta 24 horas. De manera correspondiente a esto, los costes de limpieza son extremadamente elevados debido a los requisitos de personal y al tiempo de inactividad del horno de cemento.

[0019] El documento chino CN 108662600 A describe un procedimiento que se lleva a cabo esencialmente en minería, en el que personal de limpieza equipado con ropa resistente al fuego retira las acumulaciones y costras que se han formado con un tipo de lanza en el lugar preciso del horno de cemento. Para ello es necesario determinar de antemano dónde se encuentran las acumulaciones mediante una cámara infrarroja.

[0021] Por lo tanto, el objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento que evite las desventajas mencionadas anteriormente del estado de la técnica. La limpieza debe realizarse con menos esfuerzo físico para el personal de limpieza y el tiempo de inactividad del horno de cemento debe reducirse en comparación con el procedimiento de limpieza actual.

[0023] Este objetivo se resuelve mediante un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1. El procedimiento de acuerdo con la invención presenta según esto las siguientes etapas de procedimiento:

[0025] a) reducir la temperatura en el interior de un horno de cemento hasta un intervalo de temperatura entre 300 °C y 600 °C,

[0026] b) abrir una primera abertura del horno de cemento, que está dispuesta en el punto más alto posible con respecto a una altura total del horno de cemento,

[0027] c) introducir un cabezal de boquilla de una herramienta de limpieza con chorro de agua a través de la primera abertura, en donde el cabezal de boquilla

[0029] - está conectado a una bomba de alta presión a través de una tubería,

[0030] - presenta al menos una boquilla que se mueve alrededor de un eje vertical durante el funcionamiento y a este respecto descarga un chorro de agua a alta presión,

[0032] d) posicionar el cabezal de boquilla en el interior del horno de cemento desde una primera posición de tal manera que el chorro de agua descargado durante el funcionamiento del cabezal de boquilla choque contra las suciedades en una pared interior del horno de cemento,

[0033] e) hacer funcionar la herramienta de limpieza con chorro de agua,

[0034] f) mover opcionalmente el cabezal de boquilla a una segunda posición, que se encuentra por debajo de la primera posición y hacer funcionar la herramienta de limpieza con chorro de agua en esta segunda posición, g) repetir opcionalmente la etapa de procedimiento f) moviendo el cabezal de boquilla a otras posiciones, h) retirar el cabezal de boquilla a través de la primera abertura del horno de cemento y cerrar la primera abertura,

[0035] en donde la limpieza de la pared interior del horno de cemento (20) se realiza de forma autónoma y exclusivamente mediante el cabezal de boquilla (40) de la herramienta de limpieza con chorro de agua (38).

[0037] Una ventaja esencial de la invención consiste en que el procedimiento de limpieza puede realizarse en un tiempo significativamente más corto. No es necesario que las personas deban entrar en el horno de cemento. No son necesarias actividades extenuantes y/o incluso peligrosas.

[0039] La invención se basa esencialmente en la idea de no limpiar el horno de cemento a mano, es decir, con métodos de minería, sino usar un procedimiento de limpieza en gran medida automatizado. Mediante la introducción de un cabezal de boquilla a través de una abertura lo más alta posible, es posible limpiar la pared interior del horno de cemento y otros componentes internos mediante un chorro de agua descargado desde el cabezal de boquilla. La abertura necesaria para ello en el horno de cemento ya existe o puede crearse para fines de limpieza.

[0041] El cabezal de boquilla se lleva a través de la abertura hacia el interior del horno de cemento hasta una primera posición determinada y se hace funcionar allí durante un período de tiempo apropiado. Este período de tiempo depende del grado de suciedad y puede ascender, por ejemplo, a entre 5 minutos y 15 minutos.

[0043] El chorro de agua descargado a través de las boquillas del cabezal de boquilla choca contra las suciedades y las elimina de los componentes internos o de la pared interior del horno de cemento. Las suciedades caen a este respecto debido a la gravedad y pueden mezclarse con el producto que se va a producir después del proceso de limpieza.

