ITMI20122034A1 - Procedimento e apparato migliorati a circolazione di co2 per la produzione di clinker da cemento - Google Patents

Procedimento e apparato migliorati a circolazione di co2 per la produzione di clinker da cemento Download PDF

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Description

“Procedimento e apparato migliorati a circolazione di CO2per la produzione di clinker da cementoâ€
La presente invenzione riguarda un procedimento e un apparato migliorati a circolazione di CO2per la produzione di clinker da cemento.
Il problema tecnico che la presente invenzione si propone di risolvere à ̈ quello di individuare un processo e un impianto che consentano di produrre clinker da cemento ed energia elettrica, permettendo nel contempo di produrre CO2ad elevata purezza da destinare al deposito sotterraneo o ad altri usi
Nel processo di produzione del cemento secondo la tecnologia denominata “per via secca†il clinker à ̈ ottenuto per cottura a elevata temperatura di una miscela di materie prime costituite principalmente da calcare (carbonato di calcio) e apportatori di ossidi acidi (silice, allumina, ossido di ferro) come per esempio l’argilla. Le materie prime sono miscelate allo stato solido nelle proporzioni desiderate e quindi macinate finemente sino a ottenere una polvere omogenea denominata “farina cruda†, utilizzata come materiale di partenza per la produzione di clinker.
Il processo di produzione del clinker negli impianti esistenti prevede generalmente le seguenti fasi principali:
- in un “preriscaldatore a sospensione†o “preriscaldatore multistadio a cicloni†(di seguito anche solo “preriscaldatore†), costituito da una torre di cicloni, il calcare (CaCO3) e le altre materie prime che costituiscono la "farina cruda†solida (come detto principalmente SiO2, Fe2O3e Al2O3) sono preriscaldate in una sequenza di colonne montanti e cicloni, per contatto diretto con i fumi caldi provenienti in controcorrente dal forno e dal calcinatore;
- in un precalcinatore/calcinatore, si attua la dissociazione quasi completa di CaCO3in CaO e CO2(detta calcinazione) con il contributo energetico ottenuto dalla combustione in corrente d’aria di un generico combustibile;
- in un forno rotante (in inglese “rotary kiln†) costituito essenzialmente da un cilindro rotante, per effetto della combustione di ulteriore combustibile, il CaO e gli altri minerali sono riscaldati fino a una temperatura di circa 1450-1500°C a formare il clinker, che come detto à ̈ il materiale di base per la produzione di cemento.
Le fasi di preriscaldamento e calcinazione condotte, rispettivamente, nel preriscaldatore e nel calcinatore, permettono di alimentare al forno rotante la farina quasi completamente calcinata (90-95%) e preriscaldata a una temperatura di circa 950°C, con una notevole riduzione del consumo di energia nella successiva reazione di clinkerizzazione, e permettono inoltre l’utilizzo di forni rotanti di dimensioni ridotte.
Questo consente quindi di ridurre anche le perdite di calore che avvengono in tali forni e aumenta l’efficienza energetica complessiva del processo di produzione del clinker.
Nel preriscaldatore, la farina cruda di partenza à ̈ portata gradualmente dalla temperatura di 70°C a circa 850°C. Il riscaldamento à ̈ realizzato mantenendo la farina in sospensione in una corrente di gas caldi, costituita dai fumi di combustione del forno rotante e del calcinatore, sfruttando l’elevata superficie di scambio di calore tra la farina e i fumi di combustione.
Nella fase di preriscaldamento à ̈ di fondamentale importanza la durata del contatto tra fase solida (farina) e fase gassosa (fumi di combustione del forno rotante). Per garantire un tempo di contatto ottimale, il preriscaldatore a sospensione à ̈ costituito, oltre che dal calcinatore, da una serie di cicloni disposti uno sull’altro a formare una torre di altezza variabile che può giungere sino a un’altezza di 130-150 m. Tale preriscaldatore può essere definito un preriscaldatore a cicloni multistadio con precalcinazione. Il primo stadio del preriscaldatore può essere costituito da due cicloni in parallelo che garantiscono una migliore efficienza di separazione della farina dalla corrente gassosa prima dell’uscita di quest’ultima dal preriscaldatore.
