ITMI20120269A1

ITMI20120269A1 - INTEGRATED APPARATUS FOR CLINKER PRODUCTION STARTING FROM RAW FLOUR

Info

Publication number: ITMI20120269A1
Application number: IT000269A
Authority: IT
Inventors: Giovanni Cinti; Antonio Clausi; Roberto Fedi
Original assignee: Italcementi Spa
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2013-08-24
Also published as: WO2013124372A1; EP2817577A1

Description

â€œApparato integrato per la produzione di clinker a partire da farina crudaâ€ â € œIntegrated apparatus for the production of clinker from raw flourâ €

La presente invenzione riguarda un apparato integrato per la produzione di clinker a partire da farina cruda. Il processo di produzione del cemento Ã ̈ costituito dalle seguenti fasi: The present invention relates to an integrated apparatus for the production of clinker starting from raw flour. The cement production process consists of the following phases:

estrazione delle materie prime dalle cave; extraction of raw materials from quarries;

preparazione delle materie prime in opportune proporzioni e macinazione del mix di materie prime; preparation of raw materials in appropriate proportions and grinding of the mix of raw materials;

produzione di clinker (un semilavorato presente nei cementi in quantitÃ variabile dal 60% al 95%, in funzione del tipo di cemento) attraverso un processo chimico ad alta temperatura del mix di materie prime macinato; production of clinker (a semi-finished product present in cements in quantities ranging from 60% to 95%, depending on the type of cement) through a high-temperature chemical process of the mix of ground raw materials;

produzione del cemento attraverso la macinazione di clinker con correttivi di composizione quali gesso e additivi (calcare, loppa, pozzolana). production of cement by grinding clinker with composition corrective agents such as gypsum and additives (limestone, slag, pozzolan).

Quindi il processo di produzione del clinker e poi del cemento prevede industrialmente una serie di fasi collegate e successive e la fase di cottura delle materie prime Ã ̈ la fase che maggiormente caratterizza lâ€™intero processo di produzione. Therefore, the production process of clinker and then of cement industrially involves a series of connected and successive phases and the firing phase of the raw materials is the phase that most characterizes the entire production process.

PiÃ¹ precisamente, nel processo di produzione del cemento secondo la tecnologia denominata â€œper via seccaâ€ , la miscela cruda Ã ̈ alimentata al forno sotto forma di polvere. Tale polvere Ã ̈ prodotta in un impianto di macinazione, direttamente collegato al forno stesso, che sfrutta il residuo contenuto di energia termica dei gas provenienti dal forno per essiccare lâ€™umiditÃ naturalmente associata alle materie prime da macinare. PiÃ¹ precisamente, il clinker Ã ̈ ottenuto per cottura ad elevata temperatura di una miscela di materie prime costituite principalmente da calcare (carbonato di calcio) ed argilla (silice, allumina, ossidi di ferro, oltre ad acqua di cristallizzazione). Le materie prime sono miscelate allo stato solido nelle proporzioni desiderate e quindi macinate finemente sino ad ottenere una polvere omogenea denominata â€œfarina crudaâ€ . Nella presente descrizione, per â€œfarina crudaâ€ Ã ̈ quindi da intendersi la polvere omogenea cosÃ¬ ottenuta utilizzata come materiale di partenza per la produzione di clinker. Negli impianti di produzione di clinker noti dallo stato della tecnica, la farina cruda, prima di essere alimentata al forno rotante, Ã ̈ sottoposta ad un trattamento di preriscaldamento ed, eventualmente, di precalcinazione. More precisely, in the cement production process according to the technology called “dry way”, the raw mixture is fed to the kiln in the form of powder. This powder is produced in a grinding plant, directly connected to the kiln itself, which exploits the residual thermal energy content of the gases coming from the kiln to dry the humidity naturally associated with the raw materials to be ground. More precisely, clinker is obtained by firing at a high temperature a mixture of raw materials consisting mainly of limestone (calcium carbonate) and clay (silica, alumina, iron oxides, as well as water of crystallization). The raw materials are mixed in the solid state in the desired proportions and then finely ground to obtain a homogeneous powder called â € œcrude flourâ €. In the present description, “raw flour” is therefore to be understood as the homogeneous powder thus obtained used as starting material for the production of clinker. In clinker production plants known from the state of the art, the raw flour, before being fed to the rotary kiln, is subjected to a preheating and, possibly, precalcination treatment.

Una delle tecniche di preriscaldamento attualmente piÃ¹ impiegate si basa sullâ€™impiego del cosiddetto â€œpreriscaldatore a sospensioneâ€ o â€œpreriscaldatore multistadio a cicloniâ€ (di seguito anche solo â€œpreriscaldatoreâ€ o PRS), costituito da una torre di cicloni in cui ciascuno stadio di preriscaldamento avviene in uno o piÃ¹ cicloni. In un tale tipo di preriscaldatore per primo ciclone, si intende il ciclone in cui avviene il primo stadio di preriscaldamento e la prima separazione tra farina preriscaldata e fumi di combustione, per secondo ciclone si intende il ciclone in cui avviene il secondo stadio di preriscaldamento e la seconda separazione tra farina preriscaldata e fumi di combustione e analogamente sono definiti i successivi cicloni del preriscaldatore a cicloni multistadio. Nella presente descrizione, il primo ciclone del preriscaldatore, cosÃ¬ come i successivi cicloni, sono sempre da intendersi secondo la precedente definizione. One of the preheating techniques currently most used is based on the use of the so-called `` suspension preheater '' or `` multistage cyclone preheater '' (hereinafter also only `` preheater '' or PRS), consisting of a tower of cyclones in each stage of preheating takes place in one or more cyclones. In such a type of preheater, first cyclone means the cyclone in which the first preheating stage takes place and the first separation between preheated flour and combustion fumes, second cyclone means the cyclone in which the second preheating stage takes place and the second separation between preheated flour and combustion fumes and similarly the subsequent cyclones of the multistage cyclone preheater are defined. In the present description, the first cyclone of the preheater, as well as the subsequent cyclones, are always to be understood according to the previous definition.

La fase di preriscaldamento dei procedimenti secondo lo stato dellâ€™arte Ã ̈ rappresentata e discussa con riferimento alle seguenti figure: The preheating phase of the procedures according to the state of the art is represented and discussed with reference to the following figures:

- Figura 1A, in cui Ã ̈ mostrata una rappresentazione schematica di un impianto di produzione di clinker secondo lo stato della tecnica comprendente un forno rotante dotato di preriscaldatore a sospensione a 4 stadi; - Figure 1A, which shows a schematic representation of a clinker production plant according to the state of the art comprising a rotary kiln equipped with a 4-stage suspension preheater;

- Figura 1B, in cui Ã ̈ mostrata una rappresentazione schematica di un impianto di produzione di clinker secondo lo stato della tecnica comprendente un forno rotante dotato di preriscaldatore a sospensione a 5 stadi e di precalcinatore. - Figure 1B, which shows a schematic representation of a clinker production plant according to the state of the art comprising a rotary kiln equipped with a 5-stage suspension preheater and precalcinator.

Un procedimento convenzionale secondo lo stato dellâ€™arte Ã ̈ rappresentato e discusso con riferimento alla Figura 2, in cui Ã ̈ mostrata una rappresentazione schematica di un impianto di produzione di clinker secondo lo stato della tecnica. A conventional process according to the state of the art is represented and discussed with reference to Figure 2, in which a schematic representation of a clinker production plant according to the state of the art is shown.