[0044] Se ha mostrado que para un horno de cemento promedio, se puede utilizar una bomba de alta presión para bombear el agua, que genera aproximadamente 100.000 kPa (1000 bar) de presión y bombea aproximadamente 200-250 l de agua por minuto. El agua se alimenta al cabezal de boquilla a través de una tubería de alta presión o tubo flexible de alta presión, que luego descarga ésta a través de las boquillas. Como alternativa, también pueden utilizarse bombas de alta presión con mayor rendimiento o mayor caudal. Dependiendo de la suciedad también son concebibles menores rendimientos.

[0046] Como cabezal de boquilla es adecuado en particular un cabezal de boquilla que no sólo presenta una única boquilla que puede girar alrededor de un eje vertical, sino que también está equipado con al menos una boquilla adicional o incluso varias boquillas. En una variante de realización preferida, todo el cabezal de boquilla gira alrededor de un eje vertical, sin embargo también es concebible que sólo las boquillas giren alrededor del eje vertical.

[0048] En una variante de realización especialmente ventajosa, las boquillas o el cabezal de boquilla giran no sólo alrededor de un eje vertical, sino también alrededor de un eje horizontal. Esto es en particular ventajoso cuando es necesario limpiar componentes en el interior del horno de cemento, que presentan una extensión horizontal. Estos componentes se pueden limpiar luego, por así decirlo, desde arriba y desde abajo. Para ello, las boquillas están montadas de forma giratoria en el cabezal de boquilla.

[0050] El cabezal de boquilla puede estar equipado con boquillas que se mueven en cada caso solo alrededor del eje vertical o del eje horizontal, sin embargo también es posible un diseño en el que cada una de las boquillas se mueve alrededor tanto del eje vertical como del eje horizontal.

[0052] Ventajosamente, las boquillas son accionadas por el chorro de agua descargado. Como alternativa, también es posible una realización en la que las boquillas se ponen en movimiento independientemente del chorro de agua mediante un accionamiento adicional.

[0054] El cabezal de boquilla puede colgarse exclusivamente del tubo flexible, sin embargo también puede proporcionarse un cable de acero adicional o una cadena correspondiente. También es concebible una cuerda o una cadena hecha de material plástico.

[0056] Después de que el cabezal de boquilla haya estado funcionando en su primera posición durante un cierto período de tiempo, se baja dentro del horno de cemento y se mueve a una segunda posición. Allí se inicia de nuevo el proceso de limpieza para poder limpiar la siguiente sección del horno de cemento. En principio, el acceso al horno de cemento se realiza de arriba abajo. Pueden seguir otras posiciones, a las que pueda llevarse el cabezal de boquilla para la limpieza.

[0058] Debido al diseño en ángulo de un horno de cemento, puede ser ventajoso crear aberturas adicionales en el horno de cemento a través de las cuales pueda insertarse el cabezal de carcasa. Después de que el cabezal de boquilla se haya introducido a través de la primera abertura y haya pasado a través del horno de cemento de arriba abajo, el cabezal de boquilla se extrae nuevamente a través de la primera abertura y se inicia un segundo proceso de limpieza a través de una segunda abertura. Dependiendo del diseño del horno de cemento, pueden proporcionarse aberturas adicionales para que se puedan realizar también otros procesos de limpieza.

[0060] La limpieza se realiza desde el punto más alto, que generalmente se encuentra aproximadamente en 100 m, hasta la posición más baja, que está dispuesta a una altura de aproximadamente 20 m.

[0062] Una ventaja esencial de la invención consiste en que no es necesario enfriar completamente el horno de cemento antes del proceso de limpieza. Por el contrario, es ventajoso mantener una temperatura de aproximadamente 300 °C a 600 °C dentro del horno de cemento durante todo el proceso de limpieza. Mediante esto se garantiza que el agua introducida se evapore durante el proceso de limpieza y no caiga como agua y tenga que drenarse. Dado que en el interior del horno de cemento no deben trabajar personas, es fácil que se alcancen temperaturas tan altas.

