ES3024561T3 - Method of producing clinker from cement raw meal - Google Patents

Method of producing clinker from cement raw meal Download PDF

Info

Publication number
ES3024561T3
ES3024561T3 ES21819991T ES21819991T ES3024561T3 ES 3024561 T3 ES3024561 T3 ES 3024561T3 ES 21819991 T ES21819991 T ES 21819991T ES 21819991 T ES21819991 T ES 21819991T ES 3024561 T3 ES3024561 T3 ES 3024561T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
partially
preheater
calcining
chain
calcining device
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
ES21819991T
Other languages
English (en)
Inventor
Ernst Bucher
Guillermo Brusco
Rudy Blum
Beat Stoffel
Michael Weihrauch
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.)
Holcim Technology Ltd
Original Assignee
Holcim Technology Ltd
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 Holcim Technology Ltd filed Critical Holcim Technology Ltd
Application granted granted Critical
Publication of ES3024561T3 publication Critical patent/ES3024561T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/36Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • C04B7/432Preheating without addition of fuel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/36Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • C04B7/434Preheating with addition of fuel, e.g. calcining
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/36Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • C04B7/44Burning; Melting
    • C04B7/46Burning; Melting electric
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00Hydraulic cements
    • C04B7/36Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • C04B7/47Cooling ; Waste heat management
    • C04B7/475Cooling ; Waste heat management using the waste heat, e.g. of the cooled clinker, in an other way than by simple heat exchange in the cement production line, e.g. for generating steam
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/14Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined with means for agitating or moving the charge
    • F27B7/18Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined with means for agitating or moving the charge the means being movable within the drum
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20Details, accessories or equipment specially adapted for rotary-drum furnaces
    • F27B7/34Arrangements of heating devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D11/00Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • F27D11/02Ohmic resistance heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/10Arrangements for using waste heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/30Arrangements for extraction or collection of waste gases; Hoods therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)

Abstract

Un método para producir clínker a partir de harina cruda de cemento, que comprende los pasos de: - precalentar la harina cruda de cemento en una cadena de precalentamiento, comprendiendo dicha cadena de precalentamiento una pluralidad de etapas de precalentamiento, - precalcinar la harina cruda precalentada en un precalcinador para obtener un producto precalcinado, - introducir el producto precalcinado en un horno rotatorio para calcinar el producto precalcinado para obtener clínker de cemento, en donde un flujo parcial de harina cruda al menos parcialmente precalentada se desvía de la cadena de precalentamiento, se introduce en un dispositivo de calcinación y se descarbonata al menos parcialmente en el dispositivo de calcinación para obtener un producto al menos parcialmente descarbonatado y CO2, en donde el dispositivo de calcinación se calienta con energía eléctrica, y en donde el producto al menos parcialmente descarbonatado se alimenta al horno rotatorio y el CO2 se extrae del dispositivo de calcinación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento de producción de clínker a partir de harina cruda de cemento
La presente invención se refiere a un procedimiento de producción de clínker a partir de harina cruda de cemento y a un dispositivo para llevar a cabo dicho procedimiento.
En los procesos conocidos para la producción de clínker de cemento, se suministra la materia prima a un horno rotativo después de haber sido precalentada y parcialmente descarbonatada en un sistema precalentador multietapa usando el calor de los gases de combustión que salen del horno rotativo. La materia prima precalentada se introduce en el horno rotativo a través de la entrada del horno y se desplaza a la salida del horno mientras se calcina a temperaturas de hasta 1400 °C.
El dióxido de carbono (CO2) es el gas de efecto invernadero de larga duración más significativo en la atmósfera terrestre. El uso de combustibles fósiles y la deforestación han aumentado rápidamente su concentración en la atmósfera, provocando el calentamiento global. El dióxido de carbono también provoca la acidificación de los océanos, ya que se disuelve en el agua para formar ácido carbónico.
La industria del cemento es un importante emisor de CO2. Dentro del proceso de producción de cemento, se generan cantidades significativas de CO2 durante la descarbonatación de la harina cruda (que contiene CaCO3) en cal (CaO). Durante la producción de clínker de cemento Portland se emiten alrededor de 0.9 toneladas de CO2 por tonelada de clínker de cemento Portland por la calcinación de las materias primas y por la combustión de combustible en el horno rotativo.
