ES2428509T3 - Proceso para la producción de cemento - Google Patents

Proceso para la producción de cemento Download PDF

Info

Publication number
ES2428509T3
ES2428509T3 ES06291766T ES06291766T ES2428509T3 ES 2428509 T3 ES2428509 T3 ES 2428509T3 ES 06291766 T ES06291766 T ES 06291766T ES 06291766 T ES06291766 T ES 06291766T ES 2428509 T3 ES2428509 T3 ES 2428509T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
calcination
gas
oven
carbon dioxide
kiln
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES06291766T
Other languages
English (en)
Inventor
Colin Paxton
Michael Weichinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lafarge SA
Original Assignee
Lafarge SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lafarge SA filed Critical Lafarge SA
Application granted granted Critical
Publication of ES2428509T3 publication Critical patent/ES2428509T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/364—Avoiding environmental pollution during cement-manufacturing
    • C04B7/367—Avoiding or minimising carbon dioxide emissions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43—Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • C04B7/44—Burning; Melting
    • C04B7/4407—Treatment or selection of the fuel therefor, e.g. use of hazardous waste as secondary fuel ; Use of particular energy sources, e.g. waste hot gases from other processes
    • C04B7/4423—Waste or refuse used as fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43—Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43—Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • C04B7/434—Preheating with addition of fuel, e.g. calcining
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43—Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • C04B7/44—Burning; Melting
    • C04B7/45—Burning; Melting in fluidised beds, e.g. spouted beds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B15/00—Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
    • F27B15/02—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
    • F27B15/10—Arrangements of air or gas supply devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories or equipment specially adapted for rotary-drum furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories or equipment specially adapted for rotary-drum furnaces
    • F27B7/2016—Arrangements of preheating devices for the charge
    • F27B7/2025—Arrangements of preheating devices for the charge consisting of a single string of cyclones
    • F27B7/2033—Arrangements of preheating devices for the charge consisting of a single string of cyclones with means for precalcining the raw material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories or equipment specially adapted for rotary-drum furnaces
    • F27B7/36—Arrangements of air or gas supply devices
    • F27B7/362—Introducing gas into the drum axially or through the wall
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
    • Y02P40/18—Carbon capture and storage [CCS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

Un proceso para la producción de cemento que comprende la calcinación del polvo bruto que contienecarbonato de calcio en un horno de calcinación que tiene una pluralidad de puntos de entrada y se calienta por lacombustión de un carburante que contiene carbono con un gas que comprende oxígeno y del 0 al 80% en volumende dióxido de carbono, y sustancialmente está libre de nitrógeno; introducir del polvo bruto calcinado en un hornotipo kiln en el que tiene lugar la producción de clínker; mantener el gas separado de la fase la calcinación del gas delhorno; y aislar el gas producido por la combustión y la calcinación en el horno de calcinación.

Description

Proceso para la producción de cemento
Esta invención está relacionada con un proceso para la producción de cemento en el que parte del dióxido de carbono producido se separa de los otros gases implicados en el proceso de producción en una corriente de gas que tiene un mayor contenido en dióxido de carbono.
La producción de cemento genera substanciales cantidades de dióxido de carbono. El dióxido de carbono se produce de dos maneras. Uno de los materiales en la producción de cemento es el carbonato de calcio. El carbonato de calcio se calienta para calcinarlo y pierde el dióxido de carbono para formar óxido de calcio. La quema de carburante que contiene carbono para generar las altas temperaturas necesarias para producir cemento también genera dióxido de carbono. Por razones ambientales es deseable reducir la cantidad de dióxido de carbono liberado a la atmósfera.
Las materias primas para la producción de cemento, que incluyen carbonato de calcio, por lo general se mezclan, secan y muelen hasta formar un “polvo bruto”, que luego se procesa para producir clínker, el principal componente del cemento. En una etapa de precalentamiento el polvo bruto se calienta justo por debajo de la temperatura de calcinación. A continuación, pasa a un horno de calcinación en el que tiene lugar más calentamiento y a medida que aumenta la temperatura, tiene lugar la calcinación del carbonato de calcio en óxido de calcio y se libera dióxido de carbono. El polvo bruto calcinado pasa a continuación a un horno en el que se calienta a mayor temperatura para producir clínker, que posteriormente se muele para producir cemento en polvo.
Generalmente se utiliza aire como fuente de oxígeno para la combustión del carburante para proporcionar calor al horno de calcinación y al horno tipo kiln. Los principales gases presentes en el aire son el nitrógeno (aproximadamente el 80% en volumen) y el oxígeno (aproximadamente el 20% en volumen).
La combustión de un carburante sólido o líquido, a base de carbono, se puede resumir en la siguiente ecuación:
C + O2 = CO2
El volumen del carburante sólido o líquido es insignificante con respecto al de los gases involucrados. Un volumen de oxígeno produce un volumen de dióxido de carbono. El nitrógeno presente en el aire utilizado para la combustión no está involucrado en la combustión. Después de la combustión la corriente de gas contiene aproximadamente el 80% en volumen de nitrógeno y aproximadamente el 20% de dióxido de carbono. El volumen total de gas aumenta por el calor generado.