[0064] Por ejemplo, la tubería que conecta el cabezal de boquilla con la bomba de alta presión tiene una resistencia a la presión de hasta 180.000 kPa (1800 bar). Los tubos flexibles DN 20 con un diámetro interior de 33 mm han demostrado ser especialmente ventajosos.

[0066] De acuerdo con la invención, el horno de cemento puede inspeccionarse visualmente después del proceso de limpieza. En una variante de realización especialmente sencilla, la inspección se realiza mediante espejos con los que puede visualizarse el interior del horno de cemento. Como alternativa, también es posible comprobar el éxito de la limpieza mediante un procedimiento de obtención de imágenes, por ejemplo, con una cámara de fotos o de vídeo giratoria o de 360° que se baja o se mueve hacia arriba dentro del horno de cemento.

[0068] La invención se describe con más detalle mediante las siguientes figuras. Las figuras deben ilustrar únicamente la invención y no deben entenderse como limitativas de la misma. En particular, se trata únicamente de representaciones esquemáticas; las escalas o los detalles pueden diferir de la realidad. Muestran:

[0070] Figura 1: un diagrama esquemático de un horno de cemento,

[0071] Figura 2: un diagrama esquemático de una herramienta de limpieza con chorro de agua.

[0073] La figura 1 muestra la estructura de un horno de cemento 20 convencional, que comprende un horno rotatorio 22 como componente central. La harina bruta (no mostrada) se introduce desde arriba en un precalentador ciclónico 24, que presenta varias etapas de cámara ciclónica o de vórtice 26. En dirección opuesta, es decir de abajo hacia arriba, el gas de escape fluye a través del horno de cemento 20, de manera que se calienta el petróleo bruto hasta la temperatura deseada. En las etapas ciclónicas 26 se separa entonces del gas y se deposita en la etapa inferior.

[0075] En un calcinador 28 se realiza la escisión casi completa (calcinación). La harina calcinada abandona el calcinador 28 y se alimenta junto con los gases de escape de combustión del calcinador a la última etapa del precalentador; en esta etapa, la harina se separa de los gases y cae nuevamente al horno rotatorio 22. También es visible una tubería de aire terciario 30 que conduce a un quemador 32. En el quemador 32 se producen o queman clínkeres de cemento no mostrados. Para este fin se ha previsto además un enfriador 34.

[0077] Puramente a modo de ejemplo se muestran simbólicamente unas aberturas 36, a través de las cuales se puede introducir una herramienta de limpieza con chorro de agua 38 en el interior del horno de cemento 20. Una primera abertura 36--1 se encuentra en el punto más alto del horno de cemento 20, una segunda abertura 36-2 en una posición más baja. Las aberturas 36 están dispuestas de tal manera que el horno de cemento 20 se puede limpiar de arriba abajo con un cabezal de boquilla 40.

[0079] La figura 2 muestra una herramienta de limpieza con chorro de agua 38 en un diagrama esquemático simplificado. Puede distinguirse una bomba de alta presión 42, que está conectada al cabezal de boquilla 40 a través de una tubería 44 a modo de tubo flexible.

[0081] En el ejemplo de realización mostrado, el cabezal de boquilla 40 presenta dos boquillas 56 que son móviles o giratorias alrededor de un eje vertical Z-Z y un eje horizontal X-X, indicados por las flechas. Ventajosamente, el accionamiento de las boquillas se realiza mediante los chorros de agua 48 en cada caso descargados. El movimiento puede realizarse a este respecto de manera controlada o de manera caótica.

[0083] También se muestra un cable 50 opcional, preferiblemente un cable de acero. En este punto, el cabezal de boquilla 40 puede bajarse al interior del horno de cemento 20. El cable 50 está fijado al cabezal de boquilla a través de una articulación giratoria 51, en donde la articulación giratoria 51 permite un giro del cabezal de boquilla 40 alrededor del eje vertical Z-Z. El cable 50 puede estar conectado igualmente a la bomba de alta presión 42 como se muestra, sin embargo también puede fijarse de forma exclusiva o adicional a componentes externos del horno de cemento 20, en particular también puede enrollarse en un cabrestante de cable.