El uso de combustibles alternativos, en particular combustibles renovables, en el quemador del horno rotativo puede reducir las cantidades de gases de efecto invernadero. Sin embargo, todavía se producen cantidades sustanciales de CO2 debido a la descarbonatación de la harina cruda y se emiten hacia la atmósfera.
Tokheim Lars-Andre et al., (“Combined calcination and CO2 capture in cement clinker production by use of electrical energy”) divulga un procedimiento para producir clínker a partir de harina cruda de cemento, que comprende las etapas de: precalentar harina cruda de cemento en una cadena de precalentador, comprendiendo dicha cadena de precalentador una pluralidad de etapas de precalentadores, precalcinar harina cruda precalentada en un precalcinador para obtener un producto precalcinado, introducir el producto calcinado en un horno rotativo para calcinar el producto precalcinado para obtener clínker de cemento, en el que un flujo de por lo menos harina cruda parcialmente precalentada del precalentador se introduce en un dispositivo de calcinación y por lo menos parcialmente descarbonatado en el dispositivo de calcinación con el fin de obtener un producto por lo menos parcialmente descarbonatado y CO2, en el que el dispositivo de calcinación se calienta mediante energía eléctrica, y en la que el producto por lo menos parcialmente descarbonatado se suministra al horno rotativo y el CO2 es extraído del dispositivo de calcinación.
Se ha propuesto el uso de procedimientos de captura y secuestro de carbono con el fin de reducir o prevenir la emisión de CO2 de los procesos industriales hacia la atmósfera. Dichos procedimientos comprenden la captura de CO2 de los gases de combustión para su almacenamiento o para su uso en otras aplicaciones industriales. Sin embargo, dichos procedimientos requieren la separación de CO2 de los gases de combustión, en los que las respectivas plantas de separación implican altos gastos de capital y operativos.
Por lo tanto, la presente invención tiene como objetivo reducir aún más la huella de CO2 de una planta de cemento sin aumentar significativamente los gastos de capital y operativos.
Para dar solución a estos objetivos, la invención proporciona un procedimiento de producción de clínker a partir de harina cruda de cemento, que comprende las etapas de:
- precalentar harina cruda de cemento en una cadena de precalentadores, comprendiendo dicha cadena de precalentadores una pluralidad de etapas de precalentadores,
- precalcinar harina cruda precalentada en un precalcinador para obtener un producto precalcinado,
- introducir el producto precalcinado en un horno rotativo para calcinar el producto precalcinado para obtener clínker de cemento,
en el que un flujo parcial de harina cruda por lo menos parcialmente precalentada se desvía de la cadena de precalentadores, se introduce en un dispositivo de calcinación y se descarbonata por lo menos parcialmente en el dispositivo de calcinación con el fin de obtener un producto por lo menos parcialmente descarbonatado y CO2, en el que el dispositivo de calcinación es calentado por energía eléctrica, y en el que el producto por lo menos parcialmente descarbonatado se suministra al horno rotativo y el CO2 se extrae del dispositivo de calcinación.
La invención se basa en la idea de utilizar energía eléctrica para descarbonatar la harina cruda en lugar de quemar combustibles fósiles. El proceso de la presente invención permite un uso eficiente de la energía eléctrica para la producción de cemento, y reduce el uso de combustibles fósiles y de otros combustibles alternativos que tradicionalmente se utilizan en el proceso del cemento. Esto permite reducir la huella de CO2 de la producción de clínker, ya que la electricidad tiene una huella de CO2 menor que los combustibles fósiles o alternativos.
Dado que el calor que se requiere para descarbonatar la harina cruda se genera mediante el uso de energía eléctrica en el dispositivo de calcinación, se puede eliminar la combustión de combustible, tal como combustible fósil, en el dispositivo de calcinación.
Además, la descarbonatación de la harina cruda en el dispositivo de calcinación accionado eléctricamente se puede llevar a cabo en ausencia de gas procedente del proceso de producción de clínker, es decir, el horno rotativo. De esta manera, se puede evitar una contaminación de la harina cruda por sustancias nocivas, que pueden estar contenidas en los gases extraídos del horno rotativo.