Nelle suddette Figure 1A e 1B le linee a tratto pieno indicano i flussi di materiale solido, le linee tratteggiate i flussi di correnti gassose, mentre i numeri romani indicano gli stadi dei preriscaldatori a sospensione. In the aforementioned Figures 1A and 1B the solid lines indicate the flows of solid material, the dashed lines the flows of gaseous streams, while the Roman numerals indicate the stages of the suspension preheaters.

Le fasi di preriscaldamento e precalcinazione sono condotte, rispettivamente, nel preriscaldatore 1 e nel precalcinatore 2 (Figure 1A e 1B). La presenza di queste fasi permette di alimentare al forno rotante 3 la farina parzialmente calcinata (30-40%) e preriscaldata ad una temperatura di circa 950°C, con un notevole risparmio di energia nella successiva reazione di clinkerizzazione. The preheating and precalcination phases are carried out, respectively, in the preheater 1 and in the precalcinator 2 (Figures 1A and 1B). The presence of these phases allows the partially calcined flour (30-40%) and preheated to a temperature of about 950 ° C to be fed to the rotary kiln 3, with a considerable saving of energy in the subsequent clinkerization reaction.

La presenza della fase di preriscaldamento, eventualmente accompagnata dalla fase di precalcinazione, permette inoltre di utilizzare forni rotanti di dimensioni ridotte, riducendo cosÃ¬ le perdite di calore che si verificano in tali forni ed aumentando lâ€™efficienza energetica complessiva del processo di produzione del clinker. The presence of the preheating phase, possibly accompanied by the precalcination phase, also allows the use of small rotating ovens, thus reducing the heat losses that occur in these ovens and increasing the overall energy efficiency of the production process. clinker.

Il preriscaldatore ha la funzione di riscaldare le materie prime da 40°C a 950°C ed Ã ̈ costituito, come detto, da una torre a piÃ¹ stadi di cicloni (normalmente da 4 a 6 stadi), stadi disposti uno sullâ€™altro a formare una torre di altezza variabile (sino anche a 130-150 m). Tale preriscaldatore puÃ² essere definito un preriscaldatore a cicloni multistadio. In ogni stadio lo scambio termico tra il materiale ed i gas di combustione si realizza in due fasi: The preheater has the function of heating the raw materials from 40 ° C to 950 ° C and is constituted, as mentioned, by a tower with several stages of cyclones (normally from 4 to 6 stages), stages arranged one on top of the other to form a tower of variable height (up to even 130-150 m). This preheater can be referred to as a multistage cyclone preheater. In each stage, the heat exchange between the material and the combustion gases takes place in two phases:

- la dispersione del materiale finemente macinato nella corrente gassosa; - the dispersion of the finely ground material in the gas stream;

- la separazione del materiale solido dal gas, convogliando il gas polveroso in un ciclone in cui per forza centrifuga la parte solida Ã ̈ spinta sulle pareti del ciclone e scaricata sul fondo conico. - the separation of the solid material from the gas, conveying the dusty gas into a cyclone in which the solid part is pushed onto the walls of the cyclone by centrifugal force and discharged onto the conical bottom.

Le materie prime alimentate nella parte alta della torre attraversano gli stadi di cicloni del PRS e si riscaldano progressivamente: The raw materials fed into the upper part of the tower pass through the cyclone stages of the PRS and gradually heat up:

- nel riscaldamento da 100°C a 450°C perdono lâ€™acqua che Ã ̈ presente legata sia fisicamente sia chimicamente; - in heating from 100 ° C to 450 ° C they lose the water that is present, bound both physically and chemically;

- nel riscaldamento da 600°C a 950°C perdono la CO2per effetto della dissociazione del carbonato di calcio. - in heating from 600 ° C to 950 ° C they lose CO2 due to the dissociation of calcium carbonate.

Lâ€™energia termica Ã ̈ fornita al processo dal bruciatore principale (posizionato sul tubo rotante) e, in caso di forni dotati di precalcinatore, dai bruciatori posizionati nel precalcinatore stesso. I gas risalgono il tubo rotante e la torre del PRS dal basso verso lâ€™alto, aspirati da un ventilatore installato sul condotto di uscita del primo stadio. Nel PRS lo scambio termico tra gas e materie prime determina una riduzione della temperatura dei gas da 900-1000°C a 310-330°C. Thermal energy is supplied to the process by the main burner (positioned on the rotating tube) and, in the case of ovens equipped with a precalcifier, by the burners positioned in the precalcifier itself. The gases go up the rotating tube and the PRS tower from bottom to top, sucked in by a fan installed on the first stage outlet duct. In the PRS, the heat exchange between gas and raw materials determines a reduction in the temperature of the gases from 900-1000 ° C to 310-330 ° C.

In funzione dellâ€™umiditÃ delle materie prime, i fumi in uscita dal PRS sono impiegati, in parte o totalmente, per lâ€™essiccazione delle materie prime stesse. Depending on the humidity of the raw materials, the fumes leaving the PRS are used, in part or totally, for the drying of the raw materials themselves.

Nella fase di preriscaldamento Ã ̈ di fondamentale importanza la durata del contatto fra la fase solida (farina) e la fase gassosa (fumi di combustione del forno rotante). Il preriscaldatore a sospensione Ã ̈ costituito da una serie di cicloni proprio per garantire un tempo di contatto ottimale fra la fase solida e quella gassosa. Il primo stadio di preriscaldamento, che avviene alla sommitÃ della torre, puÃ² essere realizzato in due cicloni in parallelo per garantire una migliore efficienza di separazione della farina dalla corrente gassosa prima dellâ€™uscita di questâ€™ultima dal preriscaldatore (come mostrato nelle Figure 1A, 1B e 2). In the preheating phase, the duration of contact between the solid phase (flour) and the gas phase (combustion fumes from the rotary kiln) is of fundamental importance. The suspension preheater is made up of a series of cyclones precisely to ensure an optimal contact time between the solid and the gaseous phase. The first preheating stage, which takes place at the top of the tower, can be carried out in two parallel cyclones to ensure a better separation efficiency of the flour from the gas stream before the latter leaves the preheater (as shown in the Figures 1A, 1B and 2).

Con riferimento alla Figura 1A, nel preriscaldatore a cicloni multistadio 1 i fumi di combustione provenienti dal forno rotante 3 ed aventi una temperatura di circa 900-1000°C attraversano i cicloni dal basso verso lâ€™alto (dal IV al I). La farina cruda di partenza Ã ̈ miscelata ai fumi di combustione nel preriscaldatore 1, allâ€™interno del quale Ã ̈ immessa attraverso un ingresso 4, posto alla sommitÃ del preriscaldatore, tra il primo (I) ciclone e il secondo (II) ciclone. La farina cruda attraversa il preriscaldatore sino allâ€™uscita nella parte inferiore, trasportata da un ciclone al successivo dal flusso dei fumi di combustione. In ciascun ciclone circa lâ€™80% della fase solida (farina) Ã ̈ separata dalla fase gassosa (fumi di combustione) per poi essere immessa nuovamente nella fase gassosa entrante nel ciclone sottostante. La fase gassosa contenente la rimanente frazione solida (circa 20% della farina) fluisce, invece, al ciclone successivo soprastante. With reference to Figure 1A, in the multistage cyclone preheater 1 the combustion fumes coming from the rotary kiln 3 and having a temperature of about 900-1000 ° C pass through the cyclones from bottom to top (from IV to I). The raw raw flour is mixed with the combustion fumes in the preheater 1, inside which it is introduced through an inlet 4, located at the top of the preheater, between the first (I) cyclone and the second (II) cyclone . The raw flour passes through the preheater until it exits in the lower part, carried by one cyclone to the next by the flue gas flow. In each cyclone, about 80% of the solid phase (flour) is separated from the gaseous phase (combustion fumes) and is then reintroduced into the gas phase entering the cyclone below. The gas phase containing the remaining solid fraction (about 20% of the flour) flows, on the other hand, to the next cyclone above.