Cuando se quema un carburante sólido o líquido de hidrocarburos, el hidrógeno combinado presente en el carburante se combina con el oxígeno según la ecuación:
4H + O2 = 2H2O
El agua generada está en estado gaseoso y, por lo tanto, está presente como un diluyente gaseoso del dióxido de carbono que también se produce. Un volumen de oxígeno produce dos volúmenes de agua gaseosa, el volumen del carburante sólido o líquido de hidrocarburos es insignificante respecto al volumen de los gases involucrados. El agua gaseosa contribuye por lo tanto a un aumento del volumen de gas formado por la combustión en comparación con el volumen de oxígeno utilizado. Sin embargo, se separa fácilmente del dióxido de carbono por la simple refrigeración en una fase posterior en la operación. El volumen total de gas aumenta en la fase de combustión con el aumento de la temperatura.
En los gases combinados a partir del proceso de calcinación y de la combustión del carburante, el dióxido de carbono está presente generalmente del 14 al 33% en volumen. El otro constituyente principal del gas es el nitrógeno. A pesar de que la mezcla de nitrógeno y dióxido de carbono se podría separar y el dióxido de carbono ser almacenado para evitar su liberación a la atmósfera, la energía necesaria para efectuar la separación es demasiado alta para que valga la pena. Si se elimina el nitrógeno del aire y se usa el oxígeno resultante sustancialmente puro para quemar un carburante, el nitrógeno no está presente como diluyente del dióxido de carbono producido.
Si en lugar de aire se utilizara oxígeno para quemar todo el carburante necesario para producir cemento, se podría incurrir en costes adicionales. Además, los procesos de combustión que implican oxígeno sin diluir generalmente se comportan con gran vigor y generan temperaturas muy altas capaces de dañar o acortar la vida útil de las plantas de producción.
Las patentes de EE.UU. nos 4066470 y 491374 describen unos procesos en los que los gases de combustión de un horno tipo kiln que arde utilizando aire, que por lo tanto contiene nitrógeno, pasan a un horno de calcinación en el que tiene lugar una combustión secundaria. No hay manera de aislar el gas producido durante la combustión secundaria.
La presente invención busca reducir las emisiones de dióxido de carbono en la producción de cemento mediante el uso de oxígeno para quemar sólo parte del carburante necesario en el proceso de elaboración de cemento y mediante la separación del gas de la fase de calcinación del gas del horno en el que tiene lugar la producción de clínker. El proceso se puede utilizar en el conocido proceso seco y en otros procesos, por ejemplo el proceso húmedo. El uso de oxígeno, sustancialmente puro o una mezcla con dióxido de carbono, en el horno de calcinación conjuntamente con la separación del gas que deja el horno de calcinación ofrece beneficios ambientales.
Por consiguiente, la presente invención proporciona un proceso para la producción de cemento que comprende la calcinación del polvo bruto que contiene carbonato de calcio en un horno de calcinación que tiene una pluralidad de puntos de entrada y se calienta por la combustión de carburante que contiene carbono con un gas que comprende oxígeno y del 0 al 80% en volumen de dióxido de carbono, y sustancialmente está libre de nitrógeno; introducir del polvo bruto calcinado en un horno tipo kiln en el que tiene lugar la producción de clínker; mantener el gas separado de la fase la calcinación del gas del horno tipo kiln; y aislar el gas producido por la combustión y la calcinación en el horno de calcinación.
El flujo de polvo bruto es generalmente similar al de los procesos conocidos para la producción de cemento. En este tipo de procesos el polvo bruto se calienta en un precalentador, por ejemplo un precalentador ciclónico, y se introduce luego en un horno de calcinación, por ejemplo un horno de calcinación tipo olla. El polvo bruto del horno de calcinación se introduce en un horno tipo kiln. El precalentador recibe gas caliente del horno tipo kiln y del horno de calcinación.
En el proceso de la invención, el gas procedente del horno de calcinación comprende un alto porcentaje de dióxido de carbono y es adecuado, tras el tratamiento apropiado (por ejemplo refrigeración y eliminación del polvo), para el almacenamiento u otra utilización sin liberación a la atmósfera.
La temperatura del dióxido de carbono que deja el horno de calcinación es generalmente de 800 a 900 °C. El gas se puede enfriar, por ejemplo, en un generador de vapor para generar energía eléctrica. Con el fin de minimizar la entrada de gas que podría reducir el porcentaje de dióxido de carbono, preferiblemente se evita un defecto de presión en el generador de vapor. Preferiblemente se hace funcionar al generador de vapor con exceso de presión. A continuación, preferiblemente se elimina el polvo del gas antes de su almacenamiento, por ejemplo, almacenamiento geológico subterráneo, por ejemplo en campos agotados de petróleo o de gas, u otro uso sin liberación a la atmósfera.
