ES2256195T3 - Metodo y aparato para fabricar un clinker de cemento a partir de material de partida de cemento particulado. - Google Patents
Metodo y aparato para fabricar un clinker de cemento a partir de material de partida de cemento particulado.Info
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Abstract
Método para fabricar clínker de cemento a partir de material de partida de cemento particulado, método mediante el cual el material de partida fresco se precalienta y posiblemente se precalcina en un precalentador (1, 3) de suspensión sometido a intercambio de calor con gases de escape calientes, el material precalentado y posiblemente precalcinado finalmente se calcina y se quema para dar el clínker en un horno (7) rotatorio, el clínker caliente procedente del horno rotatorio se enfría en un enfriador (9) y el polvo se separa de los gases de escape que proceden del precalentador en una disposición (11) de filtro, caracterizado porque el polvo procedente de la disposición (11) de filtro se introduce en el extremo de entrada de material del horno (7) rotatorio en un sentido que es contrario al sentido del flujo de los gases del horno.
Description
Método y aparato para fabricar un clínker de
cemento a partir de material de partida de cemento particulado.
La presente invención se refiere a un método para
fabricar clínker de cemento a partir de material de partida de
cemento particulado, método mediante el cual el material de partida
fresco se precalienta y posiblemente se precalcina en un
precalentador de suspensión sometido a intercambio de calor con
gases de escape calientes, el material precalentado y posiblemente
precalcinado finalmente se calcina y se quema para dar el clínker en
un horno rotatorio, el clínker caliente procedente del horno
rotatorio se enfría en un enfriador y el polvo se separa de los
gases de escape que proceden del precalentador en una disposición de
filtro. La invención también se refiere a un aparato para llevar a
cabo el método según la invención.
Los métodos y los aparatos del tipo anteriormente
mencionado constituyen la técnica anterior.
Esencialmente, todas las mezclas de material de
partida de cemento contienen al menos pequeñas cantidades de Cl, K,
Na y S, o tales elementos se añaden con el combustible de entrada.
En la zona de quemado del horno, se producirá una evaporación de las
diversas combinaciones de tales elementos, por ejemplo, KCl, NaCl y
KOH, mientras que el azufre será gaseoso en la forma de SO_{2}.
En el extremo frío del horno rotatorio y en la cámara de humos o
conducto ascendente del horno puede haber una condensación de
diversas sales que estarán presentes en el estado fundido dadas las
temperaturas reinantes de 900 - 1100ºC. También puede producirse la
formación de sulfatos. Las sales actúan como un aglutinante para el
polvo que inevitablemente estará presente, y pueden formarse
recubrimientos masivos, lo que comporta riesgo de bloqueo en el
conducto ascendente del horno. La eliminación de los recubrimientos
puede necesitar la suspensión del funcionamiento y el revestimiento
interior puede dañarse debido a la reacción con los recubrimientos o
como resultado del daño mecánico continuo durante el funcionamiento
de limpieza.
Hasta ahora, ha sido común la práctica de
introducir el material de partida precalentado en el conducto
ascendente del horno inmediatamente después de la descarga de los
gases de escape procedentes del horno rotatorio, puesto que esto
garantiza que las sales se capturen sobre la superficie sustancial
del material de partida, en lugar de sobre las paredes. Sin embargo,
puede ser difícil lograr la distribución del material de partida
precalentado en los gases de escape a través de la totalidad de la
zona transversal del conducto ascendente del horno. El motivo para
esto es que se alimenta el material de partida, mediante una tubería
descendente, desde el ciclón próximo a la parte más inferior,
evitando así que se alcance la velocidad que es necesaria para
garantizar la distribución a través de la totalidad de la zona
transversal que puede tener una anchura de varios metros.
