ES2242161T3 - Metodo e instalacion para la fabricacion de clinker de cemento. - Google Patents
Metodo e instalacion para la fabricacion de clinker de cemento.Info
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Abstract
Un método para la fabricación de clinker de cemento, por medio de cuyo método el polvo de materia de prima se calcina en un calcinador (3, 23) que comprende una zona superior (3a, 23a) y una zona inferior (3b, 23b), donde el combustible, el gas de combustión y el polvo de materia prima se introducen en la zona superior del calcinador y se dirigen hacia abajo a través del calcinador, donde el gas de combustión y el polvo de materia prima se introducen tangencialmente en el calcinador y se someten a rotación siguiendo una trayectoria de flujo con forma de espiral, y donde, por la acción de la gravedad, el polvo de materia prima se dirige primeramente hacia abajo a lo largo de la pared del calcinador, caracterizado porque la rotación del gas de combustión en al menos la zona inferior del calcinador se somete a frenado y porque aproximadamente de manera simultánea o subsiguientemente al menos algo de gas de combustión y al menos algo de polvo de materia prima en la zona inferior del calcinador se dirigen hacia la línea central del calcinador.
Description
Método e instalación para la fabricación de
clínker de cemento.
El invento presente se refiere a un método para
la fabricación de clinker de cemento, por medio de cuyo método el
polvo de materia prima (polvo o harina de crudo) del cemento es
calcinado en un calcinador que comprende una zona superior y una
zona inferior, donde el combustible, el gas de combustión (aire
caliente) y el polvo de materia prima se introducen en la zona
superior del calcinador y se dirigen hacia abajo a través del
calcinador, donde el gas de combustión y el polvo de materia prima
se introducen tangencialmente dentro del calcinador y se someten a
rotación, siguiendo una trayectoria de flujo con forma de espiral,
y donde, bajo la acción de la gravedad, el polvo de materia prima
se dirige principalmente hacia abajo a lo largo de la pared del
calcinador. El invento también se refiere a una instalación para
llevar a cabo el método.
Una instalación o planta del tipo mencionado
anteriormente, para la fabricación de cemento es bien conocida en
la literatura.
Una instalación con horno de calcinación del tipo
de corriente descendiente con calcinador en línea separada (SLCD) se
conoce, por ejemplo, de la patente de EE.UU. Nº 4014641 y WO
97/30003. Este tipo de instalación comprende un calcinador, que
está configurado como una cámara que en su extremo inferior está
conectado a un conducto de gas dirigido hacia arriba el cual está
también conectado al extremo de salida del horno para los gases de
salida o escape. De la solicitud de patente internacional Nº PCT /
IB01 / 1296 es también conocida una instalación con horno de
calcinación del tipo de corriente descendiente con calcinador en
línea (ILC-D) donde el calcinador consiste en su
parte principal en una gran cámara. Es una característica común para
los dos tipos de instalación que la mayor parte del combustible
usado en el calcinador se inyecta axialmente por la parte de arriba
del calcinador. El aire precalentado del enfriador de clinker y el
polvo de materia prima se introducen tangencialmente dentro de la
parte de superior del calcinador. En una instalación con horno de
calcinación del tipo ILC-D, los gases de salida del
horno son también introducidos tangencialmente dentro de la parte
superior del calcinador, típicamente en una posición por encima del
punto en el que el aire precalentado es introducido, con objeto de
establecer una zona reductora-NO_{X} en la parte
más alta del calcinador. En ambos tipos de instalación, el
combustible es de este modo quemado principalmente en una zona
alrededor de la línea central del calcinador, mientras, debido al
método tangencial de introducción, el polvo de materia prima y el
aire de combustión fluirán hacia abajo a través del calcinador a lo
largo de una trayectoria con forma de espiral, impulsando de este
modo al polvo de materia prima hacia la pared del calcinador,
obligándole a deslizarse hacia abajo a lo largo de la pared por la
acción de la gravedad.. Como consecuencia de eso, simultáneamente
con el proceso de calcinación, el polvo de materia prima protegerá
eficazmente el revestimiento del calcinador. Las ventajas de estos
tipos conocidos de instalación son que se pueden usar combustibles
con un contenido bajo de componentes volátiles y que la formación
de NO_{X} está en un nivel relativamente bajo. Sin embargo, es
una desventaja
inequívoca de tales instalaciones de hornos que la calcinación óptima del polvo de materia prima descargado del calcinador no ha sido conseguida. También, los gases de salida existentes pueden contener combustible no quemado, del que la mayor parte estará en forma de CO, lo que será atribuible al hecho de que el aire de combustión no está mezclado con el combustible en la cantidad requerida para proporcionar el excedente de aire necesario a través del área de la sección transversal completa del calcinador.
