MX2013009754A - Sistema para la dosificacion de aditivosinhibidores que contienen oxido de magnesio aplicados en combustibles utilizados para el proceso de produccion de clinker/cemento de hornos rotatorios y calderas generadoras de vapor. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema automatizado y controlado mediante un software; para el almacenaje y aplicación de aditivos y/o inhibidores de azufre que contienen óxido de magnesio y su dosificación precisa en combustibles fósiles y alternos, sólidos o líquidos, utilizados preferentemente en los hornos rotatorios de producción Clinker/cemento y en las calderas de producción de vapor. Asimismo, la presente invención se caracteriza por tener la facultad de incrementar el consumo de combustibles fósiles y alternos sin alterar las características de los cementos, ni los concretos como producto final del cemento.

Description

SISTEMA, PARA, LA DOSIFICACIÓN DE ADITIVOS/INHIBIDORES QUE CONTIENEN OXIDO DE MAGNESIO APLICADOS EN COMBUSTIBLES UTILIZADOS PARA EL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE CLINKER/CEMENTO EN HORNOS ROTATORIOS Y CALDERAS GENERADORAS DE VAPOR.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se ubica en el campo de la producción de cementos. Específicamente, la presente invención se refiere a un sistema automatizado y controlado mediante un software; para el almacenaje y aplicación de aditivos y/o inhibidores de azufre que contienen óxido de magnesio y su dosificación precisa en combustibles fósiles y alternos, sólidos o líquidos, utilizados preferentemente en los hornos rotatorios de producción Clinker/cemento y en las calderas de producción de vapor.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La tendencia mundial en la industria del cemento se dirige hacia el uso de combustibles alternos cada vez más contaminados con impurezas de azufre, aluminio, silicio y vanadio, principalmente con la finalidad de reducir los costos de fabricación de clinker/cemento y en las calderas para la generación de vapor sin tener mucho éxito. Lo anterior deriva en inestabilidad en las operaciones, pérdida de producción y daños en los equipos por corrosión.

Las principales compañías productoras de cemento y generadoras de energía eléctrica a nivel mundial se han enfocado, los últimos años, a desarrollar sistemas mecánicos para solucionar un problema químico, sin embargo no han tenido éxito debido a <¾ue han preferido buscar otras soluciones en vez de manejar aditivos dosificados en los combustibles fósiles, alternos y líquidos que resuelvan los problemas derivados de los componentes nocivos en los combustibles .

Existen aditivos en el mercado que no es posible utilizarlos con éxito por su difícil manejo y conservación en tanques de almacenamiento, asimismo su dosificación también se vuelve compleja lo que disminuye su efectividad durante el tiempo.

De esta manera, el documento MX 128425 describe la formación de un cemento Portland modificado, el cual incluye los pasos de someter la mezcla cruda de Clinker de cemento Portland incluyendo alúmina a la calcinación en ausencia de vapor de agua incorporado, pero en presencia de un haluro de calcio.

SUMARIO DE LA INVENCION Es por lo tanto, un objetivo de la presente invención brindar un sistema automatizado y controlado mediante un software, para el almacenaje y aplicación de aditivos y/o inhibidores de azufre que contienen óxido de magnesio, y su dosificación precisa en combustibles fósiles y alternos, líquidos o sólidos, utilizados preferentemente en los hornos rotatorios de producción Clinker/cemento y en las calderas de producción de vapor.

Un objetivo más de la presente invención es brindar un sistema que permite además incrementar la estabilidad de operación al mantener libre de adherencias y pegaduras nocivas las líneas de calcinación en los hornos rotatorios para la producción de Clinker/cemento y para las calderas de producción de vapor; de la misma manera permite eliminar los anillos que se forman en el tubo del horno al utilizar combustibles fósiles sólidos.

Asimismo, un objetivo más de la presente invención es brindar un sistema que además realiza y estabiliza la dosificación del aditivo/inhibidor en cantidades variables de acuerdo a la producción Clinker de cada horno rotatorio o linea de calcinación en particular (durante la producción de cemento) y/o a la cantidad de combustible consumido en la linea de calcinación o en las calderas generadoras de vapor.