Durante il transito nel forno rotante, la farina cruda, subisce dapprima una calcinazione completa e, successivamente, l’ossido di calcio reagisce formando silicati di calcio (reazione di clinkerizzazione) che rappresentano i principali costituenti del clinker. Più precisamente, durante la reazione di clinkerizzazione avvengono reazioni chimiche tra ossidi di calcio, di silicio, di alluminio e di ferro, reazioni promosse dalla fusione di una parte delle stesse materie prime (ossidi di alluminio e di ferro).
L’energia necessaria per innalzare la temperatura del materiale fino a consentire la reazione di clinkerizzazione, à ̈ prodotta per mezzo di un bruciatore a combustibile posto sulla testata del forno rotante, all’estremità opposta rispetto a quella in cui à ̈ caricata la farina. I combustibili generalmente utilizzati sono il carbon fossile, il pet-coke, l’olio combustibile, il metano, oltre a combustibili alternativi quali, ad esempio, le farine animali.
Nel preriscaldatore a cicloni multistadio, i fumi di combustione provenienti dal forno rotante e dal calcinatore, aventi una temperatura di circa 900-1000°C, risalgono la torre dal basso verso l’alto. La farina cruda di partenza à ̈ miscelata ai fumi di combustione nel condotto che collega il secondo al primo stadio di cicloni. La farina cruda risale in tale condotto ed à ̈ poi separata dalla corrente dei gas nel primo stadio di cicloni.
I gas lasciano il preriscaldatore, mentre la farina separata ricade nel condotto che collega il terzo stadio al secondo, disperdendosi nei gas che risalgono dal terzo al secondo stadio per poi essere separata dai gas nel secondo stadio di cicloni. Identico processo avviene negli stadi inferiori, per esempio tra terzo e quarto stadio e così via. In ciascuno stadio circa l’80% della fase solida (farina) à ̈ separata dalla fase gassosa (fumi di combustione) per poi essere immessa nuovamente nella fase gassosa uscente dal ciclone sottostante. La fase gassosa contenente la rimanente frazione solida (circa 20% della farina) fluisce, invece, al ciclone successivo soprastante.
Al fondo del preriscaldatore, si ottiene una farina preriscaldata avente una temperatura di circa 850°C. Dal penultimo stadio di preriscaldamento nel preriscaldatore a cicloni multistadio, la farina preriscaldata à ̈ alimentata dal preriscaldatore al calcinatore, all’interno del quale subisce il processo di calcinazione. La farina calcinata lascia il calcinatore ed à ̈ alimentata, insieme con i fumi di combustione del calcinatore, all’ultimo stadio del preriscaldatore, stadio in cui la farina à ̈ separata dai gas e ricade nel forno rotante. I fumi di combustione del calcinatore confluiscono con quelli del forno rotante e risalgono il preriscaldatore sino all’uscita di testa, dopo il primo ciclone.
La corrente gassosa uscente dal preriscaldatore, comprendente i fumi di combustione del forno rotante e quelli del calcinatore, ha una temperatura di circa 300-330°C. Prima di essere rilasciata in atmosfera, questa corrente à ̈ generalmente utilizzata in altre fasi del processo di produzione del cemento (ad esempio, per la macinazione ed essiccazione delle materie prime) per recuperarne il contenuto calorico.
Scopo della presente invenzione à ̈ di superare gli inconvenienti dei procedimenti e degli apparati secondo lo stato dell’arte, individuando un procedimento e un apparato ottimizzati che consentano di produrre clinker da cemento ed energia elettrica, permettendo nel contempo di produrre CO2ad elevata purezza da destinare al deposito sotterraneo o ad altri usi.
E’ quindi un primo oggetto della presente invenzione un procedimento a circolazione di CO2per la produzione di clinker da cemento, che comprende le seguenti fasi:
a) una fase di surriscaldamento da 400°C a 1200-1400°C di una corrente di CO2in una caldaia/scambiatore, dove detta corrente di CO2surriscaldata e messa successivamente in contatto con carbonato di calcio, fornisce l’energia termica necessaria alla decomposizione del carbonato di calcio in CaO e CO2ad una temperatura di 900°C;
b) una fase di separazione del CaO dalla CO2, seguita da una fase di raffreddamento della CO2da 900°C a 400°C circa per scambio termico con una corrente di aria a temperatura ambiente; c) una fase di depolverazione spinta della corrente di CO2risultante in un filtro ad elevata efficienza, detta corrente di CO2risultante essendo in parte inviata al ricircolo e in parte estratta dal ciclo, ulteriormente raffreddata a 120°C-180°C circa e inviata allo stoccaggio o ad altro uso.