inequívoca de tales instalaciones de hornos que la calcinación óptima del polvo de materia prima descargado del calcinador no ha sido conseguida. También, los gases de salida existentes pueden contener combustible no quemado, del que la mayor parte estará en forma de CO, lo que será atribuible al hecho de que el aire de combustión no está mezclado con el combustible en la cantidad requerida para proporcionar el excedente de aire necesario a través del área de la sección transversal completa del calcinador.
Es un objetivo del invento presente el
proporcionar un método así como una instalación para fabricar
cemento por medio de la cual será posible conseguir una eficiencia
alta de calcinación del polvo de materia prima así como una
eficiencia alta de la combustión del combustible en el
calcinador.
Esto se consigue mediante un método del tipo
mencionado en la introducción y que está caracterizado porque la
rotación del gas de combustión en al menos la zona inferior del
calcinador está sometida a frenado y porque aproximadamente de
manera simultánea o subsiguientemente al menos algo del gas de
combustión y al menos algo del polvo de materia prima en la zona
inferior del calcinador es dirigida hacia la línea central del
calcinador.
Por este medio se consigue una mejora de la
eficiencia de la calcinación del polvo de materia prima y de la
eficiencia de la combustión del combustible en el calcinador. Esto
se debe al hecho de que el polvo de materia prima y el aire que
contiene oxígeno que está muy próximo a la pared del calcinador
estarán de esta manera más efectiva mezclados con los gases de
salida más calientes y el combustible que está en la zona central
del calcinador, lo que significa que el polvo de materia prima
absorberá una mayor cantidad de calor de los gases de salida y el
combustible se quemará cuando entre en contacto con el aire que
contiene oxígeno.
La instalación para llevar a cabo el método de
acuerdo con el invento es del tipo que comprende un calcinador
sustancialmente simétrico en rotación, con una zona superior y una
zona inferior, cuyo calcinador comprende medios para la inyección
del combustible en la parte superior del calcinador y medios para
la introducción tangencial de gas de combustión y polvo de materia
prima en la zona superior del calcinador, y estando caracterizada
porque comprende medios para frenar la rotación del gas de
combustión al menos en la zona inferior del calcinador, y medios
para desviar aproximadamente de manera simultánea o
subsiguientemente de al menos algo del gas de combustión y al menos
algo del polvo de materia prima en la zona inferior del calcinador
en dirección a la línea central del calcinador.
En una realización preferida, los medios
comprenden un número de partes internas formadas por caras laterales
verticales y una cara superior inclinada. Las caras laterales
verticales así como las caras superiores inclinadas son
sustancialmente planas con objeto de facilitar cualquier limpieza
de ellas desde el exterior. Las partes internas pueden estar
formadas por sectores circulares de ángulo recto. En una realización
particularmente preferida, la instalación comprende cuatro partes
internas constituyendo entre ellas un espacio libre con forma de
cruz.
Características adicionales del invento presente
se mostrarán en la siguiente descripción detallada y los
dibujos.
El invento se explicará con detalles adicionales
en lo siguiente, haciendo referencia al dibujo, donde:
La Fig. 1 muestra una instalación del tipo
ILC-D para llevar acabo el método de acuerdo con el
invento,
La Fig. 2 muestra una instalación del tipo
SLC-D para llevar a cabo el método de acuerdo con
el invento,
La Fig. 3 muestra una sección transversal a
través de una realización preferida del calcinador para llevar a
cabo el método de acuerdo con el invento, y
La Fig. 4 muestra una sección longitudinal a lo
largo de la línea A-A a través de una sección del
calcinador mostrado en la Fig. 3.
En la Fig.1 se muestra una instalación de horno
del tipo ILC-D para la fabricación de clinker de
cemento. Esta instalación comprende un precalentador de ciclones,
de los que solamente se muestra el último ciclón 1, un calcinador 3
con un ciclón 4 de separación, un horno 5 rotativo, y un enfriador
7 de clinker. La instalación comprende también un conducto 9
ascendente desde el horno para que circulen los gases de salida del
horno al calcinador 3, y un conducto 11 para conducir el aire
precalentado desde el enfriador 7 de clinker hasta el calcinador 3.