Una ventaja adicional de la invención es brindar un sistema que apoya de forma importante a la ecología mundial al disminuir emisiones nocivas al medio ambiente, ya que los hornos rotatorios de fabricación de Clinker/cemento pueden considerarse como grandes reactores que debido a su diseño se puede quemar/consumir, para obtener poder calorífico, cualquier tipo de combustibles alternos como neumáticos, desperdicios de la petroquímica y lodos de las perforaciones de petróleo, basuras orgánicas, disolventes, plásticos etc.

En el mismo sentido, se conoce en el arte previo que cuando ocurre una obstrucción/costra/anillo en el sistema es necesario recurrir a la limpieza de la zona afectada con bombas de agua de alta presión, estas bombas provocan un fuerte choque térmico que pueden producir avalanchas de material candente, si no se toman medidas de alta seguridad se puede correr el riesgo de sufrir una pérdida humana. De esta manera, el sistema de la presente invención logra reducir posibles accidentes laborables ocasionados por realizar paros no programados para reparaciones de las lineas de producción de cemento y calderas generadoras de vapor , y además elimina la necesidad de requerir un sistema de limpieza adicional.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS DE LA INVENCIÓN La Figura 1A muestra un esquema general del sistema de acuerdo con la presente invención aplicado a combustibles sólidos. La Figura IB muestra un esquema general del sistema de acuerdo con la presente invención aplicado a combustibles líquidos. -N La Figura 2 se refiere a una imagen de una banda transportadora de combustible sólido, en donde se realiza la dosificación del aditivo que contiene óxido de magnesio.

La Figura 3 muestra una gráfica en donde se observa el efecto positivo del sistema de aditivación en conjunto con el aditivo que contiene óxido de magnesio, de acuerdo con la presente invención.

La Figura 4 se refiere a una gráfica que muestra la mejora de producción de un horno rotatorio de cemento tratado con el sistema objeto de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un sistema automatizado y controlado mediante un software, para el almacenaje y aplicación de aditivos y/o inhibidores de azufre que contienen óxido de magnesio y su dosificación precisa en combustibles fósiles y alternos, líquidos o sólidos, utilizados preferentemente en los hornos rotatorios de producción Clinker/cemento y en las calderas de producción de vapor.

En una primera modalidad de la invención, el sistema permite dosificar aditivos inhibidores de azufre que contienen óxido de magnesio a un combustible de tipo sólido, tal como coque de petróleo. Asi, dicho sistema comprende las siguientes etapas y componentes: - Un sensor de nivel (1) de ultrasonido; - Tanque (s) (2) que almacenan el aditivo que contiene óxido de magnesio, dicho (s) tanque (s) tienen en la parte superior el sensor de nivel (1) de ultrasonido a fin de enviar señales de inventario a un sistema electrónico de control, el/los tanque (s) son fabricados de un material especial para evitar su degradación por los componentes químicos; - Una bomba de recirculación (3) la cual asegura homogeneidad durante el tiempo de dosificación del aditivo compuesto por óxido de magnesio, a fin de que el aditivo sea efectivo al momento de ser consumido en los quemadores principales y precalcinación de cada horno en la producción de Clinker y calderas para la producción dé' vapor en particular.

- Una bomba de trasvase (4) para la recepción del material y llenado de tanques; - Un visualizador o display (5) el cual permite revisar parámetros de dosificación en campo en cuanto a la cantidad de dosificación que se está realizando en ese momento, además permite incrementar o disminuir la dosificación cuando sea requerido de forma automática, inclusive de forma manual. Asimismo, permite revisar inventarios en tanques y enviar señales con información al tablero de control que posteriormente envía la misma información a la sala de control central; Una bomba dosificadora (6) que opera mediante un sistema de diafragmas y que puede ser tanto eléctrica como neumática, la cual recibe señales de encendido, apagado, incremento o decremento de dosificación, de forma manual en campo mediante el visualizador de control o a su vez. de forma remota desde la sala de control central. Además, dicha bomba dosificadora (5) está diseñada específicamente para soportar el desgaste que pudiera tener a lo largo del tiempo derivado de la composición química del aditivo que contiene óxido de magnesio; Un amortiguador de pulsaciones (7) o dampener el cual recibe impulsos variables de bombeo y los transforma en cantidades de dosificación constantes y sin variaciones dado que la bomba dosificadora (5) actúa mediante impulsos o pulsaciones, donde los componentes internos de la bomba no tienen contacto con el aditivo; - Un flujómetro (8) el cual envía información al visualizador (5) de campo y a su vez a la sala de control central respecto a la cantidad de aditivo que se está dosificando en cada momento; y - Un tablero de control en campo (9), en donde se concentra toda la información del sistema para enviarse a una sala de control central, dicho tablero cuenta con una señal análoga, preferentemente de 4 a 20 mA, asimismo es posible consultar y manejar la información a través de un ordenador el cual comprende un software especifico que permite realizar diferentes funciones, entre las que se encuentra realizar ajustes de dosificación, activar/desactivar alarmas, realizar un inventario del aditivo y encender/apagar el sistema.

