MX2011001602A

MX2011001602A - Metodo para tratar materiales residuales de bajo valor calorico, con contenido de carbono alternativos.

Info

Publication number: MX2011001602A
Application number: MX2011001602A
Authority: MX
Inventors: Frank Ernst; Albert Obrist
Original assignee: Holcim Technology Ltd
Priority date: 2008-08-14
Filing date: 2009-08-10
Publication date: 2011-05-19
Also published as: CN102123963B; CN102123963A; ES2431819T3; AU2009280905B2; BRPI0917676A2; CA2733713C; MA32758B1; EP2313349A1; US9011723B2; CA2733713A1; RU2536719C2; AR074644A1; US20110127470A1; AT507174A1; WO2010018436A1; RU2011109262A; EP2313349B1; AU2009280905A1

Abstract

En un método para tratar materiales residuales de bajo valor calórico, con contenido de carbono alternativos para uso en sistemas de hornos, en particular hornos giratorios tubulares para la producción de escoria de hulla, los combustibles alternativos con contenido de carbono se someten a gasificación en altas temperaturas bajo condiciones anóxicas a temperaturas superiores a 1000°C, en donde el agua, el vapor de agua o CO2 se inyectan para garantizar una reacción que forma CO y H2. El calor residual de un enfriador de escoria de hulla se usa para la gasificación a altas temperaturas.

Description

Método para tratar materiales residuales de bajo valor 1 calórico, con contenido de carbono alternativos La invención trata de un método para .tratar , materiales residuales de bajo valor calórico, con contenido I de carbono para uso en sistemas de hornos, en particular hornos giratorios tubulares para la producción de escoria de Hulla, en donde combustibles alternativos con contenido de carbono se someten a gasificación a altas temperaturas arriba i de 1000°C y en donde se inyecta agua, vapor de agua o C02 j para garantiza una reacción que forma CO y H2. j En diversas configuraciones ya se han propuesto métodos para dar tratamiénto a desechos industriales con el fin de producir gases de síntesis. Los métodos de gasificación a altas temperaturas en los cuales se produce calentamiento autotérmico bajo condiciones controladas se I I caracterizan porque hay gran demanda de valor calórico en otros combustibles para evitar la reducción a gases en su i mayor parte inertes. El método de acuerdo con la invención se caracteriza esencialmente porque el calor residual de un enfriador de escoria de hulla se usa para la gasificación a j atas temperaturas. Por condiciones anóxicas, se entienden las condiciones en las cuales no se agrega oxígeno libre. De ese modo las condiciones anóxicas se caracterizan porque no entra aire caliente u oxígeno en el reactor donde se realiza la gasificación. En contraste, los compuestos de oxígeno como I ! i por ejemplo el vapor de agua o C02 pueden, por supuesto, de manera definitiva hacerse reaccionar en tal proceso de gasificación alotérmica, estando el equilibrio en términos de cantidad, en la temperatura alta que se busca en la invención, del lado del monóxido de carbono en el caso del C02 en la pjresencia del carbono, y, cuando se inyecta agua, del lado del gas de síntesis, es decir, monóxido de carbono e hidrógeno. El método de acuerdo con la invención es especialmente adecuado para tratar combustibles alternativos con contenido de carbono para usar en la producción de la escoria de hulla, ya que en ese caso es posible proporcionar la temperatura alta que busca la invención a través de la escoria de hulla caliente importada. En temperaturas extremadamente altas, es decir temperaturas entre 1000 y 300°C, el aire de enfriamiento que se usa en el enfriador de escoria de hulla llegará a los intercambiadores de calor apropiados, por ejemplo en la forma de aire terciario, en los cuales se obtendrá el calentamiento apropiado de los intercambiadores de calor bajo condiciones anóxicas al mismo I ¿iempo que se evita un intercambio directo de los gases. De ese modo, el método se lleva a cabo favorablemente porque se usa el aire de escape caliente de un enfriador de escoria de hulla, produciendo el calor a través de los intercambiadores I de calor. Además de las configuraciones de intercambiador de calor, por ejemplo, en la forma de tubos giratorios de doble pared, es posible producir tal calentamiento porque el aire ¡ caliente de escape se usa para calentar el medio de ¿cumulación de calor a prueba de temperatura de calentamiento como la arena o la cerámica, y porque los combustibles con contenido de carbono diferentes que van a ser tratados se mezclan con el medio de acumulación de calor calentado.

I Al hacerlo así, se puede proceder de una manera particularmente sencilla porque una porción de la escoria de hulla que entra al enfriador de escoria de hulla se usa como el medio de acumulación de calor a prueba de temperatura. De este modo, se evita una reacción directa con el oxígeno del I aire y consecuentemente se obtiene de inmediato gas caliente con alto valor calórico sin calentar la escoria de hulla de nitrógeno arrastrado por el aire de enfriamiento, gas caliente que posteriormente se puede usar también para precalcinar los lotes. En los métodos modernos de producción de cemento, el 60% de la energía térmica se usa en su mayoría en el prehorno de calcinación, en tanto que alrededor del 40% se usa para el horno principal del horno giratorio tubular. Debido al gas de síntesis de alta calidad, la porción usada ¡ dé este modo en el horno giratorio tubular puede incrementarse sustancialmente y, en particular, incrementarse s stancialmente con relación al uso directo de otros combustibles en el horno giratorio tubular. El uso del gas de síntesis es sobre todo de interés en el horno principal, ya que ahí los otros combustibles sólo se pueden usar en pretratamientos elaborados o en pequeñas cantidades. En el pjrehorno de calcinación, también se pueden recargar, en contraste, combustibles alternativos más ordinarios.