El gas utilizado para apoyar la combustión de carburante preferiblemente comprende por lo menos el 50% en volumen de oxígeno, por ejemplo, por lo menos el 80%, preferiblemente por lo menos el 90%, más preferiblemente por lo menos el 95%. Está sustancialmente libre de nitrógeno. Puede comprender dióxido de carbono, por ejemplo dióxido de carbono reciclado de la corriente de gas que deja el horno de calcinación. Ese dióxido de carbono puede ser introducido en el horno de calcinación por separado del gas enriquecido con oxígeno o mezclado con él. El oxígeno se puede introducir, por ejemplo, con el gas reciclado del horno de calcinación, generalmente en el fondo del horno de calcinación. También se puede introducir en uno o más puntos substancialmente a nivel con el quemador, o con cada uno de éstos. El dióxido de carbono y el carburante también se pueden introducir en uno o más puntos de entrada.
La presencia de una pluralidad de puntos de entrada en el horno de calcinación facilita la regulación de la temperatura que de otro modo podría subir demasiado cuando el gas para la combustión de carburante comprende una alta proporción de oxígeno. La calcinación del carbonato de calcio en óxido de calcio y dióxido de carbono es un proceso endotérmico: la introducción del polvo bruto en una o en la pluralidad de entradas se puede utilizar por lo tanto para regular la temperatura.
La cantidad de oxígeno se controla para garantizar una combustión sustancialmente completa del carburante pero para minimizar el exceso de oxígeno.
El polvo bruto para la calcinación se seca generalmente en una etapa de precalentamiento. El polvo bruto calcinado del horno calcinación se introduce en un horno tipo kiln para producir clínker. El calor para el horno tipo kiln es proporcionado al quemar un carburante en un gas que contiene oxígeno, generalmente aire.
El calor necesario para el precalentamiento es proporcionado generalmente por el gas del horno tipo kiln. La temperatura máxima durante el precalentamiento es controlada preferiblemente para evitar la calcinación prematura y la liberación de dióxido de carbono. La temperatura del polvo bruto que deja el precalentador es preferiblemente inferior a aproximadamente 800 °C, generalmente inferior a aproximadamente 750 °C.
El carburante utilizado para la calcinación y para el horno tipo kiln puede ser el mismo o diferente, pero generalmente es el mismo. Si el gas de la calcinación se va a almacenar o eliminar, por ejemplo bajo tierra, puede ser permisible la presencia de pequeñas cantidades de sulfuro y/u óxidos de nitrógeno, en cuyo caso el carburante puede contener materiales que contienen azufre y/o nitrógeno. Estos carburantes son generalmente más baratos. El contenido de azufre en el carburante es preferiblemente bajo, típicamente inferior al 6%. El contenido de nitrógeno en el carburante es preferiblemente bajo, típicamente inferior al 1,5%. Si se necesita dióxido de carbono de alta pureza de la calcinación, preferiblemente se utiliza un carburante que substancialmente está libre de nitrógeno y azufre. Entonces, preferiblemente, el polvo bruto también está sustancialmente libre de estos elementos. El polvo bruto tiene preferiblemente un bajo contenido de sulfato de calcio y azufre pirítico.
El carburante utilizado es preferiblemente carbón o coke de petróleo. Pueden utilizarse los residuos de carburante pero entonces se necesita un estrecho control de la combustión.
El proceso según la invención permite la producción de una corriente de gas desde el horno de calcinación que tiene un mayor contenido de dióxido de carbono. La invención busca proporcionar una corriente de gas que comprenda por lo menos el 90% en volumen de dióxido de carbono, preferiblemente por lo menos el 95%, por ejemplo del 92 al 93%.
La calcinación se efectúa generalmente introduciendo polvo bruto precalentado en una corriente de gas, generalmente en una corriente de gas ascendente. La corriente de gas se produce generalmente por el quemado de un carburante. Si es necesario con el fin de soportar al polvo bruto en la corriente de gas ascendente, parte del gas que contiene dióxido de carbono que deja el horno de calcinación puede ser recirculado y reintroducido en la corriente de gas ascendente.
La velocidad de la corriente de gas necesaria para soportar el polvo bruto depende, por ejemplo, de la finura del polvo. La finura del polvo bruto utilizado en el proceso de la invención puede variar: se puede utilizar una finura conocida. Preferiblemente se utiliza un polvo bruto que tiene un pequeño tamaño de partículas para facilitar el transporte del polvo por la corriente de gas. Ventajosamente se utiliza un polvo que deja un 10% en peso de residuos en una criba de 75 micras (200 mesh). Típicamente, un metro cúbico de gas (volumen a temperatura y presión estándar) que pasa a través del horno de calcinación soportará 2 kg de polvo bruto. Cuando se recircula la corriente de gas, el agua gaseosa que puede ser generada por la combustión del carburante también puede contribuir al volumen del gases recirculado. La concentración de dióxido de carbono en el horno de calcinación se reduce entonces correspondientemente.