Al fondo del preriscaldatore 1, si ottiene una farina preriscaldata avente una temperatura di circa 950°C. Dallâ€™ultimo stadio di preriscaldamento nel preriscaldatore a cicloni multistadio, la farina Ã ̈ scaricata direttamente nel forno rotante 3 per la successiva reazione di clinkerizzazione. At the bottom of the preheater 1, a preheated flour having a temperature of about 950 ° C is obtained. From the last preheating stage in the multistage cyclone preheater, the flour is discharged directly into the rotary kiln 3 for the subsequent clinkerization reaction.

Negli impianti dotati di precalcinatore 2 (Figura 1B), la farina preriscaldata Ã ̈ alimentata dal preriscaldatore 1 ad un apposita camera di combustione 5, dotata di un bruciatore 6, allâ€™interno della quale subisce un parziale processo di calcinazione. La farina precalcinata lascia il precalcinatore 2 ed Ã ̈ alimentata, insieme con i fumi di combustione del precalcinatore 2, allâ€™ultimo stadio (V) del preriscaldatore 1 per poi proseguire verso il forno rotante 3. I fumi di combustione del precalcinatore 2 confluiscono con quelli del forno rotante 3 e risalgono il preriscaldatore 1 sino allâ€™uscita di testa 7, dopo il primo ciclone. In plants equipped with precalciner 2 (Figure 1B), the preheated flour is fed by the preheater 1 to a special combustion chamber 5, equipped with a burner 6, inside which it undergoes a partial calcination process. The pre-calcined flour leaves the precalcinator 2 and is fed, together with the combustion fumes of the precalcinator 2, to the last stage (V) of the preheater 1 and then continues towards the rotary kiln 3. The combustion fumes of the precalcinator 2 flow together with those of the rotary kiln 3 and the preheater 1 rises up to the head outlet 7, after the first cyclone.

La corrente gassosa uscente attraverso lâ€™uscita 7 del preriscaldatore, comprendente i fumi di combustione del forno rotante 3 e, eventualmente, quelli del precalcinatore 2, nonchÃ© la CO2prodotta dalla dissociazione del carbonato di calcio, ha una temperatura di circa 300-330°C. Prima di essere rilasciata in atmosfera, questa corrente Ã ̈ generalmente utilizzata in altre fasi del processo di produzione del cemento (ad esempio, per la macinazione ed essiccamento delle materie prime oppure come aria di combustione nel forno rotante o nel precalcinatore) per recuperarne il contenuto calorico. The gaseous stream exiting through the outlet 7 of the preheater, including the combustion fumes of the rotary kiln 3 and, possibly, those of the precalcinator 2, as well as the CO2 produced by the dissociation of calcium carbonate, has a temperature of about 300-330 ° C. Before being released into the atmosphere, this stream is generally used in other phases of the cement production process (for example, for grinding and drying of raw materials or as combustion air in the rotary kiln or precalcinator) to recover its contents. caloric.

La farina cruda Ã ̈ trasformata in clinker mediante cottura ad una temperatura di circa 1450°C in un forno rotante (in inglese â€œrotary kilnâ€ ) costituito essenzialmente da un cilindro rotante inclinato. Raw flour is transformed into clinker by cooking at a temperature of about 1450 ° C in a rotating oven (in English â € œrotary kilnâ €) essentially consisting of an inclined rotating cylinder.

Il forno (tubo rotante) Ã ̈ costituito essenzialmente da un cilindro rotante inclinato ed ha la funzione di riscaldare le materie prime da 950°C a 1450°C. Il materiale calcinato fino al 95%, quando lâ€™impianto Ã ̈ dotato di precalcinatore, Ã ̈ alimentato al forno dallo scarico dello stadio inferiore del PRS e subisce, con il progressivo riscaldamento, la completa calcinazione e successivamente la reazione di formazione dei silicati di calcio (principalmente silicato tricalcico e bicalcico â€“ reazioni di clinkerizzazione) che rappresentano i principali costituenti del clinker. PiÃ¹ precisamente, con il termine clinkerizzazione si intendono una serie di reazioni chimiche tra gli ossidi di calcio, silicio, alluminio e ferro favorite dalla fusione di una parte delle materie prime stesse (ossidi di alluminio, ferro ed altri elementi minori). Lâ€™energia necessaria per fare avvenire le reazioni di clinkerizzazione (circa il 40% del totale) Ã ̈ essenzialmente legata alla necessitÃ di elevare la temperatura del materiale fino a 1450°C, temperatura alla quale le reazioni di clinkerizzazione si completano, essendo debolmente esotermiche. The oven (rotating tube) essentially consists of an inclined rotating cylinder and has the function of heating the raw materials from 950 ° C to 1450 ° C. The material calcined up to 95%, when the plant is equipped with a precalcinator, is fed to the furnace by the discharge of the lower stage of the PRS and undergoes, with the progressive heating, the complete calcination and subsequently the formation reaction of silicates calcium (mainly tricalcium and dicalcium silicate - clinkerisation reactions) which represent the main constituents of clinker. More precisely, the term clinkerization refers to a series of chemical reactions between the oxides of calcium, silicon, aluminum and iron favored by the fusion of a part of the raw materials themselves (oxides of aluminum, iron and other minor elements). The energy needed to make the clinkerization reactions take place (about 40% of the total) is essentially linked to the need to raise the temperature of the material up to 1450 ° C, the temperature at which the clinkerization reactions are completed, being weakly exothermic.

Lâ€™energia necessaria Ã ̈ fornita al tubo rotante attraverso un bruciatore posto allâ€™estremitÃ opposta rispetto alla zona di carico delle materie prime, ed Ã ̈ trasmessa al materiale per irraggiamento nella zona del bruciatore (la fiamma presenta una temperatura di circa 2000°C) e per convezione e conduzione mediante i gas di combustione nella restante parte del forno. The necessary energy is supplied to the rotating tube through a burner placed at the opposite end with respect to the raw material loading area, and is transmitted to the material by radiation in the burner area (the flame has a temperature of about 2000 ° C) and by convection and conduction through the combustion gases in the remaining part of the oven.

I combustibili generalmente utilizzati sono il carbon fossile, il pet-coke, lâ€™olio combustibile, il metano, oltre a combustibili alternativi come, ad esempio, le farine animali. The fuels generally used are hard coal, pet-coke, fuel oil, methane, as well as alternative fuels such as, for example, animal meal.

Al termine del trattamento di cottura, il clinker cosÃ¬ ottenuto Ã ̈ scaricato dal forno rotante ed Ã ̈ rapidamente raffreddato in un raffreddatore ad aria al fine di stabilizzarlo. At the end of the firing treatment, the clinker thus obtained is discharged from the rotary kiln and is rapidly cooled in an air cooler in order to stabilize it.

Il raffreddatore, installato alla zona di scarico del forno rotante, ha la funzione di raffreddare il clinker dalla temperatura di 1300-1350°C a una temperatura di circa 100°C. Eâ€™ costituito essenzialmente da una serie di piastre forate che permettono il passaggio dellâ€™aria di raffreddamento insufflata attraverso appositi ventilatori. The cooler, installed in the unloading area of the rotary kiln, has the function of cooling the clinker from a temperature of 1300-1350 ° C to a temperature of about 100 ° C. It essentially consists of a series of perforated plates that allow the passage of the cooling air blown through special fans.