[0084] La invención no está limitada al ejemplo de realización mostrado, sino que también comprende otras características y aspectos técnicos relevantes relacionados con la invención.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de limpieza de horno de cemento, que presenta las siguientes etapas de procedimiento:

a) reducir la temperatura en el interior de un horno de cemento (20) hasta un intervalo de temperatura entre 300 °C y 600 °C,

b) abrir una primera abertura (36-1) del horno de cemento (20), que está dispuesta en el punto más alto posible con respecto a una altura total del horno de cemento (20),

c) introducir un cabezal de boquilla (40) de una herramienta de limpieza con chorro de agua (38) a través de la primera abertura (36-1), en donde el cabezal de boquilla (40)

- está conectado a una bomba de alta presión (42) a través de una tubería (44),

- presenta al menos una boquilla (56) que se mueve alrededor de un eje vertical (Z-Z) durante el funcionamiento y que descarga un chorro de agua (48) a alta presión,

d) posicionar el cabezal de boquilla (40) en el interior del horno de cemento (20) desde una primera posición (A) de tal manera que el chorro de agua (48) descargado durante el funcionamiento del cabezal de boquilla (40) choque contra las suciedades en una pared interior del horno de cemento (20),

e) hacer funcionar la herramienta de limpieza con chorro de agua (38),

f) mover opcionalmente el cabezal de boquilla (40) a una segunda posición (B), que se encuentra por debajo de la primera posición (A) y hacer funcionar la herramienta de limpieza con chorro de agua (38) en esta segunda posición,

g) repetir opcionalmente la etapa de procedimiento f) moviendo el cabezal de boquilla (40) a otras posiciones (C1, C2...),

h) retirar el cabezal de boquilla (40) del horno de cemento (20) a través de la primera abertura (36-1) y cerrar la primera abertura (36-1),

en donde la limpieza de la pared interior del horno de cemento (20) se realiza de forma autónoma y exclusivamente mediante el cabezal de boquilla (40) de la herramienta de limpieza con chorro de agua (38).

2. Procedimiento de limpieza de horno de cemento según la reivindicación 1, caracterizado por repetir el procedimiento según la reivindicación 1 introduciendo el cabezal de boquilla (40) a través de una segunda y dado el caso una abertura adicional (36-2) en el horno de cemento (20), en donde las aberturas (36-2, 36-3...) utilizadas a continuación están dispuestas una debajo de la otra, de modo que el horno de cemento (20) se limpia de arriba abajo.

3. Procedimiento de limpieza de horno de cemento según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado por que la boquilla (56) se mueve también alrededor de un eje horizontal (X-X).

4. Procedimiento de limpieza de horno de cemento según la reivindicación 2, caracterizado por que la boquilla (56) se mueve de manera caótica alrededor del eje vertical (Z-Z) y alrededor de un eje horizontal (X-X).

5. Procedimiento de limpieza de horno de cemento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el movimiento de la boquilla (56) se genera mediante el chorro de agua descargado.

6. Procedimiento de limpieza de horno de cemento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el intervalo de temperatura entre 300 °C y 600 °C se mantiene durante todo el proceso de limpieza.

7. Procedimiento de limpieza de horno de cemento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que se usan al mismo tiempo dos o más cabezales de boquilla (40).

8. Procedimiento de limpieza de horno de cemento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que después de la limpieza del horno de cemento (20) se realiza una inspección visual.

9. Procedimiento de limpieza de horno de cemento según la reivindicación 8, caracterizado por que la inspección visual se realiza con ayuda de un espejo.

10. Procedimiento de limpieza de horno de cemento según la reivindicación 8, caracterizado por que la inspección visual se realiza con ayuda de una cámara que se introduce en el horno de cemento (20).

11. Procedimiento de limpieza de horno de cemento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que la herramienta de limpieza con chorro de agua (38) se hace funcionar en cada posición del cabezal de boquilla (40) durante un periodo de tiempo de 5 min a 15 min.