El procedimiento según la invención proporciona además una excelente integración del calor, ya que la harina cruda es introducida en el dispositivo de calcinación con el calor que recibió de la etapa de precalentamiento y el calor de la harina cruda que sale del dispositivo de calcinación es transferido completamente al horno rotativo para el proceso de calcinación.
Otra ventaja de la invención es que el gas de escape del dispositivo de calcinación, en el que no se quema combustible, es CO2 sustancialmente puro, de modo que el proceso funciona sin el requisito de separar el CO2 de los gases de combustión. Más bien, el gas de escape (CO2) extraído del dispositivo de calcinación puede ser usado directamente en una unidad de procesamiento o secuestro de CO2.
Según la invención, no todo el flujo de harina cruda de la cadena de precalentadores se calcina en el dispositivo eléctrico de calcinación, sino que solo se desvía un flujo parcial de material sólido de la cadena de precalentadores y se introduce en el dispositivo de calcinación. El uso de un flujo parcial permite que la harina cruda se separe en la mayor medida posible de los gases de combustión antes del siguiente proceso de calcinación y, por lo tanto, se puede extraer CO2 muy puro del dispositivo de calcinación.
Debido al hecho de que, según la invención, solo se desvía un flujo parcial de la harina cruda por lo menos parcialmente precalentada de la cadena de precalentadores y se suministra al dispositivo de calcinación, la fracción de material suministrada al dispositivo de calcinación puede variar dependiendo de la cantidad de CO2, que se necesita para etapas adicionales del proceso.
La variación de la fracción de material suministrada al dispositivo de calcinación también se puede realizar en función de la cantidad de energía eléctrica disponible para la descarbonatación eléctrica. De esta manera se consigue un proceso flexible, en el que la fracción de harina cruda a descarbonatar mediante energía eléctrica se puede adaptar a los requerimientos y circunstancias prácticas.
El flujo parcial desviado de la cadena de precalentadores puede ser preferentemente del 20 al 80% en peso, preferentemente del 30 al 50% en peso del flujo total de harina cruda.
Según una forma de realización preferida de la invención, la harina cruda por lo menos parcialmente precalentada es extraída de la cadena de precalentadores a una temperatura de 650-750 °C, preferentemente de 680-720 °C. A esta temperatura, sustancialmente ya no hay elementos volátiles presentes en la harina cruda, que de lo contrario se liberarían en el dispositivo de calcinación y contaminarían el CO2 que se extrae del dispositivo de calcinación. Tales temperaturas ocurren usualmente en una de las etapas inferiores del precalentador de la cadena de precalentadores. Los precalentadores se realizan preferentemente como precalentadores ciclónicos de tipo suspensión.
Según una forma de realización preferida, la cadena de precalentadores comprende por lo menos una etapa de precalentador más baja y una segunda más baja, comprendiendo cada etapa de precalentador un conducto ascendente y un ciclón. En el conducto ascendente, el gas caliente asciende y arrastra harina cruda que se inyecta en el lado del conducto. Una vez que la mezcla de gas caliente y harina cruda ingresa al ciclón, la mezcla se separa: la harina calentada sale de la etapa de precalentador a través de la salida de sólidos y pasa a la siguiente etapa inferior, y el gas enfriado pasa a la siguiente etapa superior, entrando en el conducto ascendente de la siguiente etapa superior. Preferentemente, la harina cruda por lo menos parcialmente precalentada que se introducirá en el dispositivo de calcinación se extrae de la cadena de precalentadores en la salida de sólidos de la segunda etapa de precalentador más baja y el producto por lo menos parcialmente descarbonatado extraído del dispositivo de calcinación se devuelve aguas abajo de la salida de sólidos de la etapa de precalentador más baja. En particular, el producto por lo menos parcialmente descarbonatado extraído del dispositivo de calcinación se introduce en un conducto que conecta la salida de sólidos de la etapa de precalentador más baja con la entrada del horno rotativo o directamente en la entrada del horno rotativo.
Preferentemente, la harina cruda por lo menos parcialmente precalentada es extraída de la cadena de precalentadores a través de un dispositivo de separación, tal como un dispositivo de separación ciclónico, para minimizar la cantidad de gas arrastrado al dispositivo de calcinación.