El polvo de materia prima precalentado se separa del precalentador
en el ciclón 1 y se dirige al calcinador 3 en el que es calcinado.
De aquí en adelante, desde la salida del fondo del ciclón 4
separador, el polvo de materia prima calcinado es conducido a
través del conducto 8 hasta el horno 5 rotativo en el que es
quemado convirtiéndolo en clinker de cemento que es
subsiguientemente enfriado en el enfriador 7 de clinker. Los gases
de salida del horno 5 rotativo y del calcinador 3 son extraídos del
calcinador 3 a través del ciclón 4 y, aguas arriba, a través del
precalentador por medio de un ventilador 6 mostrado
esquemáticamente.
En la realización mostrada, el combustible es
inyectado dentro del calcinador 3 a través de un quemador 13 que
está colocado de tal manera que el combustible se inyecta
axialmente en la parte superior del calcinador 3, mientras que los
gases de salida del horno 5 rotativo son introducidos a través de
un conducto 15 de entrada que descarga tangencialmente en la zona
superior 3a del calcinador. Por tanto, la combustión del
combustible inyectado dentro del calcinador 3 por medio del quemador
13 se produce inicialmente en una atmósfera que consiste en gases
de salida del horno con un bajo contenido de oxígeno. Esto
producirá la generación de una zona reductora en la que el
NO_{X}, que está suministrado junto con los gases de salida del
horno, reacciona con el combustible reduciendo por tanto el nivel
de NO_{X}.
En algún punto posterior aguas abajo en el
calcinador, después de una zona reductora de longitud adecuada, se
introduce aire precalentado del enfriador 7 de clinker a través del
conducto 11 que descarga tangencialmente dentro del calcinador 3.
La mayor parte del polvo de materia prima precalentado en el
precalentador se introduce en el calcinador 3, como se indica con
una flecha, junto con el aire del enfriador. Debido a la forma
tangencial de introducción, la suspensión de polvo de materia prima
/ aire enfriador fluirá hacia abajo a través de la subsiguiente
zona de quemado siguiendo una trayectoria con forma de espiral, por
lo cual el polvo de materia prima será impulsado hacia la pared del
calcinador, donde posteriormente se desliza hacia abajo a lo largo
de la pared del calcinador por la acción de la gravedad, mientras
que el aire del enfriador de clinker envolverá la llama en la parte
central del calcinador, de manera que esta se mezcle gradualmente
con la suspensión gas de salida / combustible. Como consecuencia de
ello, la cantidad de polvo de materia prima en la parte central de
la zona de quemado del calcinador será bastante pequeña, y esto
significa que una temperatura alta, y por tanto un alto grado de
quemado de combustible, se puede conseguir incluso cuando se usen
combustibles que tienen un contenido bajo de componentes volátiles.
El polvo de materia prima, que desliza hacia abajo a lo largo de la
pared del calcinador, se calcina por la acumulación de calor en la
zona de quemado central del calcinador, y por lo tanto sirve como
una pantalla térmica que protege la pared del calcinador contra las
altas temperaturas, que prevalecen en la zona de quemado.
En la zona inferior 3b del calcinador el polvo de
materia prima está en suspensión en la corriente de los gases de
salida dirigida hacia abajo, produciendo una calcinación adicional
del polvo de materia prima y un descenso de la temperatura del gas
de salida. La suspensión de polvo de materia prima / gas de salida
es subsiguientemente dirigida a través de una sección 3c de
transición al ciclón 4 de separación en el que el polvo de materia
prima se separa de los gases de salida y se dirige al horno 5
rotativo a través de la salida del fondo del ciclón 4.
Para controlar la temperatura en la zona de
quemado y asegurar una reducción simultánea de la temperatura de
descarga de los gases de salida del calcinador, una cantidad menor
de polvo de materia prima precalentada puede ser introducida en la
zona 3b inferior del calcinador o en la sección 3c de transición,
según se muestra con la flecha de trazos. Una cantidad pequeña
cantidad de polvo de materia prima precalentado en el precalentador
puede además ser introducida en la corriente de gases de salida del
horno inmediatamente después de que esta última haya sido
descargada del horno 5 rotativo como se muestra con flecha de
trazos. Como consecuencia de ello, la temperatura de los gases de
salida del horno será rebajada, reduciendo de ese modo los problemas
potenciales de costras en el conducto 9. A causa de su efecto
catalítico, este polvo de materia prima causará también una
reducción adicional del nivel de NO_{X} en el calcinador 3.