A partir de la patente de los EE.UU. número
4.002.420 y la patente de los EE.UU. número 4.108.593 se conocen
métodos y aparatos en los que el material de partida caliente se
extrae de la fase de ciclón próxima a la parte más inferior del
precalentador del ciclón y se introduce en los gases de escape en el
extremo de entrada de material del horno. Por el presente documento
se obtiene una disminución de la temperatura de los gases del horno
y, por tanto, cierta condensación de los vapores no deseables, tales
como vapores alcalinos, de cloro y azufre, reduciendo así el
problema de los recubrimientos del conducto ascendente del horno.
Sin embargo, se ha demostrado que la reducción lograda de los
recubrimientos es insuficiente. Esto puede atribuirse a varios
factores. Una explicación podría ser que la temperatura no se reduce
hasta un grado suficiente y no con la velocidad requerida para
garantizar la condensación de los vapores sobre las partículas del
material de partida en los gases de escape en lugar de sobre las
paredes del conducto ascendente. Otra explicación podría ser que la
distribución del material de partida no tiene lugar en un grado
suficiente de homogeneidad a través de la zona transversal del horno
y/o que el área superficial específica del material de partida es
insuficiente.
Una desventaja general adicional de utilizar
material de partida precalentado es que a menudo contendrá sales en
forma condensada y, a las temperaturas reinantes, tales sales pueden
hacer que las partículas formen grumos, reduciendo así el área
superficial eficaz para capturar las sales contenidas en los gases
del horno.
En el futuro, se espera que los recubrimientos en
el conducto ascendente del horno constituyan un problema principal
debido al aumento en la carga térmica de los hornos, mientras que al
mismo tiempo, los hornos se acortan, de manera que pueden soportarse
por dos pilares en lugar de tres.
Es el objeto de la presente invención
proporcionar un método, así como un aparato, para fabricar clínker
de cemento mediante los cuales los problemas mencionados
anteriormente en lo que se refiere a los recubrimientos en el
conducto ascendente del horno se reduzcan sustancialmente.
Esto se logra mediante un método del tipo
mencionado en la introducción, y que se distingue porque el polvo
procedente de la disposición de filtro se introduce en el extremo de
entrada de material del horno rotatorio en un sentido que es
contrario al sentido de flujo de los gases de horno. La temperatura
del polvo del filtro normalmente es inferior a 300ºC y puede
inyectarse apropiadamente con la ayuda de gas presurizado en el
extremo de entrada de material del horno rotatorio utilizando medios
que comprenden una tobera que termina en la cámara de humos del
horno rotatorio o en el propio horno rotatorio, y que se extiende
sustancialmente paralela al eje longitudinal del horno
rotatorio.
Por el presente documento se obtiene una
reducción significativa de los recubrimientos sobre las paredes del
conducto ascendente. La causa subyacente es, en parte, que la
temperatura del polvo del filtro es inferior a la del material de
partida precalentado, permitiendo así que absorba una cantidad mayor
de calor de condensación, y en parte que el polvo del filtro
constituye la fracción más fina del material de partida, lo que
significa que tiene un área superficial sustancial, y en parte que
el polvo del filtro se inyecta en un sentido que es contrario al
sentido de flujo de los gases del horno, garantizando la
distribución uniforme en los gases del horno a través de la
totalidad de la sección transversal del horno.
Hasta ahora, ha sido práctica habitual combinar
el polvo del filtro en la mezcla del material de partida antes de su
introducción en el precalentador. La extracción de al menos parte
del polvo del filtro y su introducción en el extremo de entrada de
material del horno rotatorio tal como se propone según la presente
invención, conducirá a una reducción moderada en la eficacia del
proceso de intercambio de calor en el precalentador. Sin embargo,
esta desventaja inmediata se compensa por el hecho de que el
material de partida logrará mejores propiedades del polvo en los
ciclones cuando el contenido del polvo del filtro se reduzca. Como
resultado, habrá una circulación interna de polvo menor en el
precalentador, mejorando así la eficacia del calentador y también se
espera que disminuya el tiempo de inactividad debido a los bloqueos
del ciclón. Además, se reducirá la carga en el filtro en lo que se
refiere a las toneladas de polvo por hora que van a recogerse en el
filtro, generando ahorros en lo que respecta a los dispositivos de
transporte de polvo.