Preferentemente, la entrada y la salida del dispositivo de calcinación están conectadas cada una a la cadena de precalentadores a través de una compuerta de presión o una esclusa de aire, tal como una aleta doble. De esta manera, el dispositivo de calcinación está aislado en gran medida de la presión del precalentador, de modo que se evita que los gases de combustión de la cadena de precalentadores y cualquier otro aire falso entren en el dispositivo de calcinación.
Preferentemente, el dispositivo de calcinación se mantiene en sobrepresión con respecto al sitio de extracción de la etapa de precalentador, del cual se extrae la harina cruda por lo menos parcialmente precalentada, y con respecto al sitio de retorno de la etapa de precalentador, al cual se devuelve el producto por lo menos parcialmente descarbonatado. Preferentemente, la sobrepresión en el dispositivo de calcinación es controlada controlando la cantidad de CO2 que se extrae del dispositivo de calcinación. Este concepto aumenta la seguridad y minimiza la entrada de aire falso del ambiente. El aire falso podría diluir el CO2 generado en el dispositivo de calcinación.
Preferentemente, la harina cruda por lo menos parcialmente precalentada es calentada a una temperatura de 750 950 °C, preferentemente de 800-950°, lo más preferentemente de 850-900 °C, en el dispositivo de calcinación. De esta manera, la temperatura dentro del dispositivo de calcinación se selecciona a fin de descarbonatar específicamente el componente de piedra caliza dentro de la harina cruda. Esto permite la producción de un gas de escape rico en CO2 que luego puede ser capturado y utilizado como materia prima para la producción de combustible sintético o componentes plásticos, o secuestrado.
Varios tipos de dispositivos de calcinación pueden ser aptos para descarbonatar por lo menos parcialmente harina cruda precalentada mediante el uso de energía eléctrica. En formas de realización preferidas del dispositivo de calcinación, la harina cruda es transportada desde la entrada de harina cruda hasta la salida de harina cruda del dispositivo mientras se calienta. En particular, pueden estar previstos unos medios de transporte para transportar harina cruda desde la entrada de harina cruda hasta la salida de harina cruda del dispositivo mientras se calienta, con el fin de lograr una transferencia de energía eficiente a la harina cruda.
Los medios eléctricos de calentamiento pueden estar configurados para proporcionar calentamiento indirecto de la harina cruda. Por ejemplo, un medio de transferencia de calor sólido se calienta por medio de energía eléctrica, que se pone en contacto con la harina cruda con el fin de transferir energía térmica a la harina cruda por conducción térmica.
Según una forma de realización preferida, la harina cruda por lo menos parcialmente precalentada se transporta a través del dispositivo de calcinación por medio de un transportador de tornillo mientras se descarbonata por lo menos parcialmente. Un transportador de tornillo se caracteriza por un contacto directo entre la harina cruda y los medios de transporte, es decir, el tornillo transportador del transportador de tornillo, en el que se proporciona una gran superficie para transferir calor a la harina cruda.
Preferentemente, el dispositivo de calcinación está configurado como transportador de tornillo.
Preferentemente, un tornillo transportador del transportador de tornillo está configurado como un elemento de calentamiento que se calienta mediante energía eléctrica, por ejemplo, mediante calentamiento por resistencia.
El CO2 producido en el dispositivo de calcinación tiene una temperatura de aproximadamente 850 a 900 °C, por lo que su energía térmica puede ser reciclada antes de seguir procesando el CO2. A este respecto, una realización preferente prevé que el CO2 extraído del dispositivo de calcinación sea suministrado a través de un intercambiador de calor, en el que un medio fluido o gaseoso se calienta por intercambio térmico con el CO2.
En particular, el calor obtenido por intercambio térmico con el CO2 puede ser utilizado en un ciclo termodinámico para evaporar un fluido de trabajo de dicho ciclo termodinámico, tal como se divulga en el documento de patente WO 2015/059547. El ciclo termodinámico puede estar diseñado preferentemente como un proceso de turbina de gas o como un Ciclo Rankine Orgánico.