En la Fig. 2 se muestra una instalación de horno
del tipo SLC-D para la fabricación de clinker de
cemento. Esta instalación comprende también un precalentador de
ciclones de los que solamente se muestra el último ciclón 1, un
calcinador 23 con una zona superior 23a y una zona inferior 23b,
un horno 5 rotativo, y un enfriador 7 de clinker. La instalación
también comprende un conducto 11 para llevar aire precalentado desde
el enfriador 7 de clinker al calcinador 23. El polvo de materia
prima precalentado se separa del precalentador en el ciclón 1 y se
dirige junto con el aire del enfriador 7 de clinker al calcinador
23 en el que se calcina. La suspensión del polvo de materia prima y
gas se introduce entonces en un conducto 29 de gas dirigido hacia
arriba en el que es mezclada con los gases de salida del horno 5
rotativo. La suspensión mezclada es después conducida a un ciclón 4
de separación desde donde el polvo de materia prima calcinado es
conducido a través de un conducto 8 hasta el horno 5 rotativo en el
que es quemado convirtiéndolo en clinker de cemento el cual es
subsiguientemente
enfriado en el enfriador 7 de clinker. Los gases de salida del horno 5 rotativo y del calcinador 23 son arrastrados a través del ciclón 4 y después hacia arriba a través del precalentador por medio de un ventilador 6 mostrado esquemáticamente.
enfriado en el enfriador 7 de clinker. Los gases de salida del horno 5 rotativo y del calcinador 23 son arrastrados a través del ciclón 4 y después hacia arriba a través del precalentador por medio de un ventilador 6 mostrado esquemáticamente.
En el ejemplo mostrado el combustible se inyecta
en la parte superior de la zona 23a del calcinador 23 a través del
quemador 13 que está dispuesto de manera que el combustible se
introduzca axialmente en la parte alta del calcinador 23 mientras
el aire precalentado del enfriador 7 de clinker se introduce a
través del conducto 11 que descarga tangencialmente en la zona
superior 23a del calcinador 23. La mayor parte del polvo de
materia prima precalentado del precalentador se introduce en el
calcinador 23 junto con el aire del enfriador según se muestra con
la flecha. Como se produce en el caso de la realización mostrada en
el Fig. 1, la suspensión de aire de enfriamiento y polvo de materia
prima, a causa del modo tangencial de introducción, fluirán hacia
abajo a través del calcinador 23 siguiendo una trayectoria con
forma de espiral, por lo que el polvo de materia prima será
impulsado hacia la pared del calcinador, donde después deslizará
hacia abajo a lo largo de la pared del calcinador por la acción de
la gravedad, mientras el aire del enfriador de clinker envolverá la
llama en la parte central del calcinador, de manera que se mezcle
gradualmente con el combustible. Como una consecuencia, la cantidad
de polvo de materia de prima en la parte central de la zona de
quemado del calcinador será bastante pequeña, y esto significa que
se puede conseguir una temperatura alta, y por tanto un alto grado
de combustible quemado. El polvo de materia prima, que desliza hacia
abajo a lo largo de la pared del calcinador, se calcina por la
acumulación de calor de la zona central de quemado del calcinador,
y de este modo sirve de pantalla térmica que protege la pared del
calcinador contra las altas temperaturas, que prevalecen en la zona
de quemado.
Desde la zona inferior 23b del calcinador 23, la
suspensión de polvo de materia prima calcinada y de gas es
subsiguientemente introducida en el conducto 29 de gas dirigido
hacia arriba en el que es mezclada con los gases de salida del horno
5 rotativo. En el conducto 29 de gas se puede completar la
calcinación de parte de polvo de materia prima no completamente
calcinado y el combustible puede ser también
inyectado a través de un quemador no mostrado. La suspensión mezclada es después dirigida, como se indicó anteriormente, al ciclón 4 de separación desde donde el polvo de materia prima calcinado es conducido hacia el horno 5 rotativo a través del conducto 8.
inyectado a través de un quemador no mostrado. La suspensión mezclada es después dirigida, como se indicó anteriormente, al ciclón 4 de separación desde donde el polvo de materia prima calcinado es conducido hacia el horno 5 rotativo a través del conducto 8.