El tiempo de estancia del polvo bruto en el horno de calcinación es relativamente corto, por ejemplo 5 o 6 segundos. La presencia de una alta concentración de dióxido de carbono en la corriente de gas que lleva el polvo bruto puede reducir la velocidad a la que evoluciona el dióxido de carbono por la calcinación a una temperatura dada. Si la concentración de dióxido de carbono en la corriente de gas es alta, puede ser deseable elevar la temperatura para asegurar el nivel deseado de calcinación desde el polvo bruto durante su presencia en el horno de calcinación. La concentración de dióxido de carbono en la corriente de gas a través del horno de calcinación se mantiene generalmente en un nivel tan bajo como sea posible compatible con un transporte efectivo del polvo a través del horno de calcinación y el nivel deseado de calcinación.
El nivel de calcinación en el polvo que deja el horno de calcinación es generalmente por lo menos el 60%, por ejemplo, del 70 al 80%, preferiblemente por lo menos el 90%. Puede ser deseable controlar el nivel de calcinación en un 80% o más en peso, dejando hasta el 20% de dióxido de carbono residual en el polvo, por ejemplo, un nivel del 92 al 95%, dejando del 5 al 8% de dióxido de carbono residual en el polvo que deja el horno de calcinación.
La ausencia de materiales tales como álcalis, sulfatos y cloruros en la corriente de gas en el horno de calcinación facilita su funcionamiento. En los procesos conocidos pueden estar presentes tales materiales, procedentes del gas del horno tipo kiln.
El horno de calcinación utilizado en el proceso de la invención puede ser de diseño conocido, por ejemplo un horno de calcinación tipo olla. Preferiblemente se evitan las fugas de aire en el horno de calcinación. Esto se ve facilitado mediante el control de las condiciones de presión en el proceso global de producción de cemento.
Se puede instalar a posteriori un nuevo horno de calcinación para el funcionamiento según la invención para funcionar en paralelo con un horno de calcinación existente. El suministro de polvo bruto desde el precalentador se divide luego entre el horno de calcinación existente y el nuevo. Todo o parte, por ejemplo un 20% o más, preferiblemente hasta un 50% del polvo puede desviarse al nuevo horno de calcinación. La liberación total de dióxido de carbono a la atmósfera desde la etapa de calcinación puede reducirse de ese modo aproximadamente en proporción a la introducción de polvo bruto al horno de calcinación nuevo y al existente. De manera similar, la invención se puede instalar en un proceso existente de horno tipo kiln de precalentamiento en suspensión.
La invención se ilustra aún más en los dibujos acompañantes en los que: la figura 1 ilustra en forma de diagrama el proceso de la invención;
La Figura 2 ilustra con más detalle un precalentador para llevar a cabo un proceso según la invención;
La Figura 3 ilustra con más detalle la disposición de un horno de calcinación para llevar a cabo un proceso según la invención; y
La Figura 4 ilustra una planta productora de clínker de cemento que incorpora el precalentador ilustrado en la Figura 2 y el horno de calcinación ilustrado en la Figura 3 para llevar a cabo un proceso según la invención.
Haciendo referencia a la Figura 1, el polvo bruto se introduce en un precalentador (1). El polvo precalentado se introduce desde el precalentador (1) en un horno de calcinación (3) según lo indicado por la flecha entre ellos. El gas caliente del calentador (1) sale a lo largo de la línea (2). El polvo precalcinado desde el horno de calcinación (3) se introduce en un horno tipo kiln (4) como indica la flecha. Los gases que contienen un alto porcentaje de dióxido de carbono dejan el horno de calcinación (3) a través de un ventilador (5). Los gases procedentes de la línea (2) salen a través de un ventilador (6) al molino para producir el polvo bruto.
Haciendo referencia a la Figura 2, los componentes (2), (3), (4), (5) y (6) son como en la Figura 1. El polvo bruto pasa sucesivamente a través de los ciclones (7), (8), (9), (10) y (11) y, a continuación, al horno de calcinación (3). El gas caliente del horno tipo kiln (4) fluye a través del elevador (12) al ciclón (11); el gas caliente desde el ciclón (11) fluye a través del elevador (13) al ciclón (10); el gas caliente desde el ciclón (10) fluye a través del elevador (14) al ciclón (9); el gas caliente desde el ciclón (9) fluye a través del elevador (15) a los ciclones (7) y (8).
El nuevo polvo bruto se introduce en el elevador (15) y se sube a los ciclones (7) y (8); el polvo desde los ciclones
(7) y (8) se introduce en el elevador (14) y es subido por el gas caliente al ciclón (9); el polvo desde el ciclón (9) se introduce en el elevador (13) y es subido al ciclón (10); el polvo desde el ciclón (10) se introduce en el elevador (12) y se sube al ciclón (11); el polvo continúa desde el ciclón (11) al horno de calcinación (3).