Preferentemente, se puede usar una turbina de gas del proceso de turbina de gas o del Ciclo Rankine Orgánico para generar energía eléctrica por medio de un generador eléctrico y la energía eléctrica se puede suministrar opcionalmente al dispositivo de calcinación para calentar eléctricamente el mismo.
La extracción de CO2 del dispositivo de calcinación se puede procesar de varias maneras. Puede ser utilizado como materia prima para la producción de combustibles sintéticos o componentes plásticos, o puede ser secuestrado. Se puede almacenar de diferentes maneras como, por ejemplo, en formas minerales estables de carbonato. El proceso respectivo se conoce como “secuestro de carbono por carbonatación mineral”. El proceso consiste en hacer reaccionar dióxido de carbono con un material sólido carbonatable, comprendiendo dicho material óxidos metálicos, en particular óxido de magnesio (MgO) u óxido de calcio (CaO), para formar carbonatos estables.
De manera alternativa, también es posible convertir el CO2 en un combustible sintético mediante la adición de H2.
El combustible sintético se puede utilizar de muchas maneras, por ejemplo, como combustible alternativo para el quemador de horno de un horno de cemento. De esta manera, se consigue una disminución adicional de la huella de CO2 del proceso de producción de clínker. De manera alternativa, el combustible sintético puede ser usado como combustible para otras industrias, por ejemplo, como combustible de aviación renovable.
De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, se proporciona un dispositivo para llevar a cabo el procedimiento inventivo, que comprende:
- una cadena de precalentadores para precalentar harina cruda de cemento, comprendiendo dicha cadena de precalentadores una pluralidad de etapas de precalentadores,
- un precalcinador para precalcinar harina cruda precalentada para obtener un producto precalcinado,
- un horno rotativo para calcinar el producto precalcinado para obtener clínker de cemento,
- un dispositivo de calcinación que tiene unos medios eléctricos de calentamiento, comprendiendo dicho dispositivo de calcinación una entrada que está conectada a la cadena de precalentadores para desviar un flujo parcial de harina cruda por lo menos parcialmente precalentada de la cadena de precalentadores e introducirla en el dispositivo de calcinación para obtener un producto por lo menos parcialmente descarbonatado y CO2, comprendiendo dicho dispositivo de calcinación una salida que está conectada al horno rotativo para introducir el producto por lo menos parcialmente descarbonatado en el horno rotativo, y comprendiendo dicho dispositivo de calcinación una abertura de descarga de CO2 para extraer el CO2 del dispositivo de calcinación.
Preferentemente, el dispositivo de calcinación comprende por lo menos un elemento de calentamiento por contacto que está dispuesto para estar en contacto de intercambio térmico con la harina cruda por lo menos parcialmente precalentada mientras la misma se transporta desde la entrada hasta la salida, en el que dicho por lo menos un elemento de calentamiento por contacto está configurado para ser calentado por los medios eléctricos de calentamiento.
Preferentemente, el dispositivo de calcinación comprende un transportador de tornillo para transportar la harina cruda por lo menos parcialmente precalentada desde la entrada hasta la salida. Se entiende por transportador de tornillo un mecanismo que utiliza una paleta de tornillo helicoidal giratoria, el tornillo transportador, dispuesto dentro de un tubo, para mover la harina cruda a lo largo del eje de rotación del tornillo desde una entrada hasta una salida del transportador.
Preferentemente, un tornillo transportador del transportador de tornillo está configurado como por lo menos un elemento de calentamiento por contacto.
En particular, se puede usar un transportador de tornillo calentado eléctricamente como se describe en el documento de patente WO 2019/228696.
Preferentemente, los medios eléctricos de calentamiento están configurados como calentamiento por resistencia. En particular, el tornillo transportador del transportador de tornillo se calienta mediante calentamiento por resistencia eléctrica.
Preferentemente, la abertura de descarga de CO2 está conectada a un intercambiador de calor, en el que un medio fluido o gaseoso se calienta por intercambio térmico con el CO2.
Preferentemente, está previsto un ciclo termodinámico que comprende un evaporador y que está dispuesto de manera que el calor obtenido por intercambio térmico con el CO2 se utiliza en el ciclo termodinámico para evaporar un fluido de trabajo de dicho ciclo termodinámico en dicho evaporador.