V Tal como se muestra en la Figura 1A, la salida del aditivo/inhibidor de azufre que contiene óxido de magnesio, se dirige a la banda transportadora de coque de petróleo para posteriormente dirigir el material al molino.

En una segunda modalidad de la presente invención, el sistema permite la dosificación a un combustible de tipo liquido del aditivo/inhibidor de azufre que contiene óxido de magnesio.

La Figura IB describe la segunda modalidad de la presente invención, en donde el sistema comprende los mismos elementos que el sistema de dosificación para combustibles sólidos, y adicionalmente comprende un manómetro (10) y una válvula (11) .

De acuerdo con la presente invención, todos los componentes del sistema de dosificación están ordenados y controlados en su funcionalidad mediante un Controlador Lógico Programable (PLC por sus siglas en inglés) con un software diseñado específicamente para asegurar la buena operación del sistema de acuerdo a los requerimientos puntuales de cada horno y caldera. El software permite además controlar la correcta^ dosificación y adicionalmente provee información estadística de la operación de forma remota y/o en el mismo sitio, lo que a su vez permite incrementar la estabilidad de operación, así como la producción y rendimiento de los equipos.

Al agregar a combustibles (fósiles o alternos) sólidos y/o líquidos, un aditivo/inhibidor de azufre que contiene óxido de magnesio, mediante el sistema objeto de la presente invención, se logra un proceso de eliminación/disminución de costras y anillos causantes de inestabilidad en las líneas de calcinación en la industria del cemento, así como de formación de costras que disminuyen la productividad en la generación de vapor de las calderas. De la misma forma, se logra eliminar/disminuir La corrosión de los equipos y la "lluvia ácida" que comúnmente se debe al uso de combustibles fósiles, líquidos y sólidos, y combustibles alternos con cualquier contenido de azufre, vanadio, silicio y aluminio.

Es conocido en el arte previo que los aditivos base óxido de magnesio son de difícil manejo debido a su densidad, viscosidad y abrasividad. De esta manera, los autores de la presente invención han encontrado que el sistema de dosificación resuelve los problemas de inyección del aditivo/inhibidor en la dosis recomendada, además un sistema de este tipo nunca ha sido utilizado en combustibles fósiles sólidos como lo es el coque de petróleo, por lo que la presente invención supera a todas aquellas descritas en el estado de la técnica.

En el caso de la industria del cemento, el sistema/dosificación objeto de la presente invención, se activa automáticamente cuando se enciende la banda transportadora del combustible sólido que es donde se realiza la dosificación del aditivo que contiene óxido de magnesio antes de su entrada al molino de coque (Figuras 1A y 2) , el sistema se apaga automáticamente al momento de parar la banda transportadora. Asimismo, en el caso de los combustibles líquidos utilizados N en las calderas de generación de vapor, la bomba está en activación de forma permanente mientras la caldera esté en funcionamiento.

En la Figura 3 se muestra una gráfica en donde se observa el efecto positivo del sistema de aditivación en conjunto con el aditivo inhibidor de azufre que contiene óxido de magnesio, en la parte superior se pueden apreciar cómo se recuperan las temperaturas a lo largo del horno rotatorio de cemento una vez comenzada la inyección del producto, en el caso de las calderas de generación de vapor se observa una estabilidad en la presión de la misma. La acción de "limpieza" del horno es una conjunción/combinación del presente sistema, en la parte inferior se observa como el horno se encuentra completamente contaminado por los materiales nocivos de los combustibles fósiles sin tratar.