Según la invención, puede preferirse utilizar la
totalidad del volumen de polvo del filtro y no sólo un volumen
parcial, como medio para combatir recubrimientos mediante su
inyección en el extremo de entrada de material del horno rotatorio.
Por tanto, se logra un importante beneficio indirecto. Así, mediante
la inyección del polvo del filtro en profundidad dentro del sistema
del horno será más fácil controlar la química del clínker.
Normalmente, la composición del polvo del filtro muestra
desviaciones en relación con el resto del material de partida y
puede tener, por ejemplo, un contenido excesivo de cal, por ejemplo
de hasta 200 en LSF (factor de saturación de cal). Si el polvo del
filtro se devuelve al silo del material de partida tal como se puso
en práctica anteriormente, será necesario garantizar la combinación
eficaz, siendo el objetivo primario mantener una composición del
material de partida que se desvíe algo de la que es necesaria para
el clínker. Sin embargo, si se prefiere inyectar la totalidad del
volumen del polvo del filtro en el horno, sólo es necesario que la
composición del material de partida se ajuste hasta el grado en el
que se desvíe ligeramente (en correspondencia con el contenido en
ceniza de los combustibles) de la química deseada del clínker. En
este contexto, es una conclusión previsible que la planta de molido
de partida comprenda medios para separar los materiales de partida
de cemento de los gases de escape que se purgan posteriormente hacia
la disposición de filtro para el desempolvado final. Siempre que la
disposición de filtro se use también para separar los materiales de
partida de cemento, se prefiere, para el grado máximo puesto en
práctica, utilizar la(s) fracción(es) de filtro más
fina(s) para la inyección en el horno rotatorio.
Según la presente invención, será posible
introducir material de partida frío y/o cenizas volantes
simultáneamente con el polvo del filtro.
La invención se explicará ahora con detalles
adicionales con referencia al dibujo, que es esquemático, y su única
figura muestra una planta según la invención para fabricar
cemento.
La figura representa una planta para fabricar
cemento que comprende un precalentador 1 de suspensión de múltiples
fases, un calcinador 3, que se alimenta con combustible a través de
varios quemadores 4 y aire de combustión a través de un conducto 5
ascendente del horno y una cámara 6 de humos, un horno 7 rotatorio,
que se alimenta con combustible a través de un quemador 8, un
enfriador 9 de clínker y una disposición 11 de filtro.
El material de partida procedente de un
departamento 13 de molino no especificado se introduce en el
precalentador 1 en F. Desde aquí, se conduce en contraflujo a los
gases de escape calientes procedentes del horno 7 rotatorio hacia
abajo a través del precalentador 1 y el calcinador 3. Desde el
ciclón de separación del calcinador 3, el material de partida
calcinado se dirige hacia el horno 7 rotatorio en el que se quema
para dar el clínker de cemento que se enfría posteriormente en el
enfriador 9. Los gases del horno se desplazan en sentido opuesto
desde el enfriador 9 a través del horno 7 rotatorio en el que se
calientan y continúan hacia arriba a través de la cámara 6 de humos,
el conducto 5 ascendente del horno, el calcinador 4 y el
precalentador 1, y se extraen a través del sistema de horno por
medio de un ventilador 15. Durante el proceso de precalentamiento,
es inevitable que una parte, particularmente la parte más fina de
los materiales de partida, no se separe de manera eficaz en los
ciclones del precalentador, arrastrándose en su lugar en los gases
de escape y, a través del ventilador 15 y posiblemente el
departamento de molino, terminando en la disposición 11 de
filtro.