Preferentemente, el ciclo termodinámico se diseña como un proceso de turbina de gas o como un Ciclo Rankine Orgánico.
Preferentemente, una turbina de gas del proceso de turbina de gas o del Ciclo Rankine Orgánico está conectada a un generador eléctrico y la energía eléctrica generada por dicho generador eléctrico se suministra opcionalmente al dispositivo de calcinación para calentar eléctricamente la misma.
La invención será descrita ahora con mayor detalle con referencia al dibujo adjunto.
La Figura 1 ilustra esquemáticamente un proceso de producción de cemento, en el que se ha incorporado el procedimiento inventivo. En la planta de producción de clínker de cemento, la harina cruda molida se carga en una cadena de precalentadores 1, en la que se precalienta en contracorriente con los gases de escape calientes que provienen de un horno rotativo de clínker 2. La cadena de precalentadores 1 comprende una pluralidad etapas de precalentadores ciclónicos interconectados de tipo suspensión 3, 4, 5 y 6. Además, se proporciona un precalcinador 7 que se calienta quemando un combustible.
A continuación, la harina cruda precalentada y precalcinada se introduce en el horno rotativo 2, en el que se calcina para obtener clínker de cemento. El clínker sale del horno rotativo 2 y se enfría en un enfriador de clínker (no mostrado).
La harina cruda por lo menos parcialmente precalentada se toma de la cadena de precalentadores 1 directamente aguas abajo del segundo precalentador más bajo 5 a una temperatura de aproximadamente 700 °C y se introduce en un divisor 8, en el que la harina cruda se divide en un primer flujo parcial y un segundo flujo parcial. El primer flujo parcial se introduce en el precalcinador 7 y el segundo flujo parcial se introduce en el dispositivo de calcinación calentado eléctricamente 9, en el que la harina cruda se calienta a aproximadamente 900 °C y se descarbonata por lo menos parcialmente mientras se produce CO2. El producto por lo menos parcialmente descarbonatado que sale del dispositivo de calcinación 9 se introduce en el horno 2 a través de las líneas 10 y 11. El CO2 se extrae del dispositivo de calcinación 9 y se introduce en un dispositivo de recuperación de calor 12 a través de la línea 13.
En el dispositivo de recuperación de calor 12, el CO2 se enfría, en el que el calor extraído del CO2 se usa para producir energía eléctrica, por ejemplo, por medio de un ciclo termodinámico. La energía eléctrica se proporciona a los medios de calentamiento del dispositivo eléctrico de calcinación 9 a través de las líneas eléctricas 14 y 15. La energía eléctrica también se puede utilizar en otros dispositivos.
Además, el CO2 enfriado que sale del dispositivo de recuperación de calor 12 puede ser introducido en un almacenamiento 16 para su posterior procesamiento.

Claims (21)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de producción de clínker a partir de harina cruda de cemento, que comprende las etapas de: - precalentar harina cruda de cemento en una cadena de precalentadores, comprendiendo dicha cadena de precalentadores una pluralidad de etapas de precalentadores,
- precalcinar harina cruda precalentada en un precalcinador para obtener un producto precalcinado, - introducir el producto precalcinado en un horno rotativo para calcinar el producto precalcinado para obtener clínker de cemento,
en el que un flujo parcial de harina cruda por lo menos parcialmente precalentada se desvía de la cadena de precalentadores, se introduce en un dispositivo de calcinación y se descarbonata por lo menos parcialmente en el dispositivo de calcinación con el fin de obtener un producto por lo menos parcialmente descarbonatado y CO2, en el que el dispositivo de calcinación es calentado por energía eléctrica, y en el que el producto por lo menos parcialmente descarbonatado se suministra al horno rotativo y el CO2 se extrae del dispositivo de calcinación.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la harina cruda por lo menos parcialmente precalentada es extraída de la cadena de precalentadores a una temperatura de 650 a 750 °C, preferentemente de 680 a 720 °C.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en el que la harina cruda por lo menos parcialmente precalentada es calentada a una temperatura de 750 a 950 °C, preferentemente de 800-950 °C, más preferentemente de 850 a 900 °C, en el dispositivo de calcinación.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, 2 o 3, en el que la descarbonatación de la harina cruda por lo menos parcialmente precalentada comprende convertir piedra caliza en CaO y CO2.