Haciendo referencia a la Figura 3, los componentes (1), (2), (3), (4) y (6) son como en las Figuras 1 y 2. El carburante del horno de calcinación entra en el horno de calcinación (3) a través de la línea (13). El oxígeno se inyecta a través de la línea (14). El gas que contiene dióxido de carbono recirculado se introduce en el horno de calcinación (3) a través de la línea (15). Los gases y el polvo precalcinado dejan el horno de calcinación (3) y pasan a un ciclón (16). El polvo precalcinado pasa del ciclón (16) al horno tipo kiln (4). El gas separado que contiene dióxido deja el ciclón (16) a través de la línea (17). El gas de la tubería (17) se separa en dos corrientes. Una primera corriente en la línea (17) pasa al calentador de vapor (18) y, a continuación, a un ventilador (19) de intercambiador. El gas que deja el ventilador (19) de intercambiador se divide en dos corrientes. Una primera corriente desde el ventilador (19) de intercambiador se marcha a lo largo de la línea (20). Esta primera corriente que se marcha a lo largo de la línea (20) es el gas enriquecido con dióxido de carbono desde el proceso según la invención. Una segunda corriente de gas desde el ventilador (19) de intercambiador pasa a lo largo de la línea (21). Una segunda corriente de gas desde la línea (17) pasa a lo largo de la línea (22) a la línea (21). La combinación de corrientes de gas desde las líneas (21) y (22) pasa a través del ventilador de recirculación (23) y (15) al horno de calcinación (3).
Haciendo referencia a la Figura 4, se ilustra una planta de cemento que incorpora los componentes de las Figuras 1, 2 y 3. El carburante del horno tipo kiln pasa al horno tipo kiln (4) a lo largo de la línea (24). El clínker producido en el horno tipo kiln (4) pasa al enfriador (25) de clínker. El gas de desecho deja el enfriador (25) de clínker a lo largo de las líneas (26) y (27). La corriente de gas en la tubería (27) se divide en dos corrientes. Una primera corriente se usa para enfriar los gases que dejan del horno tipo kiln (4) a lo largo de la línea (28). La temperatura del gas caliente que pasa al precalentador (3) se controla ajustando los flujos de gas a lo largo de las líneas (27) y (28). Una segunda corriente (29) pasa a la línea (2) y se utiliza para el secado del polvo bruto en el molino que produce el polvo bruto.
En esta memoria descriptiva y las correspondientes reivindicaciones, a menos que se especifique de otro modo: las temperaturas son las que se miden de manera conocida durante el proceso para la producción de cemento, por ejemplo por termopar o pirometría y los porcentajes de gas son en volumen.
El siguiente Ejemplo ilustra, pero no limita, la invención.
Ejemplo
El polvo bruto y el polvo molido se introducen entonces en la parte superior del calentador (1). El precalentador comprende una serie de ciclones (7) a (11) y conductos de conexión (12), (13), (14) y (15) (los elevadores). El precalentador (1) recibe gas caliente del horno tipo kiln. El polvo bruto se calienta a medida que los gases son enfriados en los elevadores y los ciclones (de 7 a 11) capturan el polvo de modo que se pueda introducir en la siguiente fase inferior.
Los gases que pasan a través del calentador (I) solo provienen del horno tipo kiln (4). Los gases procedentes del horno de calcinación (3) se mantienen en una corriente independiente.
Cuando el polvo bruto sale de la etapa más baja del precalentador (1) se pasa al horno de calcinación (3) con una temperatura de aproximadamente 750 °C a 800 °C. En esta fase, el nivel de pre-calcinación será inferior a aproximadamente el 10% ya que la temperatura se mantiene por debajo de 800 °C. A medida que los gases dejan el horno tipo kiln (4) a aproximadamente 1100 °C, los gases de escape del enfriador (provenientes del enfriador de clínker) aproximadamente de 400° C a 500° C se pueden agregar en este punto antes de que el gas se introduzca al precalentador (1), con el fin de reducir la temperatura y mantener un bajo nivel de pre-calcinación. Los gases que dejan la parte superior del precalentador (1) tienen una temperatura de aproximadamente 300 °C y un nivel de dióxido de carbono de alrededor del 18% en volumen. Si es necesario se pueden utilizar para complementar la etapa de secado de materia prima.
El polvo bruto entra en el horno de calcinación (3) y se dispersa en los gases de admisión que se han reciclado desde la salida del horno de calcinación después del enfriamiento parcial y en el oxígeno inyectado. Como el objetivo es tener una alta concentración de dióxido de carbono en los gases de desecho, el oxígeno se utiliza para la combustión del carburante del horno de calcinación en lugar de aire que contiene una cantidad sustancial de nitrógeno. El flujo de carburante hacia el horno de calcinación (3) se controla para proporcionar una temperatura constante de los gases de salida con el fin de mantener una precalcinación congruente que es deseable para la estabilidad del horno tipo kiln.