Il 50% circa dellâ€™aria insufflata Ã ̈ poi recuperata nel forno (aria secondaria) e nel precalcinatore (aria terziaria) come aria di combustione, mentre la restante parte Ã ̈ utilizzata per altre applicazioni (per esempio per la macinazione del cemento e/o del combustibile solido) oppure Ã ̈ immessa in atmosfera dopo opportuna filtrazione. Approximately 50% of the blown air is then recovered in the furnace (secondary air) and in the precalcinator (tertiary air) as combustion air, while the remaining part is used for other applications (for example for grinding cement and / or solid fuel) or is released into the atmosphere after suitable filtration.

La preparazione del clinker in un impianto di produzione di cemento come quello sopra descritto genera enormi volumi di emissioni gassose, potenzialmente inquinanti per lâ€™ambiente. The preparation of clinker in a cement production plant such as the one described above generates enormous volumes of gaseous emissions, potentially polluting the environment.

In primo luogo i gas in uscita dal PRS devono essere raffreddati per portarli ad una temperatura adatta ad un successivo impiego. Per effettuare tale raffreddamento sono diffusamente impiegati due sistemi: First of all, the gases leaving the PRS must be cooled to bring them to a temperature suitable for subsequent use. Two systems are widely used to carry out this cooling:

torre di condizionamento, con lâ€™impiego di acqua come mezzo di abbattimento della temperatura; conditioning tower, with the use of water as a means of lowering the temperature;

Scambiatori di calore, che si suddividono in: Heat exchangers, which are divided into:

o Scambiatori gas/aria, in cui si utilizza aria ambiente come mezzo di raffreddamento; in questo caso il calore scambiato Ã ̈ poi dissipato in atmosfera; o Gas / air exchangers, in which ambient air is used as a cooling medium; in this case the heat exchanged is then dissipated in the atmosphere;

o Scambiatori gas/olio diatermico, in cui si utilizza olio diatermico come mezzo di raffreddamento; in questo caso il calore scambiato Ã ̈ poi recuperato per altri impieghi; o Gas / diathermic oil exchangers, in which diathermic oil is used as a cooling medium; in this case the heat exchanged is then recovered for other uses;

o Scambiatori gas/acqua-vapore in cui si utilizza vapore come mezzo di raffreddamento; in questo caso il calore scambiato Ã ̈ poi recuperato per teleriscaldamento oppure per produrre energia elettrica e/o vapore. o Gas / water-steam exchangers in which steam is used as a cooling medium; in this case the heat exchanged is then recovered for district heating or to produce electricity and / or steam.

In particolare, la corrente gassosa uscente dal preriscaldatore Ã ̈ caratterizzata dalla presenza di sostanze inquinanti, quali ossidi di azoto (NOx), ossidi di zolfo (in particolare SO2) e da una elevata concentrazione di polveri. In particular, the gaseous stream leaving the preheater is characterized by the presence of polluting substances, such as nitrogen oxides (NOx), sulfur oxides (in particular SO2) and by a high concentration of dust.

Gli NOxderivano principalmente dai processi di combustione che hanno luogo nel forno rotante e, eventualmente, nel precalcinatore. Le principali tecniche attualmente impiegate per lâ€™abbattimento degli NOxnella corrente gassosa uscente dal preriscaldatore sono due: The NOx derives mainly from the combustion processes that take place in the rotary kiln and possibly in the precalcinator. The main techniques currently used for the abatement of NOx in the gas stream leaving the preheater are two:

- la riduzione selettiva non catalitica (Selective Non-Catalytic Reduction - SNCR) che prevede la reazione degli NOxcon un agente riducente nella zona ad alta temperatura del preriscaldatore; - Selective Non-Catalytic Reduction (SNCR) which involves the reaction of NOx with a reducing agent in the high temperature zone of the preheater;

- la riduzione catalitica selettiva (Selective Catalytic Reduction - SCR) che prevede la reazione degli NOxcon un agente riducente (ad esempio, ammoniaca o urea) in presenza di un catalizzatore. La tecnica SNCR Ã ̈ efficace se impiegata su una corrente gassosa avente una temperatura di circa 800-900°C e permette di abbattere sino al 65% degli NOxpresenti. Lâ€™applicazione della tecnica SCR, di recente sviluppo nel settore della produzione del cemento, permette di raggiungere rese di abbattimento molto elevate (superiori al 90%) quando impiegata su una corrente gassosa avente valori di temperatura compresi tra 300 e 400°C circa. - Selective Catalytic Reduction (SCR) which involves the reaction of NOx with a reducing agent (for example, ammonia or urea) in the presence of a catalyst. The SNCR technique is effective if used on a gaseous stream having a temperature of about 800-900 ° C and allows to reduce up to 65% of the NOx present. The application of the SCR technique, recently developed in the cement production sector, allows to reach very high abatement yields (higher than 90%) when used on a gaseous stream having temperature values between about 300 and 400 ° C. .

In considerazione di questo intervallo di temperatura ottimale, il sistema di abbattimento SCR Ã ̈ installato negli impianti di produzione del clinker in corrispondenza dellâ€™uscita di testa del preriscaldatore, dopo il primo ciclone, dove la corrente gassosa uscente attraverso tale uscita, comprendente i fumi di combustione del forno rotante ed, eventualmente, quelli del precalcinatore, ha una temperatura di circa 300-330°C. In consideration of this optimal temperature range, the SCR abatement system is installed in the clinker production plants at the head outlet of the preheater, after the first cyclone, where the gaseous stream exiting through this outlet, including the combustion fumes from the rotary kiln and, possibly, those from the precalcinator, has a temperature of about 300-330 ° C.

Il sistema di abbattimento catalitico degli ossidi di azoto (SCR) Ã ̈ costituito essenzialmente da una serie di strati/moduli di catalizzatore e da una serie di ugelli per lâ€™iniezione di ammoniaca. I fumi in uscita dal preriscaldatore a una temperatura di 320-350°C e con una concentrazione di NOx di 1200-1500 mg/Nm<3>sono trattati con una soluzione ammoniacale e convogliati verso i moduli del catalizzatore in cui si svolge la reazione di riduzione tra NOx e lâ€™ammoniaca con formazione di azoto elementare e acqua. The catalytic abatement system of nitrogen oxides (SCR) essentially consists of a series of catalyst layers / modules and a series of nozzles for ammonia injection. The fumes leaving the preheater at a temperature of 320-350 ° C and with a NOx concentration of 1200-1500 mg / Nm <3> are treated with an ammonia solution and conveyed to the catalyst modules where the reaction takes place reduction between NOx and ammonia with the formation of elemental nitrogen and water.

La presenza di ossidi di zolfo, principalmente in forma di SO2, nei fumi di combustione uscenti dal preriscaldatore Ã ̈ fortemente sfavorita dalle condizioni operative del processo. In alcuni casi, tuttavia, sia per la presenza di solfuri nelle materie prime utilizzate, sia per condizioni transitorie non sufficientemente ossidanti nel processo, si possono presentare emissioni di SO2di una certa entitÃ . The presence of sulfur oxides, mainly in the form of SO2, in the combustion fumes leaving the preheater is strongly disadvantaged by the operating conditions of the process. In some cases, however, both due to the presence of sulphides in the raw materials used and to transient conditions that are not sufficiently oxidizing in the process, SO2 emissions of a certain amount may occur.