De ese modo, el beneficio de la presente invención sje va a observar en el pretratamiento térmico de desechos y, pjor ende, en la producción de un gas que permite el encendido uniforme del horno principal sin modificar de modo complicado ljos quemadores. A través de la gasificación a altas temperaturas según la invención, también es factible simplificar y reducir sustancialmente el procesamiento mecánico requerido hasta ahora de combustibles alternativos, eh donde el método es particularmente adecuado para ¡ combustibles alternativos no uniformes. Lo que es esencial es su integración eh el proceso de producción de escoria de hulla, ya que en este caso el aire terciario . proporciona en consecuencia las temperaturas altas necesarias para el gas de síntesis de alta calidad. Si una porción de la escoria de hulla que entra al enfriador de escoria de hulla e usa directamente como medio de acumulación de calor a prueba de tjemperatura para calentamiento alotérmico, que de preferencia aje hace según la invención, la ceniza formada y los sólidos residuales de los combustibles alternativos pasarán a la escoria de hulla en una dispersión mecánica relativamente buena y de ese modo puede usarse posteriormente de forma directa como los componentes minerales en un molino de elemento. El oxígeno que se hizo reaccionar en el contexto del mjétodo según la invención con el fin de producir el gas de síntesis, se obtiene de modo exclusivo de compuestos del oxígeno como el H20 o . el Co2 de manera que el equilibrio termodinámico deseado será mantenido de manera viable en i temperaturas superiores a 1000°C y, en particular, tjemperaturas superiores a 1100°C. Los métodos de pirólisis i qjue de igual forma se llevan a cabo en condiciones sjubestoiquiométricas o anaeróbicas normalmente se realizan en temperaturas sustancialmente más bajas y en ningún caso rjesultarán en los gases de síntesis de alta calidad como son obtenidos por el modo de procedimiento acorde con la invención. Sobre todo, no es posible adaptar la calidad del gas obtenido a los requisitos respectivos en la misma medida en temperaturas consecuentemente inferiores con el fin de lograr una calidad uniforme.

El modo de procedimiento acorde con la invención permite la utilización del nivel de altas temperaturas del ¡ aire terciario, o la escoria de hulla producida, en una mjedida mucho mayor de lo que sería posible en otros métodos para utilizar el calor residual. Cuando se utiliza calor residual para la generación del vapor, y la posterior I producción de energía a través de las turbinas de vapor, la reacción se lleva a cabo en temperaturas sustancialmente inferiores de manera que el potencial de temperaturas altas del aire terciario y la escoria de hulla producida, i respectivamente, no se utilizarán por completo.

! Además del gas de síntesis, la ceniza también es un p oducto que se va a usar en la producción del cemento, principalmente al ser molida para la escoria de hulla en un molino de cemento como un componente hidráulicamente activo.

Los beneficios de una gasificación indirecta en este sentido residen en la separación de la ceniza, y su mezcla selectiva controlada por trituración, mientras que, con la escoria de hülla que se está utilizando como medio de transferencia de cLlor, la ceniza ya está directamente dispersa en la escoria ! de hulla como se menciona anteriormente.

Con el fin de garantizar las temperaturas altas necesarias para la gasificación, es posible que en el caso i presente sea adecuado usar y quemar una porción del gas de síntesis producido para calentar el reactor de gasificación. Cuando se usa la escoria de hulla como un intercambiador de calor, la ceniza formada durante la gasificación pasará de inmediato al producto como un componente mineral, y de ese mbdo puede utilizarse de manera óptima. La utilización de la ceniza como un componente mineral en el cemento, no obstante, también será útil si la gasificación se realiza en un reactor de gasificación separado, desde donde la ceniza y el gas de síntesis se descargaran después por separado.

Claims

Reivindicaciones Un método para tratar diferentes materiales residuales de bajo valor calórico, con contenido de carbono para uso en sistemas de hornos, en particular hornos giratorios tubulares para la producción de escoria de hulla, i en donde combustibles alternativos con contenido de carbono í se someten a gasificación de altas temperaturas bajo condiciones anóxicas en temperaturas superiores a 1000°C, y en donde se inyecta agua, vapor de agua o C02 para garantizar ¡ uña reacción que forma CO y H2, en donde el calor residual del enfriador de escoria de hulla se usa para la gasificación a altas temperaturas, que se caracteriza porque se usa el aire de escape caliente de un enfriador de escoria de hulla, dónde el calentamiento se produce a través de intercambiadores de calor.
2. Un método según la reivindicación 1, que se caracteriza porque el aire de escape caliente se usa para calentar el medio de acumulación de calor a prueba de temperatura como la arena o cerámicas, y porque combustibles
3. Un método según la reivindicación 1 o 2, que se caracteriza porque una porción de la escoria de hulla que entra al enfriador de escoria de hulla se usa como el medio de acumulación de calor a prueba de temperatura. j
4. Un método según cualquiera de las reivindicaciones i 1, 2 o 3, que se caracteriza porque el calentamiento de combustibles alternativos se lleva a cabo en un horno i giratorio tubular.
5. . Un método según cualquiera de las reivindicaciones i í a 4, que se caracteriza porque una porción del gas de síntesis generado se quema para lograr la temperatura de gasificación.
6. Un método según cualquiera de las reivindicaciones i a 5, que se caracteriza porque la ceniza del método de gasificación se mezcla con el cemento como un componente ¡ mineral . I