Il procedimento secondo la presente invenzione prevede che la fase a) di surriscaldamento da 400°C a 1200-1400°C della corrente di CO2sia condotta mediante l’impiego di aria di combustione preriscaldata a 450-600°C in uno scambiatore, con recupero del calore sensibile dei gas provenienti dal forno di cottura del clinker da cemento.
Preferibilmente, l’aria di combustione preriscaldata a 450-600°C à ̈ l’aria proveniente dalla fase b).
La parte di corrente di CO2proveniente dalla fase di depolverazione spinta c) che à ̈ estratta dal ciclo corrisponde alla quantità di CO2prodotta dalla decomposizione del carbonato di calcio.
E’ oggetto della presente invenzione anche un apparato per la produzione di clinker da cemento, comprendente: un singolo stadio di cicloni 1, costituito da una colonna montante 1’ e uno stadio di cicloni 1†, un calcinatore 2 e un forno rotante 3, dove il calcinatore 2 à ̈ collegato a monte di detto singolo stadio 1 rispetto alla direzione di flusso della miscela solida e detto singolo stadio 1 à ̈ collegato a valle di detto forno rotante 3 rispetto alla direzione di flusso dei fumi di combustione, provenienti da detto forno 3; detto apparato essendo caratterizzato dal prevedere un primo scambiatore di calore (SC1) 4, connesso tramite una linea 5 al calcinatore 2, tramite una linea 6 ad un secondo scambiatore di calore (SC2) 7 e tramite una linea 8 ad una caldaia/scambiatore (SCO2) 9, detta caldaia/scambiatore (SCO2) 9 essendo a sua volta collegata tramite la linea 10 al calcinatore 2, detto scambiatore 7 essendo a sua volta collegato tramite la linea 11 alla caldaia/scambiatore (SCO2) 9.
L’apparato secondo la presente invenzione prevede quindi un forno per la produzione di clinker da cemento a via secca monostadio, costituito da un raffreddatore del clinker prodotto, da un tubo rotante e da un singolo stadio di ciclone. Il singolo stadio di ciclone prevede una colonna montante e uno stadio di cicloni, con relativo condotto di adduzione dei gas prodotti dal forno e al quale sono alimentati l’argilla essiccata e macinata e l’ossido di calcio proveniente dal calcinatore. Lo stadio di ciclone ha il compito di miscelare fra loro i due componenti, alimentati in opportune proporzioni, per poi alimentarli al forno dove saranno trasformati in clinker da cemento Portland.
Più precisamente, la miscela prevede preferibilmente tra il 70 e l’80% in peso di ossido di calcio rispetto al peso totale della miscela, mentre il rimanente à ̈ argilla.
Come mostrato successivamente in dettaglio, i fumi che provengono dallo stadio di ciclone sono ancora ad elevata temperatura, circa 700-800°C. Essi sono dapprima trattati in uno scambiatore che provvede al riscaldamento dell’aria di combustione da destinare alla caldaia/scambiatore dove à ̈ riscaldata la CO2. I gas raffreddati a 450-600°C passano poi ad una caldaia di recupero dove à ̈ prodotto vapore da destinare alla produzione di energia elettrica; successivamente questi gas alla temperatura di 180°C-200°C sono utilizzati dal molino per la macinazione ed essiccazione dell’argilla e successivamente depolverati prima del loro invio in atmosfera.
L’aria calda a 300-400°C, prodotta dallo scambiatore che ha raffreddato la CO2proveniente dal calcinatore, successivamente ulteriormente riscaldata a 450-600°C dallo scambiatore che raffredda i fumi prodotti dal forno, à ̈ poi utilizzata come aria di combustione nella caldaia/scambiatore che provvede al riscaldamento fino a 1200-1400°C della CO2; in parte viene invece raffreddata a 120-130°C in uno scambiatore per la produzione di vapore destinato alla produzione di energia elettrica e quindi riunita ai gas provenienti dal molino per la macinazione della miscela cruda e inviata con essi al filtro di depolverazione e quindi, tramite apposito ventilatore, emessi in atmosfera.