Lâ€™abbattimento della SO2Ã ̈ realizzato generalmente mediante iniezione di composti a base di ossidi e/o idrossidi di calcio nei fumi di combustione con conseguente formazione di solfato di calcio, che puÃ² essere convenientemente riciclato nel processo di produzione del clinker. Alternativamente lâ€™abbattimento della SO2puÃ² essere realizzato tramite iniezione di bicarbonato di sodio nei fumi di combustione in uscita dal PRS. Il bicarbonato di sodio a 180-200°C si trasforma in carbonato di sodio e permette lâ€™abbattimento della SO2con elevata efficienza. Anche in questo caso il prodotto della reazione Ã ̈ riciclato allâ€™interno del processo produttivo. SO2 abatement is generally achieved by injecting calcium oxide and / or hydroxide compounds into the combustion fumes with consequent formation of calcium sulphate, which can be conveniently recycled in the clinker production process. Alternatively, the reduction of SO2 can be achieved by injecting sodium bicarbonate into the combustion fumes leaving the PRS. At 180-200 ° C, sodium bicarbonate transforms into sodium carbonate and allows the reduction of SO2 with high efficiency. Also in this case the product of the reaction is recycled inside the production process.

Lâ€™efficacia dellâ€™abbattimento degli ossidi di zolfo in fase gassosa secondo le suddette tecniche Ã ̈ compromessa dalla presenza nei fumi di elevate concentrazioni di polveri. The effectiveness of the reduction of sulfur oxides in the gaseous phase according to the above techniques is compromised by the presence in the fumes of high concentrations of dust.

I fumi di combustione uscenti dal preriscaldatore, dopo essere stati depurati degli NOxe SOxe dopo essere stati eventualmente riciclati attraverso altre fasi del processo produttivo per recuperarne il calore residuo, devono essere infine depolverati prima della loro immissione in atmosfera. The combustion fumes coming out of the preheater, after having been purified of NOx and SOxe after having been eventually recycled through other phases of the production process to recover the residual heat, must finally be dedusted before they are released into the atmosphere.

Il processo di depolverazione Ã ̈ normalmente realizzato tramite filtrazione con elettrofiltri (denominati anche precipitatori elettrostatici) oppure con filtri a tessuto, questi ultimi piÃ¹ largamente impiegati negli impianti di produzione del clinker. The dedusting process is normally carried out by filtration with electrofilters (also called electrostatic precipitators) or with fabric filters, the latter more widely used in clinker production plants.

Infatti le crescenti esigenze di qualitÃ delle emissioni, soprattutto in termini di garanzia di continuitÃ del rispetto di valori di emissione molto restrittivi, ha fatto propendere sempre di piÃ¹ la scelta impiantistica verso i filtri a tessuto. Per questo motivo, specialmente per i nuovi impianti la scelta del filtro a tessuto Ã ̈ pressochÃ© obbligata e la tecnologia del filtro elettrostatico appare superata. I filtri a tessuto, in funzione della tipologia del materiale impiegato, sono perÃ² in grado di lavorare al massimo a temperature di 250°C e pertanto lâ€™impiego dei filtri a tessuto obbliga allâ€™installazione di opportuni sistemi di riduzione della temperatura dei gas da filtrare (torri di condizionamento, scambiatori di calore, iniezione di aria di diluizione). In fact, the growing need for the quality of emissions, especially in terms of guaranteeing continuity of compliance with very restrictive emission values, has made the choice of plant engineering increasingly favor fabric filters. For this reason, especially for new systems, the choice of the fabric filter is almost mandatory and the electrostatic filter technology appears to be outdated. The fabric filters, depending on the type of material used, are however able to work at a maximum temperature of 250 ° C and therefore the use of fabric filters requires the installation of appropriate systems for reducing the temperature of the gas to be filtered (conditioning towers, heat exchangers, dilution air injection).

Alla luce della precedente analisi dei procedimenti e degli impianti secondo lo stato dellâ€™arte, Ã ̈ importante rilevare che i fumi di combustione in uscita dal PRS contengono una elevata quantitÃ di calore sensibile che, se non riutilizzato nel processo produttivo (ad esempio per lâ€™essiccazione delle materie prime), Ã ̈ generalmente dissipato tramite iniezione di acqua nella torre di condizionamento. In light of the previous analysis of the procedures and systems according to the state of the art, it is important to note that the combustion fumes leaving the PRS contain a high quantity of sensible heat which, if not reused in the production process (for example for drying of raw materials), is generally dissipated by injecting water into the conditioning tower.

In diverse applicazioni industriali, il calore sensibile contenuto nei fumi di combustione uscenti dal PRS, come evidenziato in precedenza, Ã ̈ utilizzato proprio per lâ€™essiccazione delle materie prime, ma molto spesso, in funzione del grado di umiditÃ delle materie prime stesse, una considerevole quota di calore residuo rimane disponibile ed Ã ̈ ugualmente dissipata nella torre di condizionamento. In various industrial applications, the sensible heat contained in the combustion fumes coming out of the PRS, as highlighted above, is used precisely for the drying of raw materials, but very often, depending on the degree of humidity of the raw materials themselves, a considerable amount of residual heat remains available and is equally dissipated in the cooling tower.

Un procedimento convenzionale secondo lo stato dellâ€™arte Ã ̈ rappresentato in Figura 2, in cui Ã ̈ mostrata una rappresentazione schematica di un impianto di produzione di clinker secondo lo stato della tecnica comprendente un sistema di abbattimento SCR 8 direttamente a valle del PRS (preriscaldatore), seguito da un sistema di dissipazione del calore residuo tramite una torre di condizionamento 13. A conventional process according to the state of the art is represented in Figure 2, which shows a schematic representation of a clinker production plant according to the state of the art comprising an SCR 8 abatement system directly downstream of the PRS ( preheater), followed by a residual heat dissipation system through an air conditioning tower 13.

La dissipazione del calore residuo si traduce anche in un considerevole consumo di acqua. The dissipation of residual heat also results in considerable water consumption.

Un ulteriore problema nei procedimenti ed impianti esistenti Ã ̈ legato proprio allâ€™installazione di un sistema catalitico di abbattimento NOx e di un successivo sistema di recupero o di dissipazione del calore residuo contenuto nei fumi di combustione. A further problem in existing processes and plants is linked precisely to the installation of a catalytic system for NOx abatement and a subsequent recovery or dissipation system of the residual heat contained in the combustion fumes.

Infatti un sistema catalitico di abbattimento NOx e un successivo sistema di trattamento termico, cioÃ ̈ di recupero o dissipazione del calore residuo contenuto nei fumi di combustione, necessitano di considerevoli spazi a causa delle dimensioni degli apparati adibiti a tali scopi. In fact, a catalytic system for NOx abatement and a subsequent heat treatment system, ie recovery or dissipation of the residual heat contained in the combustion fumes, require considerable space due to the size of the equipment used for these purposes.

Negli impianti giÃ esistenti, dove normalmente il layout dellâ€™installazione non lascia spazi disponibili oltre a quelli necessari per la manutenzione degli apparati, la realizzazione di un sistema di abbattimento catalitico SCR degli NOx Ã ̈ spesso impraticabile. In existing plants, where normally the layout of the installation leaves no space available other than those necessary for the maintenance of the equipment, the realization of a SCR catalytic abatement system for NOx is often impractical.