El nivel de precalcinación del polvo bruto se controla para estar alrededor del 92% para evitar la acumulación de dificultades en el horno de calcinación (3). El polvo bruto precalcinado se recoge después del horno de calcinación en el ciclón (16) y luego se pasa al horno tipo kiln (4). Es una ventaja utilizar un carbón normal que tenga un bajo contenido en nitrógeno para minimizar la contaminación de los gases de salida. Después del ciclón (16) del horno de calcinación, parte de los gases que contienen más del 90% en volumen de dióxido de carbono se reciclan hacia la entrada del horno de calcinación a través de la línea (15) y el gas restante se enfría luego para la manipulación aguas abajo. El enfriamiento se obtiene mediante el uso de un intercambiador de calor que comprende un calentador (18) de vapor con el fin de ayudar a minimizar la entrada de aire en el proceso. El funcionamiento del sistema a una ligera presión negativa también ayuda en este sentido. Utilizando el vapor que proviene del intercambiador de calor se puede generar energía eléctrica. Después del intercambiador de calor, parte de los gases se reciclan hacia la entrada del horno de calcinación para controlar la temperatura en el ventilador de recirculación y el resto se pasa a un tratamiento aguas abajo.
El polvo bruto que entra en el horno tipo kiln forma clínker de cemento de la forma normal. El enfriador de clínker funciona de una manera conocida excepto porque la cantidad de gas y la temperatura es un poco más alta de lo normal, ya que no se utiliza aire terciario del horno tipo kiln (4) para el horno de calcinación (3). Algunos gases del enfriador (25) de clínker se pueden usar para enfriar el gas del horno tipo kiln antes de que pase al precalentador y el resto se puede utilizar para el secado de materia prima.

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un proceso para la producción de cemento que comprende la calcinación del polvo bruto que contiene carbonato de calcio en un horno de calcinación que tiene una pluralidad de puntos de entrada y se calienta por la combustión de un carburante que contiene carbono con un gas que comprende oxígeno y del 0 al 80% en volumen
    5 de dióxido de carbono, y sustancialmente está libre de nitrógeno; introducir del polvo bruto calcinado en un horno tipo kiln en el que tiene lugar la producción de clínker; mantener el gas separado de la fase la calcinación del gas del horno; y aislar el gas producido por la combustión y la calcinación en el horno de calcinación.
  2. 2. Un proceso según la reivindicación 1, en el que la combustión se efectúa con un gas que comprende del 90 al 100% de oxígeno.
    10 3. Un proceso según la reivindicación 1 o 2 en el que el polvo bruto se introduce en el horno de calcinación en una pluralidad de puntos.
  3. 4. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el gas se introduce en el horno de calcinación en una pluralidad de puntos.
  4. 5. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el oxígeno y el dióxido de 15 carbono en el gas suministrado se introducen por separado en el horno de calcinación.
  5. 6.
    Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que la cantidad de oxígeno se controla para asegurar sustancialmente la combustión completa del carburante, pero para minimizar el exceso de oxígeno.
  6. 7.
    Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el polvo bruto se seca en una
    20 etapa de precalentamiento y se controla la temperatura máxima durante el precalentamiento para evitar la calcinación prematura y la liberación de dióxido de carbono, la temperatura del polvo bruto que deja el precalentador es inferior a aproximadamente 800 °C.
  7. 8. Un proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el carburante utilizado para la calcinación es carbón o coke de petróleo.
ES06291766T 2006-11-13 2006-11-13 Proceso para la producción de cemento Active ES2428509T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06291766.1A EP1923367B1 (en) 2006-11-13 2006-11-13 Process for the production of cement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2428509T3 true ES2428509T3 (es) 2013-11-08

Family

ID=37561316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES06291766T Active ES2428509T3 (es) 2006-11-13 2006-11-13 Proceso para la producción de cemento

Country Status (15)

Country Link
US (1) US8252109B2 (es)
EP (2) EP1923367B1 (es)
KR (2) KR20090084838A (es)
CN (1) CN101558021B (es)
AU (1) AU2007320876B2 (es)
BR (1) BRPI0718621B1 (es)
CA (1) CA2669730C (es)
EG (1) EG26797A (es)
ES (1) ES2428509T3 (es)
MA (1) MA30979B1 (es)
PL (1) PL1923367T3 (es)
RU (1) RU2466950C2 (es)
SI (1) SI1923367T1 (es)
WO (1) WO2008059378A2 (es)
ZA (1) ZA200902731B (es)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2934589B1 (fr) * 2008-08-01 2010-08-27 Fives Fcb Procede de fabrication de clinker de ciment dans une installation, et installation de fabrication de clinker de ciment en tant que telle
FR2934590B1 (fr) * 2008-08-01 2010-08-13 Fives Fcb Procede de fabrication de clinker de ciment dans une installation, et installation de fabrication de clinker de ciment en tant que telle.