Una forma di realizzazione del processo e dell’apparato migliorato secondo la presente invenzione à ̈ rappresentata in Figura 1, mentre la Figura 2 mostra uno schema con i principali flussi termici di una forma di realizzazione del processo secondo la presente invenzione.
In particolare, il procedimento e l’apparato secondo la presente invenzione mettono a disposizione elevate quantità di calore (a temperatura pressoché costante) che possono essere impiegate per l’essiccazione delle materie prime e per la produzione di energia elettrica. Infatti il procedimento e l’apparato secondo la presente invenzione, sorprendentemente, separando il processo di calcinazione da quello di combustione e, impiegando una corrente gassosa di CO2ad alta temperatura per la decarbonatazione del calcare, permettono il recupero di elevate quantità di calore. Sostanzialmente, il processo e l’apparato secondo la presente invenzione prevedono tre circuiti:
1 - il cosiddetto circuito CO2in cui la CO2, che à ̈ riscaldata da 400-450 a 1200-1400°C nella caldaia/scambiatore (SCO2), attraversa un Calcinatore (CC) dove cede calore al carbonato di calcio che si decompone in CaO e CO2ad una temperatura di 900°C. La miscela CO2e CaO à ̈ separata da un ciclone (30) e il CaO à ̈ inviato per gravità al forno da cemento, mentre la CO2attraversa uno scambiatore di calore (SC1) per essere raffreddata a 400°C-450°C ritornando in ciclo, dopo essere stata depolverata in un filtro ad alta temperatura (31). Un’aliquota della suddetta CO2, pari a quella proveniente dalla decarbonatazione del calcare à ̈ raffreddata in un recuperatore/scambiatore (E2) a 120-180°C (recuperando calore) ed à ̈ successivamente inviata allo stoccaggio sotterraneo o al riutilizzo; 2 - il cosiddetto circuito Aria/Fumi in cui l’aria ambiente scambia calore prima con la CO2a 900°C proveniente dal calcinatore in uno Scambiatore (SC1) raggiungendo i 400-450°C. Una parte dell’aria à ̈ ulteriormente riscaldata nello Scambiatore (SC2) dai fumi del forno dove raggiunge i 600°C ed impiegata come aria di combustione della caldaia/scambiatore (SCO2). I fumi di combustione a circa 1200-1400°C cedono calore alla CO2fino ad essere espulsi a 400°C-450°C e inviati a un recuperatore/scambiatore (E1); sono poi depolverati e inviati in atmosfera attraverso apposito esaustore;
3 - il cosiddetto circuito Forno (3) in cui un forno tradizionale a via secca monostadio, ovverossia con una colonna montante (riser duct) e uno stadio di cicloni, à ̈ alimentato con CaO proveniente dal calcinatore a circolazione di CO2e da argilla precedentemente essiccata e macinata. La funzione dell’unico stadio sarà soltanto quella di mescolare CaO con argilla. In uscita dallo stadio del forno, vista l’assenza di processi endotermici, i fumi si manterranno sugli 800-900°C.
In particolare, l’apparato secondo la presente invenzione può prevedere che lo scambiatore di calore (SC2) 7, tramite la linea 14, alimenti aria a 600°C a un recuperatore/scambiatore (E3) 15.
Inoltre l’apparato secondo la presente invenzione può prevedere che la caldaia/scambiatore (SCO2) 9, tramite la linea (23), alimenti fumi di combustione a 400°C ad un recuperatore/scambiatore (E1) 24.
Nell’apparato secondo la presente invenzione, lungo la linea 8 che connette lo scambiatore di calore (SC1) 4 alla caldaia/scambiatore (SCO2) 9, à ̈ previsto un filtro ad elevata efficienza 31, cui segue un ventilatore di circolazione.
L’apparato secondo la presente invenzione può anche prevedere che lo scambiatore di calore (SC1) 4, tramite le linee 6 e 6’, alimenti aria a 400°C ad un recuperatore/scambiatore (E4) 17 e che lo scambiatore di calore (SC1) 4, tramite le linee 8 e 21, alimenti CO2a 400°C ad un recuperatore/scambiatore (E2) 22.