Las instalaciones mostradas en las Fig. 1 y 2
incluyen ambas una unidad 10 de mezclado para mejorar el nivel de
calcinación del polvo de materia prima así como la eficiencia de
quemado del combustible en el calcinador 3, 23. Esta unidad 10 de
mezclado está instalada en la zona inferior 3b, 23b del calcinador
3, 23 en el área designada esquemáticamente por medio de un círculo
de trazos en las Fig. 1 y 2. La unidad 10 está formada de manera
que su función sea, en primer lugar, la de frenar la rotación de
los gases de salida en la zona inferior 3b, 23b del calcinador 3, 23
y, en segundo lugar, simultánea o subsiguientemente dirigir el gas
de combustión y el polvo de materia prima hacia la línea central
del calcinador 3, 23. El resultado será una mezcla muy mejorada
entre el polvo de materia prima y la corriente de aire que contiene
oxígeno, concentrada muy próxima a la pared del calcinador, y los
gases de salida más calientes y combustible en la zona central del
calcinador, permitiendo al polvo de materia prima absorber una mayor
cantidad de calor de los gases de salida y asegurando un grado de
quemado más alto del combustible en contacto con el aire que
contiene oxígeno.
Las figuras 3 y 4 muestran una realización
preferida de la unidad 10 de mezclado instalada en el calcinador 3,
23 de acuerdo con el invento. En la Fig. 3 se observa que la unidad
10 de mezclado comprende cuatro partes internas 31 idénticamente
formadas por sectores circulares de ángulo recto y constituyendo
entre ellas un espacio libre que tiene la forma de una cruz. Las
partes internas, como está muy bien representado en la Fig. 4,
están formados por caras laterales verticales 33 y una cara
superior 35 inclinada. Las partes internas 31 están hechas de metal
que está protegido con un revestimiento interior. Las caras
laterales 33 frenarán eficazmente la rotación de la corriente de gas
mientras las caras superiores 35 canalizarán el gas así como el
polvo de materia prima en la dirección de la línea central del
calcinador, forzando de ese modo, que se consiga una mayor
eficiencia de mezclado.
Claims (6)
1. Un método para la fabricación de clinker de
cemento, por medio de cuyo método el polvo de materia de prima se
calcina en un calcinador (3, 23) que comprende una zona superior
(3a, 23a) y una zona inferior (3b, 23b), donde el combustible, el
gas de combustión y el polvo de materia prima se introducen en la
zona superior del calcinador y se dirigen hacia abajo a través del
calcinador, donde el gas de combustión y el polvo de materia prima
se introducen tangencialmente en el calcinador y se someten a
rotación siguiendo una trayectoria de flujo con forma de espiral, y
donde, por la acción de la gravedad, el polvo de materia prima se
dirige primeramente hacia abajo a lo largo de la pared del
calcinador, caracterizado porque la rotación del gas de
combustión en al menos la zona inferior del calcinador se somete a
frenado y porque aproximadamente de manera simultánea o
subsiguientemente al menos algo de gas de combustión y al menos
algo de polvo de materia prima en la zona inferior del calcinador se
dirigen hacia la línea central del calcinador.
2. Una instalación para llevar a cabo el método
de la reivindicación 1, cuya instalación es del tipo que comprende
un calcinador (3, 23) sustancialmente simétrico en rotación, con
una zona superior (3a, 23a) y una zona inferior (3b, 23b), cuyo
calcinador comprende medios (13) para la inyección del combustible
en la parte superior del calcinador y medios (11) para la
introducción tangencial de gas de combustión y polvo de materia
prima en la zona superior del calcinador, caracterizada por
una unidad (10) de mezclado para frenar la rotación del gas de
combustión al menos en la zona inferior del calcinador y
aproximadamente de manera simultánea o subsiguientemente desviar al
menos algo del gas de combustión y al menos algo del polvo de
materia prima en la zona inferior del calcinador en dirección a la
línea central del calcinador.
3. Una instalación de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizada porque la unidad (10) de
mezclado comprende un número de partes internas (31) formados por
caras laterales verticales (33) y una cara superior (35)
inclinada.
4. Una instalación de acuerdo con la
reivindicación 3, caracterizada porque las caras laterales
verticales (33) así como las caras superiores (35) son planas.
5. Una instalación de acuerdo con la
reivindicación 3, caracterizada porque las partes internas
(31) están formadas por sectores circulares de ángulo recto.
6. Una instalación de acuerdo con la
reivindicación 3, caracterizada porque comprende cuatro
partes internas (31) que constituyen entre ellas un espacio (31)
libre con forma de cruz.
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| DK200200345 | 2002-03-07 |
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