DE102008036088B4 (de) * 2008-08-04 2012-06-28 Thyssenkrupp Polysius Ag Verfahren zum Betreiben einer Zementanlage
DE102008053135B3 (de) 2008-10-24 2010-07-01 Polysius Ag Verfahren und Anlage zur Herstellung von Zementklinker
US7976628B2 (en) 2009-06-19 2011-07-12 Savannah River Nuclear Solutions, Llc Carbon dioxide capture from a cement manufacturing process
FR2947542B1 (fr) * 2009-07-02 2011-07-29 Fives Fcb Procede de fabrication de clinker de ciment dans une installation et installation de fabrication de clinker de ciment en tant que telle
US8500902B2 (en) 2009-09-04 2013-08-06 Srinivas Kilambi Methods of making cementitious compositions and products made thereby
DE102009041089C5 (de) 2009-09-10 2013-06-27 Khd Humboldt Wedag Gmbh Verfahren und Anlage zur Herstellung von Zement mit verringerter CO2-Emission
JP5120475B2 (ja) * 2011-03-28 2013-01-16 三菱マテリアル株式会社 生石灰の製造設備並びに消石灰の製造設備および製造方法
FR2975094B1 (fr) * 2011-05-12 2013-05-03 Lafarge Sa Procede de decarbonatation
DE102012105977B4 (de) 2012-07-04 2015-11-05 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Verfahren und Anlage zur Herstellung von Zementklinker aus Zementrohmehl
FR2994176B1 (fr) 2012-07-31 2016-01-08 Lafarge Sa Procede et installation de production de clinker et d'electricite, et procede de modification d'une installation de production de clinker
EP3029004A1 (en) * 2014-12-01 2016-06-08 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Oxy-calcination process
NL2014180B1 (en) 2015-01-23 2017-01-05 Dominicus Joannes Maria Beckers Joseph A method for producing glass.
DE102015117960A1 (de) * 2015-10-21 2017-04-27 Heinz Tischmacher Anlage zur Herstellung von CO2-Reichgas
CN105923635B (zh) * 2016-04-26 2019-03-08 石家庄新华能源环保科技股份有限公司 一种超临界态的生产方法和系统
US20200109086A1 (en) * 2017-05-29 2020-04-09 Ravi Kant AHALAWAT Method for manufacturing cement
DE102018206673A1 (de) * 2018-04-30 2019-10-31 Thyssenkrupp Ag Oxyfuel-Klinkerherstellung mit spezieller Sauerstoffzugasung
DE102018206674A1 (de) 2018-04-30 2019-10-31 Thyssenkrupp Ag Oxyfuel-Klinkerherstellung ohne Rezirkulation der Vorwärmerabgase
WO2020232091A1 (en) 2019-05-13 2020-11-19 Carmeuse North America Calciner using recirculated gases
CN110230925B (zh) * 2019-07-30 2024-04-26 北京北科流体科技有限公司 一种三级旋流动态煅烧装置
CN110926916A (zh) * 2019-11-25 2020-03-27 中国葛洲坝集团水泥有限公司 一种水泥生料易烧性试验试体的制备方法
PT3839015T (pt) * 2019-12-20 2022-07-22 Holcim Technology Ltd Método de processamento de gases de escape
IL297010B2 (en) 2020-05-05 2025-10-01 Thyssenkrupp Ind Solutions Ag Cement production plant and cement clinker production process
JP2022148255A (ja) * 2021-03-24 2022-10-06 太平洋セメント株式会社 セメントクリンカ製造システム及びセメントクリンカ製造方法
JP7783687B2 (ja) * 2020-12-17 2025-12-10 太平洋セメント株式会社 セメントクリンカ製造システム
US12515985B2 (en) * 2020-12-17 2026-01-06 Taiheiyo Cement Corporation Cement clinker production system and cement clinker production method
JP2022096084A (ja) * 2020-12-17 2022-06-29 太平洋セメント株式会社 セメントクリンカ製造システム及びそれを用いたセメントクリンカ製造方法
JP7600011B2 (ja) * 2021-03-25 2024-12-16 太平洋セメント株式会社 セメントクリンカ製造システム及びセメントクリンカ製造方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1784840A (en) * 1929-07-23 1930-12-16 Forge Guy S La Process for manufacturing portland cement
GB384060A (en) 1931-11-16 1932-12-01 Hubert Alexander Gill Improvements in processes of and plants for burning cement, lime and like materials
US3607327A (en) * 1969-03-20 1971-09-21 Blocked Iron Corp Methods and composition for the manufacture of portland cement
AU471315B2 (en) * 1972-05-20 1976-04-15 Ishikawajima-Harima Jukogyo K.K. Apparatus for burning materials of cement andthe luce
DE2362132C2 (de) * 1973-12-14 1982-03-11 Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln Einrichtung zur thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut mit mehreren einem Wärmetauschersystem zugeordneten Zusatzbrenneinrichtungen
DE2510312C3 (de) 1975-03-10 1982-08-26 Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln Verfahren zur thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere zum Brennen von Zement
DE3260374D1 (en) * 1981-10-27 1984-08-16 Voest Alpine Ag Process and installation for the production of cement
AT378170B (de) * 1982-04-16 1985-06-25 Perlmooser Zementwerke Ag Verfahren zur herstellung von zementklinker
AT381694B (de) * 1985-01-11 1986-11-10 Voest Alpine Ag Verfahren und vorrichtung zur thermischen behandlung von feinkoernigem gut, insbesondere zum brennen von zementrohmehl
NL8620347A (nl) * 1986-04-24 1988-03-01 Vnii Radiovesh Priema Akustiki Werkwijze voor het registreren en lezen van audio-informatiesignalen in digitale vorm, en inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze.