Il processo e l’apparato a circolazione di CO2secondo la presente invenzione sono caratterizzati da numerosi vantaggi rispetto alle soluzioni dell’arte nota. In primo luogo presentano il grande vantaggio di produrre CO2per lo stoccaggio o per altri usi praticamente pura (a meno degli ingressi di aria falsa).
L’apparato, pur consumando una maggior quantità di combustibile rispetto a un forno tradizionale, produce una minore quantità di CO2perché le emissioni sono relative soltanto ai fumi di combustione della caldaia/scambiatore; esso inoltre produce inferiori volumi di fumi, permettendo quindi un risparmio nel dimensionamento dei sistemi di abbattimento degli inquinanti (NOx, SOx) e, al netto dei consumi aggiuntivi, permette una notevole produzione di energia elettrica (8.9 MW per un forno da 3000 tpd).
Nella figura 1 qui allegata, le linee a tratto pieno indicano i flussi di materiale solido, le linee tratteggiate i flussi di correnti gassose.
Con riferimento alla figura 1, l’argilla à ̈ alimentata a uno stadio unico tramite un ingresso 12; da un ingresso separato 25, sempre nella medesima zona, à ̈ alimentato il CaO proveniente dal calcinatore 2 CC a circolazione di CO2, dove la miscela CO2e CaO à ̈ separata da un ciclone (30).
Nell’unico stadio di cicloni 1 del forno 3, il CaO proveniente dal calcinatore 2 a circolazione di CO2e l’argilla, precedentemente essiccata e macinata, sono mescolati, mentre in uscita da detto stadio di cicloni del forno 3, in assenza di processi endotermici, i fumi caldi si mantengono ad una temperatura intorno agli 800°C-900°C e sono inviati tramite la linea 13 al secondo scambiatore di calore (SC2) 7.
I fumi di combustione 13, provenienti dal forno rotante 3, permettono di riscaldare sino a 450-600°C circa una porzione dell’aria (già alla temperatura di 300-400°C) proveniente tramite la linea 6 dallo scambiatore di calore (SC1) 4. L’aria così riscaldata a 450-600°C, proveniente dallo scambiatore (SC2) 7, tramite la linea 11, à ̈ inviata alla caldaia/scambiatore (SCO2) 9 che provvede al riscaldamento della CO2fino a 1200-1400°C. Una parte dell’aria riscaldata a 300-400°C dallo scambiatore (SC1) 4, che raffredda la CO2prodotta dal calcinatore da 900°C a 400°C, à ̈ poi inviata tramite il condotto 6’ a una caldaia di recupero per la produzione di vapore destinato alla produzione di energia elettrica 17 e, raffreddata sino ad una temperatura di 120-180°C (raffreddamento che permette un ulteriore recupero di calore), tramite la linea 18 à ̈ inviata a un impianto di macinazione dell’argilla 16, dove à ̈ impiegata per essiccare l’argilla ivi macinata.
La parte rimanente dell’aria (alla temperatura di 300-400°C), riscaldata a 450-600°C nello scambiatore (SC2) 7 che raffredda i fumi del forno, à ̈ inviata, tramite la linea 11, come aria preriscaldata di combustione alla caldaia/scambiatore (SCO2) 9 che provvede al riscaldamento della CO2fino a 1200-1400°C.
Il calcinatore (CC) 2 à ̈ alimentato con carbonato di calcio in 19 e con la corrente di CO2alla temperatura di 1200-1400°C, proveniente tramite la linea 10 dalla caldaia/scambiatore (SCO2) 9. In uscita dal calcinatore (CC) 2, il CaO, formatosi per decomposizione del CaCO3in CaO e CO2, à ̈ separato per gravità dall’unico stadio 30 del forno 3, e ricade tramite la linea 25 nello stadio 1, mentre la corrente di CO2a 900°C in uscita dal calcinatore (CC) 2, à ̈ inviata tramite la linea 5 allo scambiatore (SC1) 4, cui à ̈ alimentata in 20 anche aria a temperatura ambiente (20°C).
La corrente di CO2in uscita dallo scambiatore (SC1) 4 a circa 400-450°C tramite la linea 8 Ã ̈ sottoposta ad una depolverazione spinta in un filtro ad elevata efficienza (31), cui segue un ventilatore di circolazione.