La Richiedente ha sorprendentemente individuato una soluzione che permette di superare gli inconvenienti precedentemente evidenziati e rende possibile la realizzazione di un sistema di trattamento termico dei fumi di combustione uscenti dal PRS, integrato con un sistema catalitico di abbattimento NOx (SCR), in spazi ristretti, garantendo ottimi rendimenti di abbattimento degli inquinanti. The Applicant has surprisingly identified a solution that allows to overcome the drawbacks previously highlighted and makes it possible to create a thermal treatment system of the combustion fumes coming out of the PRS, integrated with a catalytic system for NOx abatement (SCR), in confined spaces, guaranteeing excellent pollutant abatement yields.

Scopo della presente invenzione Ã ̈ perciÃ² quello di realizzare un apparato per superare gli inconvenienti evidenziati dallo stato della tecnica. The aim of the present invention is therefore that of realizing an apparatus to overcome the drawbacks highlighted by the state of the art.

Oggetto della presente invenzione Ã ̈ quindi un apparato integrato per la produzione di clinker a partire da farina cruda, comprendente The object of the present invention is therefore an integrated apparatus for the production of clinker starting from raw flour, comprising

- un forno rotante 3; - a rotary kiln 3;

- un preriscaldatore 1 a cicloni multistadio collegato a valle di detto forno rotante 3 rispetto alla direzione di flusso dei fumi 10 di una combustione avente luogo in detto forno 3; eventualmente un precalcinatore 2; - a multistage cyclone preheater 1 connected downstream of said rotary kiln 3 with respect to the flow direction of the fumes 10 of a combustion taking place in said kiln 3; optionally a precalcinator 2;

- un sistema catalitico di abbattimento degli NOx 8, collegato a valle di detto preriscaldatore 1 rispetto a detta direzione di flusso dei fumi di combustione 10; - un sistema di trattamento termico 9, 13 dei fumi uscenti dal sistema catalitico di abbattimento degli NOx 8, - a catalytic system for reducing NOx 8, connected downstream of said preheater 1 with respect to said direction of flow of the combustion fumes 10; - a heat treatment system 9, 13 of the fumes coming out of the catalytic system for reducing NOx 8,

detto apparato essendo caratterizzato dal fatto che il sistema catalitico di abbattimento degli NOx 8 e il sistema di trattamento termico 9, 13 dei fumi uscenti dal sistema catalitico di abbattimento degli NOx 8 sono integrati in una unica struttura a torre 12. said apparatus being characterized in that the NOx abatement catalytic system 8 and the heat treatment system 9, 13 of the fumes coming out of the NOx abatement catalytic system 8 are integrated in a single tower structure 12.

Lâ€™apparato integrato secondo la presente invenzione puÃ² prevedere inoltre un sistema non catalitico di abbattimento degli NOx (SNCR). The integrated apparatus according to the present invention can also provide a non-catalytic system for reducing NOx (SNCR).

Il sistema di trattamento termico dellâ€™apparato integrato secondo la presente invenzione puÃ² essere un sistema di recupero del calore 9 o un sistema di dissipazione del calore 13, preferibilmente Ã ̈ un sistema di recupero del calore 9. The heat treatment system of the integrated apparatus according to the present invention can be a heat recovery system 9 or a heat dissipation system 13, preferably a heat recovery system 9.

Ancora piÃ¹ preferibilmente il sistema di trattamento termico Ã ̈ un sistema di recupero termico a fascio tubiero (WHR). Even more preferably the heat treatment system is a shell and tube heat recovery system (WHR).

In tale soluzione, i fumi in uscita dal sistema catalitico di abbattimento degli NOx (SCR), depurati quindi dagli ossidi di azoto, sono raffreddati da una serie di fasci tubieri attraversati da un fluido (olio diatermico o acqua), a sua volta impiegato nel ciclo produttivo (ad esempio per la produzione di energia elettrica, produzione di vapore, produzione di acqua calda, ecc.). In this solution, the fumes leaving the catalytic NOx abatement system (SCR), then purified from nitrogen oxides, are cooled by a series of tube bundles crossed by a fluid (diathermic oil or water), in turn used in the production cycle (for example for the production of electricity, steam production, hot water production, etc.).

La temperatura dei fumi in uscita dal WHR Ã ̈ regolata mediante il flusso di fluido che attraversa i fasci tubieri. The temperature of the fumes leaving the WHR is regulated by the flow of fluid that passes through the tube bundles.

Il sistema di dissipazione del calore Ã ̈ generalmente costituito da una torre di condizionamento (TC). The heat dissipation system generally consists of a conditioning tower (TC).

In particolare, lâ€™apparato integrato secondo la presente invenzione sfrutta per lâ€™installazione del sistema SCR e dello scambiatore di calore o della torre di condizionamento, lo spazio convenzionalmente occupato dal condotto in uscita dal PRS che scende a terra. In particular, the integrated apparatus according to the present invention exploits for the installation of the SCR system and the heat exchanger or the conditioning tower, the space conventionally occupied by the duct leaving the PRS which descends to the ground.

Il principale vantaggio dellâ€™apparato integrato secondo la presente invenzione Ã ̈ che esso permette allo stesso tempo di recuperare in modo efficace il calore residuo nei fumi, riducendo la superficie di dispersione, costituita dalle tubazioni di collegamento fra preriscaldatore, sistema SCR e scambiatore a fascio tubiero e di ridurre per lo stesso motivo le perdite di carico della corrente gassosa, eliminando cosÃ¬ perdite energetiche. The main advantage of the integrated apparatus according to the present invention is that it allows at the same time to effectively recover the residual heat in the fumes, reducing the dispersion surface, consisting of the connection pipes between the preheater, SCR system and heat exchanger. tube bundle and to reduce for the same reason the pressure drops of the gaseous stream, thus eliminating energy losses.

Si consideri che, essendo la torre del preriscaldatore alta sino a 150 m, a seconda del numero di stadi di cui essa Ã ̈ composta, lâ€™integrazione in una struttura del sistema SCR e del sistema di recupero energetico, permette di rendere â€œattivoâ€ il condotto dei gas che dalla sommitÃ del preriscaldatore scende fino a terra, dove Ã ̈ posizionato lâ€™esaustore dei gas del forno di cottura (16 nelle figure 3 e 4), cioÃ ̈ il ventilatore che aspira i gas prodotti dallâ€™impianto di cottura per inviarli alla fase di processo della macinazione del crudo. Nellâ€™apparato integrato secondo la presente invenzione, il condotto dei gas (downcomer) che dalla sommitÃ del preriscaldatore scende fino a terra Ã ̈ quasi integralmente sostituito dai due elementi integrati in una unica struttura, eliminando cosÃ¬ le relative dissipazioni di energia termica attraverso le sue pareti e di energia elettrica necessaria a vincere la relativa perdita di carico. Consider that, since the preheater tower is up to 150 m high, depending on the number of stages of which it is composed, the integration of the SCR system and the energy recovery system into a structure allows for â € œactiveâ € the gas duct that descends from the top of the preheater to the ground, where the gas exhaust of the cooking oven is positioned (16 in figures 3 and 4), that is the fan that sucks in the gases produced by the ™ cooking system to send them to the raw grinding process phase. In the integrated apparatus according to the present invention, the gas duct (downcomer) which descends from the top of the preheater to the ground is almost entirely replaced by the two elements integrated into a single structure, thus eliminating the relative dissipation of thermal energy through its walls and the electricity needed to overcome the relative pressure drop.