La Figura 4 muestra la mejora de producción de un horno rotatorio de cemento tratado con el sistema objeto de la presente invención, se logra una alimentación al horno de 160 ton/h, y un incremento del 8.7% en la alimentación del horno.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención, se reclama como iedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones: Un sistema para el almacenaje y dosificación de aditivos/inhibidores en combustibles, caracterizado dicho sistema porque comprende: - Un sensor de nivel (l)vde ultrasonido; - Tanque (s) (2) de almacenaje de los aditivos /inhibidores; - Una bomba de recirculación (3) la cual homogeneiza los aditivos/inhibidores durante el tiempo de dosificación; - Una bomba de trasvase (4) para la recepción de los aditivos/inhibidores y llenado de tanques; - Un visualizador o display (5) el cual permite revisar parámetros de dosificaíción en campo en cuanto a la cantidad de dosificación que se está realizando en ese momento; - Una bomba dosificadora (6) que opera mediante un sistema de diafragmas y que puede ser tanto eléctrica como neumática, la cual recibe señales de encendido, apagado, incremento o decremento de dosificación, de forma manual en campo mediante el visualizador (5) o a su vez de forma remota desde la sala de control central; - Un amortiguador de pulsaciones (7} o dampener el cual recibe impulsos variables de bombeo y los transforma en cantidades de dosificación constantes y sin variaciones dado que la bomba dosificadora (5) actúa mediante impulsos pulsaciones, donde los componentes internos de la bomba no tienen contacto con el aditivo; - Un flujómetro (8) el cual envía información al visualizador (5) de campo y a su vez a la sala de control central respecto a la cantidad de aditivos/inhibidores que se está dosificando en cada momento, y - Un tablero de control en campo (9), en donde se concentra toda la reformación del sistema para enviarse a una sala de control central. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los aditivos/inhibidores contienen óxido de magnesio. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado además porque el/los tanque (s) (2) tienen en la parte superior el sensor de nivel (1) de ultrasonido a fin de enviar señales de inventario a un sistema electrónico de control. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el/los tanque (s) (2) son fabricados de un material especial para evitar su degradación por los componentes químicos. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado además porque el visualizador (5) incrementa y disminuye la dosificación cuando sea requerido de forma automática, inclusive de forma manual, permite revisar inventarios en tanques y enviar señales con información al tablero de control que posteriormente envía la misma información a una sala de control central. El sistema de acuerdo-N con la reivindicación 1, caracterizado porque la bomba dosificadora (6) está diseñada específicamente para soportar el desgaste que pudiera tener a lo largo del tiempo derivado de la composición química del aditivo que contiene óxido de magnesio. 7. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el tablero (9) cuenta con una señal análoga, preferentemente de 4 a 20 mA. 8. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el tablero (9) permite además consultar y manejar la información a través de un ordenador y un controlador lógico programable el cual comprende un software especifico que a su vez permite realizar diferentes funciones, entre las que se encuentra realizar ajustes de dosificación, activar/desactivar alarmas, realizar un inventario del aditivo y encender/apagar el sistema. 9. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la dosificación de los aditivos/inhibidores puede realizarse a combustibles sólidos y líquidos. 10. El sistema de acuerdo con la reivindicación 9, en donde los combustibles son combustibles fósiles y combustibles alternos. 11. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente un manómetro (10) y una válvula (11) si la dosificación se realiza a un combustible líquido. 12. El sistema de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado además porque lleva a cabo la dosificación de aditivos/inhibidores que contienen óxido de magnesio 13. El sistema de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque logra la eliminación/disminución de costras y anillos causantes de inestabilidad en las lineas de calcinación en la industria del cemento, así como de formación de costras que disminuyen la productividad en la fabricación de vapor de las calderas; además elimina/disminuye la corrosión de los equipos y la lluvia acida, al consumir combustibles fósiles, líquidos y sólidos, combustibles alternos con cualquier contenido de azufre, vanadio, silicio y aluminio. 14. El sistema de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque permite una alimentación al horno de 160 ton/h, y un incremento del 8.7% en la alimentación del horno.