Una parte della corrente di CO2risultante, tramite la linea 8, à ̈ inviata al ricircolo, cioà ̈ alla caldaia/scambiatore (SCO2) 9, mentre la parte restante della corrente di CO2, corrispondente alla parte prodotta dalla decomposizione del carbonato di calcio, tramite la linea 21 e previo raffreddamento sino a 120°C circa, con recupero di energia termica in uno scambiatore (E2) 22 per la produzione di vapore da destinare alla produzione di energia elettrica, à ̈ estratta dal ciclo per il successivo stoccaggio o riutilizzo.
I fumi in uscita dalla caldaia/scambiatore (SCO2) 9 a circa 400-450°C sono inviati tramite la linea 23 e previo recupero dell’energia termica in un recuperatore (E1) 24 per la produzione di calore da destinare alla produzione di energia elettrica, ad un esaustore e successivamente emessi in atmosfera.
Esempio 1
Qui di seguito un esempio numerico riferito ad un forno da 3000 tonnellate giorno, schematicamente riportato in figura 2.
Il consumo di calore stimato à ̈ pari a 1230 kcal/kg di CaCO3che, insieme al consumo termico di un forno quale quello secondo l’apparato della presente invenzione (che prevede uno stadio costituito da una colonna montante e un solo stadio di cicloni) porta il consumo complessivo a 1554 kcal/kgcli (cioà ̈ Kcal/kg clinker) contro un consumo di circa 760 kcal/kg per un forno tradizionale con preriscaldatore a 5 stadi.
Nonostante l’incremento nei consumi, l’apparato secondo la presente invenzione presenta rispetto ad un forno tradizionale una minore emissione di CO2(circa il 25% in meno).
Infatti, considerando che la CO2proveniente dalla decarbonatazione rappresenta il 65% della CO2emessa, appare evidente che il nuovo processo e apparato, pur raddoppiando i consumi di combustibile, comporta un raddoppiamento della CO2emessa in atmosfera solo per il 35% dell’emissione totale. Con i valori del bilancio termico riportati nel presente esempio e considerando un forno da 3000 tpd (tonnellate al giorno), le quantità di CO2prodotte da un forno tradizionale a cinque stadi saranno di circa 105 t/h contro le 78.2 t/h prodotte dal processo e apparato secondo la presente invenzione:
Bilancio CO2
CO2da decarbonatazione KgCO2/Tclinker 546 CO2da combustione KgCO2/Tclinker 290 CO2per kg di combustibile 3.3 Forno stato dell’arte 104500 Forno secondo l’invenzione 78179 Riduzione produzione CO225%
Sempre nel caso di un forno da 3000 tpd di clinker e non considerando il consumo energetico relativo ai reparti di macinazione calcare e argilla in quanto invarianti, i 5 recuperatori/scambiatori (E1-E5) dell’apparato secondo la presente invenzione impegnano una potenza di circa 2.6 MW contro gli 0,8 MW di un forno tradizionale per il solo esaustore forno.
I consumi elettrici dell’apparato a circolazione di CO2secondo la presente invenzione à ̈ il seguente:
vent Portata Portata Temp Portata Pressione Potenza # Nm3/kgCaCO3 Nm3/h °C m3/s mmCA kW
#1 2,20 276620 400 199 500 1217 #2 1,44 181498 400 133 700 1138 #3 0,224 28224 120 12 400 57
#4 0,60 75600 180 37 500 224
#5 (*) 2,35 295488 180 140 300 515 ;2637 (*) riferito alla sola differenza tra procedimento e apparato secondo la presente invenzione e forno tradizionale con preriscaldatore a 5 stadi.
Pertanto rispetto ad un forno tradizionale con preriscaldatore a cinque stadi, il consumo elettrico aggiuntivo à ̈ pari a 2.6-0.8 = 1.8 MW.
Nel contempo il processo e l’apparato secondo la presente invenzione presentano una considerevole disponibilità di calore:
Calore Disponibile Q Tin Tout Cp H Nm3/h °C °C kcal/Nm3°C Mcal/h raffreddamento CO2 (E2) 28224 400 120 0,46 3659 fumi scambiatore SCO2 (E1) 62500 600 180 0,32 8507 Aria calda (E4) 295488 400 180 0,32 20692 Fumi da SC2 (E3) 181498 600 180 0,32 24704
calore recuperabile 57562 potenza elettrica potenzialmente producibile [MWe] 10,7
Al netto quindi dei consumi aggiuntivi, il procedimento e apparato secondo la presente invenzione permettono di produrre circa 10.7 – 1.8 = 8.9 MW.