Tutto questo si aggiunge agli importanti vantaggi di natura strutturale e impiantistica, risultando infatti possibile avvalersi anche per il sistema SCR e per il sistema di recupero di calore WHR, dei servizi giÃ presenti perchÃ© necessari per la torre del preriscaldatore, quali scale di accesso, ascensori, palchi di lavoro, ecc.. All this adds to the important advantages of a structural and plant engineering nature, making it possible to use the services already present for the SCR system and the WHR heat recovery system as they are necessary for the preheater tower, such as access stairs, lifts, work stages, etc ..

Pertanto lâ€™apparato integrato secondo la presente invenzione permette di recuperare il calore residuo contenuto nei fumi di combustione, aumentando lâ€™efficienza complessiva del ciclo produttivo e permettendo anche una notevole diminuzione del consumo di acqua per il raffreddamento dei fumi. Therefore, the integrated apparatus according to the present invention makes it possible to recover the residual heat contained in the combustion fumes, increasing the overall efficiency of the production cycle and also allowing a considerable decrease in the consumption of water for cooling the fumes.

I vantaggi della soluzione rappresentata dallâ€™apparato integrato secondo la presente invenzione sono anche legati a: The advantages of the solution represented by the integrated apparatus according to the present invention are also linked to:

- minori costi di installazione per la compattezza del sistema che realizza in una unica torre le funzionalitÃ di abbattimento degli ossidi di azoto e di trattamento termico dei fumi; - lower installation costs due to the compactness of the system which achieves the abatement of nitrogen oxides and heat treatment of the fumes in a single tower;

- una elevata efficienza di recupero termico nel caso della forma di realizzazione che prevede il sistema WHR, per effetto della ottimale distribuzione del flusso dei fumi proveniente dal sistema SCR; - a high thermal recovery efficiency in the case of the embodiment which provides for the WHR system, due to the optimal distribution of the flue gas flow coming from the SCR system;

- la possibilitÃ di installazione in spazi ristretti, ad esempio, ma non esclusivamente, tipici di layout giÃ esistenti. - the possibility of installation in confined spaces, for example, but not exclusively, typical of existing layouts.

Inoltre lâ€™apparato secondo la presente invenzione permette anche di prevedere, ove necessario, un sistema di prelievo di fumi ad alta temperatura in uscita dal sistema catalitico di abbattimento degli NOx (SCR) e a monte del sistema di trattamento termico, dove i fumi cosÃ¬ prelevati sono sottoposti a iniezione di bicarbonato di sodio (NaHCO3) per lâ€™abbattimento della SO2. Furthermore, the apparatus according to the present invention also allows for the provision, where necessary, of a system for drawing high temperature fumes at the outlet from the catalytic system for reducing NOx (SCR) and upstream of the heat treatment system, where the fumes are thus ¬ taken are subjected to injection of sodium bicarbonate (NaHCO3) for the abatement of SO2.

Il bicarbonato di sodio deve infatti essere iniettato in una corrente gassosa avente una temperatura di circa 180-200°C, che si puÃ² ottenere tramite diluizione con aria ambiente della corrente ad alta temperatura prelevata. The sodium bicarbonate must in fact be injected into a gaseous stream having a temperature of about 180-200 ° C, which can be obtained by diluting the high temperature stream withdrawn with ambient air.

Il bicarbonato di sodio, una volta trasformato in carbonato di sodio (Na2CO3), Ã ̈ trasportato allâ€™ingresso del filtro di processo dove puÃ² effettuare lâ€™abbattimento della SO2con elevata efficienza. The sodium bicarbonate, once transformed into sodium carbonate (Na2CO3), is transported to the inlet of the process filter where it can carry out the reduction of SO2 with high efficiency.

Lâ€™apparato integrato secondo la presente invenzione Ã ̈ rappresentato nelle Figure 3-5. The integrated apparatus according to the present invention is shown in Figures 3-5.

Forme di realizzazione dellâ€™apparato integrato secondo la presente invenzione sono rappresentate schematicamente nelle allegate Figure 3 e 4. Embodiments of the integrated apparatus according to the present invention are schematically represented in the attached Figures 3 and 4.

Nel processo attuato nellâ€™apparato secondo la presente invenzione i fumi di combustione 10, provenienti dal forno rotante 3, fluiscono dal basso verso lâ€™alto nel preriscaldatore 1. In modo analogo a quanto avviene in un impianto di produzione del clinker secondo la tecnica nota, i fumi di combustione 10 entrano nel preriscaldatore 1 dal basso e risalgono i cicloni del preriscaldatore a cicloni multistadio 1 sino allâ€™uscita 7 superiore. In the process implemented in the apparatus according to the present invention, the combustion fumes 10, coming from the rotary kiln 3, flow from the bottom up into the preheater 1. In a similar way to what happens in a clinker production plant according to prior art, the combustion fumes 10 enter the preheater 1 from below and rise up the cyclones of the multistage cyclone preheater 1 up to the upper outlet 7.

La farina cruda che entra in 4 Ã ̈ miscelata con i fumi di combustione 10 uscenti dal preriscaldatore 1, con preriscaldamento della farina cruda per contatto con i fumi di combustione 10, e formazione di una corrente gassosa contenente una farina cruda parzialmente preriscaldata in sospensione che si muove verso il successivo stadio del PRS. The raw flour entering 4 is mixed with the combustion fumes 10 coming out of the preheater 1, with preheating of the raw flour by contact with the combustion fumes 10, and the formation of a gaseous stream containing a partially preheated raw flour in suspension which moves to the next stage of the PRS.

La farina cruda sottoposta a preriscaldamento in un preriscaldatore a sospensione parte da una temperatura di circa 40°C e raggiunge valori di temperatura nellâ€™intervallo 270-360°C dopo avere attraversato almeno i primi due stadi di preriscaldamento. Attraverso il passaggio nei successivi stadi di cicloni del preriscaldatore 1, si completa il preriscaldamento della farina cruda sino alla temperatura di ingresso al forno rotante (circa 950°C). La farina cruda preriscaldata sino a una temperatura di circa 950°C Ã ̈ scaricata dal fondo del preriscaldatore 1 nel forno rotante 3 per la successiva reazione di clinkerizzazione. Raw flour subjected to preheating in a suspension preheater starts from a temperature of about 40 ° C and reaches temperature values in the 270-360 ° C range after having passed through at least the first two preheating stages. By passing through the subsequent cyclone stages of the preheater 1, the preheating of the raw flour is completed up to the inlet temperature of the rotary kiln (about 950 ° C). The raw flour preheated to a temperature of about 950 ° C is discharged from the bottom of the preheater 1 into the rotary kiln 3 for the subsequent clinkerization reaction.