US4913740A (en) 1987-08-18 1990-04-03 Frederickson Jeffrey W Solution for use in the prevention of smear in the manufacture of printed circuit boards
EP0408979B1 (en) 1989-07-19 1998-01-21 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Method and system for throwing carbon dioxide into the deep sea
DE4123306C2 (de) * 1991-07-13 2000-05-25 Deutz Ag Anlage zur thermischen Behandlung von mehlförmigen Rohmaterialien
DK174307B1 (da) * 2000-08-24 2002-12-02 Smidth & Co As F L Fremgangsmåde samt anlæg til fremstilling af cementklinker.
EP1377531B1 (en) * 2001-04-13 2007-07-25 CO2 Solution Inc. A process and a plant for the production of portland cement clinker
WO2006113673A2 (en) 2005-04-18 2006-10-26 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Methods and systems for reducing emissions

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008059378A3 (en) 2008-10-30
KR101625312B1 (ko) 2016-05-27
EP2086903B1 (en) 2020-04-15
BRPI0718621B1 (pt) 2018-10-09
EP2086903A2 (en) 2009-08-12
RU2466950C2 (ru) 2012-11-20
BRPI0718621A2 (pt) 2014-01-07
MA30979B1 (fr) 2009-12-01
KR20090084838A (ko) 2009-08-05
KR20140072226A (ko) 2014-06-12
CA2669730C (en) 2014-10-07
US20100037804A1 (en) 2010-02-18
EP1923367A1 (en) 2008-05-21
CN101558021B (zh) 2013-06-19
AU2007320876B2 (en) 2012-12-13
AU2007320876A1 (en) 2008-05-22
ZA200902731B (en) 2010-03-31
CA2669730A1 (en) 2008-05-22
US8252109B2 (en) 2012-08-28
RU2009122461A (ru) 2010-12-20
EP1923367B1 (en) 2013-08-28
CN101558021A (zh) 2009-10-14
EG26797A (en) 2014-09-15
SI1923367T1 (sl) 2013-11-29
WO2008059378A2 (en) 2008-05-22
PL1923367T3 (pl) 2013-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2428509T3 (es) Proceso para la producción de cemento
ES2923580T3 (es) Producción de clínker por oxicombustión con suministro de oxígeno especial
ES2902530T3 (es) Fabricación de clínker por oxicombustibles sin recirculación de los gases de escape de precalentador
DK2475946T3 (en) PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF CEMENT WITH separation of CO2
ES2911204T3 (es) Proceso y aparato para la fabricación de compuestos calcinados para la producción de productos calcinados
ES2782004T3 (es) Proceso para la fabricación de cemento Portland
ES2698074T3 (es) Procedimiento de funcionamiento de una caldera de CFB de oxicombustión
ES2970550T3 (es) Dispositivo y procedimiento para el tratamiento térmico de sólidos minerales
ITMI20120382A1 (it) Procedimento e apparato migliorato per la produzione di clinker di cemento
ITMI20120383A1 (it) Procedimento migliorato per la produzione di clinker di cemento e relativo apparato
US20230331574A1 (en) Calcination Process
ES2811377T3 (es) Instalación para producir clínker de cemento con calcinador de paso de flujo paralelo separado
JP7748812B2 (ja) セメントクリンカ製造システム及びセメントクリンカ製造方法
ES2657244T3 (es) Aparato de calentamiento
GB2627357A (en) Calcination process
JP2026503950A (ja) 並行流蓄熱式焼成炉で炭酸塩鉱石をか焼するための方法および具現化された焼成炉
JP2024140140A (ja) 二酸化炭素の回収設備及び回収方法、二酸化炭素の貯留方法、セメントクリンカの製造システム及び製造方法、並びにドライアイスの製造方法
BR112022013657B1 (pt) Processo para o tratamento térmico de sólidos minerais