Considerando che vengano prodotte 0,5 tCO2/MWh (valore medio a livello di Paese), si rileva un ulteriore risparmio di circa 5-5,5 tCO2/h che, aggiunte alle precedenti, portano ad una riduzione complessiva della CO2prodotta per tonnellata di clinker pari al 30% circa.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Procedimento a circolazione di CO2per la produzione di clinker da cemento, che comprende le seguenti fasi: a) una fase di surriscaldamento da 400°C a 1200-1400°C di una corrente di CO2in una caldaia/scambiatore, dove detta corrente di CO2surriscaldata e messa successivamente in contatto con carbonato di calcio, fornisce l’energia termica necessaria alla decomposizione del carbonato di calcio in CaO e CO2ad una temperatura di 900°C; b) una fase di separazione del CaO dalla CO2, seguita da una fase di raffreddamento della CO2da 900°C a 400°C circa per scambio termico con una corrente di aria a temperatura ambiente; c) una fase di depolverazione spinta della corrente di CO2risultante in un filtro ad elevata efficienza, detta corrente di CO2risultante essendo in parte inviata al ricircolo e in parte estratta dal ciclo, ulteriormente raffreddata a 120-180°C circa e inviata allo stoccaggio o ad altro uso.
  2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, dove la fase a) di surriscaldamento da 400°C a 1200-1400°C della corrente di CO2à ̈ condotta mediante l’impiego di aria di combustione preriscaldata a 450-600°C in uno scambiatore, con recupero del calore sensibile dei gas provenienti dal forno di cottura del clinker da cemento.
  3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, dove l’aria di combustione preriscaldata a 450-600°C à ̈ l’aria proveniente dalla fase b).
  4. 4. Procedimento secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, dove la parte di corrente di CO2proveniente dalla fase di depolverazione spinta c) che à ̈ estratta dal ciclo corrisponde alla quantità di CO2prodotta dalla decomposizione del carbonato di calcio.
  5. 5. Apparato per la produzione di clinker da cemento, comprendente: un singolo stadio (1), costituito da una colonna montante (1’) e uno stadio di cicloni (1†), un calcinatore (2) e un forno rotante (3), dove il calcinatore (2) à ̈ collegato a monte di detto singolo stadio (1) rispetto alla direzione di flusso della miscela solida e detto singolo stadio (1) à ̈ collegato a valle di detto forno rotante (3) rispetto alla direzione di flusso dei fumi di combustione, provenienti da detto forno (3); detto apparato essendo caratterizzato dal prevedere un primo scambiatore di calore (SC1) (4), connesso tramite una linea (5) al calcinatore (2), tramite una linea (6) ad un secondo scambiatore di calore (SC2) (7) e tramite una linea (8) ad una caldaia/scambiatore (SCO2) (9), detta caldaia/scambiatore (SCO2) (9) essendo a sua volta collegata tramite la linea (10) al calcinatore (2), detto scambiatore (SC2) (7) essendo a sua volta collegato tramite la linea (11) alla caldaia/scambiatore (SCO2) (9).
  6. 6. Apparato secondo la rivendicazione 5, dove lo scambiatore di calore (SC2) (7), tramite la linea (14), alimenta aria a 600°C a un recuperatore/scambiatore (E3)(15).
  7. 7. Apparato secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni dove la caldaia/scambiatore (SCO2) (9), tramite la linea (23), alimenta fumi di combustione a 400°C ad un recuperatore/scambiatore (E1) (24).
  8. 8. Apparato secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni dove, lungo la linea (8) che connette lo scambiatore di calore (SC1) (4) ad una caldaia/scambiatore (SCO2) (9), Ã ̈ previsto un filtro ad elevata efficienza (31), cui segue un ventilatore di circolazione.
  9. 9. Apparato secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni dove lo scambiatore di calore (SC1) (4), tramite le linee (6) e (6’), alimenta aria a 400°C ad un recuperatore/scambiatore (E4) (17).
  10. 10. Apparato secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni dove lo scambiatore di calore (SC1) (4), tramite le linee (8) e (21), alimenta CO2a 400°C ad un recuperatore/scambiatore (E2) (22).
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