I fumi di combustione uscenti in 7 dal preriscaldatore 1 sono quindi sottoposti a ulteriori trattamenti di depurazione degli inquinanti e/o trattamenti termici. Nella forma di realizzazione preferita dellâ€™apparato secondo la presente invenzione illustrata in Figura 3, i fumi di combustione lasciano il preriscaldatore attraverso lâ€™uscita 7 ed entrano nella torre 12 per essere sottoposti a ulteriori stadi di trattamento di depurazione degli inquinanti e/o di trattamento termico. A tal fine lâ€™apparato oggetto della presente invenzione prevede un sistema di abbattimento degli NOx8. Preferibilmente, si tratta di un sistema di riduzione catalitica selettiva (SCR) dove si realizza un processo di riduzione catalitica selettiva per mezzo di agenti riducenti (ad esempio, ammoniaca). Lâ€™agente riducente puÃ² essere alimentato nella corrente gassosa a monte del dispositivo SCR 8. Alternativamente, come agente riducente puÃ² essere utilizzata anche lâ€™ammoniaca eventualmente presente nelle stessa corrente di fumi di combustione sottoposta al trattamento SCR. Questâ€™ammoniaca deriva dal trattamento termico delle materie prime alimentate al preriscaldatore ed Ã ̈ trasportata dai fumi di combustione sino al catalizzatore del sistema SCR. Se la quantitÃ di ammoniaca derivante dalle materie prime non Ã ̈ sufficiente, Ã ̈ possibile alimentare nella corrente gassosa sottoposta a SCR una quantitÃ aggiuntiva di ammoniaca o altro agente riducente. The combustion fumes exiting at 7 from the preheater 1 are then subjected to further purification treatments of the pollutants and / or heat treatments. In the preferred embodiment of the apparatus according to the present invention illustrated in Figure 3, the combustion fumes leave the preheater through the outlet 7 and enter the tower 12 to undergo further treatment stages of purification of the pollutants and / or heat treatment. To this end, the apparatus object of the present invention provides a NOx8 abatement system. Preferably, it is a selective catalytic reduction (SCR) system where a selective catalytic reduction process is carried out by means of reducing agents (for example, ammonia). The reducing agent can be fed into the gaseous stream upstream of the SCR 8 device. Alternatively, ammonia, which may be present in the same stream of combustion fumes subjected to the SCR treatment, can also be used as a reducing agent. This ammonia derives from the heat treatment of the raw materials fed to the preheater and is transported by the combustion fumes to the catalyst of the SCR system. If the quantity of ammonia deriving from the raw materials is not sufficient, it is possible to feed into the gas stream subjected to SCR an additional quantity of ammonia or other reducing agent.

Il calore residuo dei fumi di combustione uscenti dal sistema SCR 8 puÃ² essere recuperato utilizzando opportuni mezzi di recupero del calore. A tal fine, lâ€™apparato secondo la presente invenzione puÃ² comprendere, ad esempio, uno scambiatore di calore di tipo aria/aria, aria/olio diatermico, aria/acqua-vapore (vedi scambiatore di calore 9 in Figura 3) oppure una torre di condizionamento ad acqua (torre di condizionamento 13 in Figura 4). The residual heat of the combustion fumes exiting the SCR 8 system can be recovered using suitable heat recovery means. For this purpose, the apparatus according to the present invention can comprise, for example, an air / air, air / diathermic oil, air / water-steam type heat exchanger (see heat exchanger 9 in Figure 3) or a water conditioning tower (conditioning tower 13 in Figure 4).

Un altro trattamento cui Ã ̈ possibile sottoporre i fumi di combustione uscenti dal preriscaldatore 1 Ã ̈ un processo di abbattimento degli ossidi di zolfo (desolforazione), in particolare di abbattimento della SO2. Preferibilmente, come detto in precedenza, questo processo prevede lâ€™iniezione di composti a base di ossidi e/o idrossidi di calcio nei fumi di combustione, mediante un opportuno sistema di iniezione. Il suddetto processo di desolforazione puÃ² essere realizzato indifferentemente prima o dopo il processo di abbattimento degli NOx, ma nella soluzione secondo la presente invenzione mostrata in Figura 5 Ã ̈ realizzato dopo lâ€™abbattimento degli NOx. Infatti i fumi in uscita dal sistema di abbattimento SCR 8 sono prelevati mediante un sistema di prelievo 14 e sono sottoposti a iniezione di bicarbonato di sodio (NaHCO3) in 15 per lâ€™abbattimento della SO2. Another treatment to which it is possible to subject the combustion fumes coming out of the preheater 1 is a process of abatement of sulfur oxides (desulphurization), in particular of abatement of SO2. Preferably, as previously mentioned, this process involves the injection of compounds based on calcium oxides and / or hydroxides into the combustion fumes, by means of an appropriate injection system. The aforesaid desulphurization process can be carried out indifferently before or after the NOx abatement process, but in the solution according to the present invention shown in Figure 5 it is carried out after the NOx abatement. In fact, the fumes leaving the SCR 8 abatement system are withdrawn by means of a sampling system 14 and are subjected to the injection of sodium bicarbonate (NaHCO3) in 15 for the abatement of SO2.

I fumi di combustione cosÃ¬ trattati, inoltre, possono essere alimentati ad altre fasi del processo di produzione del clinker e, piÃ¹ in generale, ad altre fasi del processo di produzione del cemento (ad esempio, nella macinazione ed essiccamento delle materie prime oppure come aria di combustione nel forno rotante e/o nel precalcinatore) per recuperarne il calore residuo prima dellâ€™immissione in atmosfera. Furthermore, the combustion fumes thus treated can be fed to other phases of the clinker production process and, more generally, to other phases of the cement production process (for example, in the grinding and drying of raw materials or as combustion air in the rotary kiln and / or precalcinator) to recover the residual heat before being released into the atmosphere.

La soluzione secondo la presente invenzione Ã ̈ applicabile anche in impianti di produzione di clinker dotati di precalcinatore. In tal caso, i fumi di combustione del forno rotante sono alimentati al precalcinatore e da esso, insieme con i fumi di combustione del precalcinatore, al preriscaldatore a sospensione 1. The solution according to the present invention can also be applied in clinker production plants equipped with a precalcinator. In this case, the combustion fumes of the rotary kiln are fed to the precalcinator and from it, together with the combustion fumes of the precalciner, to the suspension preheater 1.

Lâ€™apparato secondo la presente invenzione e il processo in esso realizzato presentano, come evidenziato in precedenza, diversi vantaggi rispetto agli apparati noti dallo stato della tecnica. The apparatus according to the present invention and the process carried out therein have, as previously highlighted, various advantages with respect to the apparatuses known from the state of the art.

I principali vantaggi della soluzione rappresentata dallâ€™apparato secondo la presente invenzione, sono anche legati a: The main advantages of the solution represented by the apparatus according to the present invention are also linked to:

Claims

CLAIMS 1) Integrated apparatus for the production of clinker from raw flour, comprising - a rotary kiln (3); - a multistage cyclone preheater (1) connected downstream of said rotary kiln (3) with respect to the flow direction of the fumes (10) of a combustion taking place in said kiln (3); optionally a precalcinator (2); - a catalytic system for reducing NOx (8), connected downstream of said preheater (1) with respect to said flow direction of the combustion fumes (10); - a heat treatment system (9, 13) of the fumes coming out of the catalytic system for the reduction of NOx (8), said apparatus being characterized by the fact that the NOx abatement catalytic system (8) and the heat treatment system (9, 13) of the fumes coming out of the NOx abatement catalytic system (8) are integrated in a single tower structure ( 12).

2) Apparatus according to claim 1, wherein the heat treatment system (9, 13) is a heat recovery system (9) or a heat dissipation system (13), preferably it is a heat recovery system heat (9).

3) Apparatus according to claim 1, wherein the heat treatment system (9, 13) is a tube bundle heat recovery system (WHR).

4) Apparatus according to claim 2, in which the heat dissipation system (13) is constituted by a conditioning tower (TC).

5) Apparatus according to any one of the preceding claims, in which there is a high temperature flue gas sampling system (14) leaving the NOx reduction catalytic system (8) and upstream of the heat treatment system (9,13 ) and a subsequent system for the injection of sodium bicarbonate (NaHCO3) (15) into the fumes thus taken for the abatement of SO2.

6) Apparatus according to any one of the preceding claims, in which there is also a non-catalytic NOx abatement system (SNCR).