Para eliminar el problema mencionado en la
introducción en cuanto a los recubrimientos de la cámara 5
ascendente del horno, se propone según la invención introducir polvo
desde la disposición 11 de filtro en el extremo de entrada de
material del horno 7 rotatorio. El polvo del filtro puede inyectarse
apropiadamente con la ayuda de gas presurizado en el extremo de
entrada de material del horno 7 rotatorio por medio de una tobera 17
que termina en la cámara 6 de humos del horno rotatorio o en el
propio horno 7 rotatorio y que se extiende sustancialmente paralela
al eje longitudinal del horno rotatorio.
Así, durante el funcionamiento de la planta según
la invención se inyecta polvo procedente de la disposición 11 de
filtro en el horno 7 en contraflujo a los gases del horno.
Normalmente, el polvo se enfriará hasta una temperatura inferior a
300ºC y a menudo de tan sólo 100 a 150ºC en la disposición 11 de
filtro y, además, estará presente en una cantidad suficiente para
garantizar el enfriamiento apropiado de los gases del horno en el
extremo de entrada de material del horno 7 rotatorio. La inyección
del polvo del filtro puede controlarse con el fin de obtener el
enfriamiento óptimo de los gases del horno dependiendo de qué sales
estén presentes en los gases. La inyección del polvo del filtro
conlleva que la temperatura de los gases del horno en el extremo de
entrada de material del horno 7 puede enfriarse desde el intervalo
de 900 a 1200ºC hasta un intervalo de aproximadamente 830 a 850ºC,
que es la temperatura de descarbonización del principal componente
del material, carbonato de calcio, dando como resultado así la
condensación de las sales sobre la superficie de las finas
partículas del polvo del filtro.
La invención se ha probado en el campo en una
planta de cemento en funcionamiento y como resultado de la prueba,
se redujo la necesidad de realizar un trabajo de limpieza en el
conducto 5 ascendente desde una vez cada 8 horas hasta una vez a la
semana.
Claims (6)
1. Método para fabricar clínker de cemento a
partir de material de partida de cemento particulado, método
mediante el cual el material de partida fresco se precalienta y
posiblemente se precalcina en un precalentador (1, 3) de suspensión
sometido a intercambio de calor con gases de escape calientes, el
material precalentado y posiblemente precalcinado finalmente se
calcina y se quema para dar el clínker en un horno (7) rotatorio, el
clínker caliente procedente del horno rotatorio se enfría en un
enfriador (9) y el polvo se separa de los gases de escape que
proceden del precalentador en una disposición (11) de filtro,
caracterizado porque el polvo procedente de la disposición
(11) de filtro se introduce en el extremo de entrada de material del
horno (7) rotatorio en un sentido que es contrario al sentido del
flujo de los gases del
horno.
horno.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque la totalidad del volumen de polvo del
filtro procedente de la disposición (11) de filtro se introduce en
el extremo de entrada de material del horno (7) rotatorio en un
sentido que es contrario al sentido del flujo de los gases del
horno.
3. Método según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el polvo del filtro se inyecta en el
horno (7) rotatorio por medio de gas presurizado.
4. Método según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el material de partida frío y/o las
cenizas volantes se introducen simultáneamente con el polvo del
filtro.
5. Planta para llevar a cabo el método según la
reivindicación 1, que comprende un precalentador (1) de suspensión
de múltiples fases, un calcinador (3) con varios quemadores (4), un
conducto (5) ascendente del horno, una cámara (6) de humos, un horno
(7) rotatorio con un quemador (8), un enfriador (9) de clínker y una
disposición (11) de filtro, caracterizada porque también
comprende medios (17) para introducir el polvo procedente de la
disposición (11) de filtro en el extremo de entrada de material del
horno (7) rotatorio en un sentido que es contrario al sentido del
flujo de los gases del horno.
6. Planta según la reivindicación 5,
caracterizada porque los medios (17) de introducción
comprenden una tobera que termina en la cámara (6) de humos del
horno rotatorio o en el propio horno (7) rotatorio, y que se
extiende sustancialmente paralela al eje longitudinal del horno
rotatorio.
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