5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la harina cruda por lo menos parcialmente precalentada es transportada a través del dispositivo de calcinación por medio de un transportador de tornillo mientras se descarbonata por lo menos parcialmente.
6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el dispositivo de calcinación está configurado como un transportador de tornillo.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que un tornillo transportador del transportador de tornillo está configurado como un elemento de calentamiento que se calienta mediante energía eléctrica, tal como, mediante calentamiento por resistencia.
8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el CO2 extraído del dispositivo de calcinación se suministra a través de un intercambiador de calor, en el que un medio fluido o gaseoso se calienta por intercambio térmico con el CO2.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que el calor obtenido por intercambio térmico con el CO2 se utiliza en un ciclo termodinámico para evaporar un fluido de trabajo de dicho ciclo termodinámico.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que el ciclo termodinámico está diseñado como un proceso de turbina de gas o como un Ciclo Rankine Orgánico.
11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que una turbina de gas del proceso de turbina de gas o del Ciclo Rankine Orgánico es utilizada para generar energía eléctrica por medio de un generador eléctrico y en el que la energía eléctrica se suministra opcionalmente al dispositivo de calcinación para calentar eléctricamente el mismo.
12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el CO2 extraído del dispositivo de calcinación se suministra a un reactor, en el que el CO2 y otros reactivos son transformados en un combustible sintético.
13. Dispositivo para llevar a cabo un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que comprende:
- una cadena de precalentadores para precalentar harina cruda de cemento, comprendiendo dicha cadena de precalentadores una pluralidad de etapas de precalentadores,
- un precalcinador para precalcinar harina cruda precalentada para obtener un producto precalcinado, - un horno rotativo para calcinar el producto precalcinado para obtener clínker de cemento,
- un dispositivo de calcinación que tiene unos medios eléctricos de calentamiento, comprendiendo dicho dispositivo de calcinación una entrada que está conectada a la cadena de precalentadores para desviar un flujo parcial de harina cruda por lo menos parcialmente precalentada de la cadena de precalentadores e introducirla en el dispositivo de calcinación con el fin de obtener un producto por lo menos parcialmente descarbonatado y CO2, comprendiendo dicho dispositivo de calcinación una salida que está conectada al horno rotativo para suministrar el producto por lo menos parcialmente descarbonatado al horno rotativo, y comprendiendo dicho dispositivo de calcinación una abertura de descarga de CO2 para extraer el CO2 del dispositivo de calcinación.
14. Dispositivo según la reivindicación 13, en el que el dispositivo de calcinación comprende por lo menos un elemento de calentamiento por contacto que está dispuesto para estar en contacto de intercambio térmico con la harina cruda por lo menos parcialmente precalentada mientras la misma es transportada desde la entrada hasta la salida, en el que dicho por lo menos un elemento de calentamiento por contacto está configurado para ser calentado por los medios eléctricos de calentamiento.
15. Dispositivo según la reivindicación 13 o 14, en el que el dispositivo de calcinación comprende un transportador de tornillo para transportar la harina cruda por lo menos parcialmente precalentada desde la entrada hasta la salida.
16. Dispositivo según la reivindicación 15, en el que un tornillo transportador del transportador de tornillo está configurado como el por lo menos un elemento de calentamiento por contacto.
17. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, en el que los medios eléctricos de calentamiento están configurados como un calentamiento por resistencia.
18. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, en el que la abertura de descarga de CO2 está conectada a un intercambiador de calor, en el que un medio fluido o gaseoso es calentado por intercambio térmico con el CO2.
19. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 18, en el que está previsto un ciclo termodinámico, que comprende un evaporador y que está dispuesto de modo que el calor obtenido por intercambio térmico con el CO2 se utiliza en el ciclo termodinámico para evaporar un fluido de trabajo de dicho ciclo termodinámico en dicho evaporador.
20. Dispositivo según la reivindicación 19, en el que el ciclo termodinámico está diseñado como un proceso de turbina de gas o como un Ciclo Rankine Orgánico.
21. Dispositivo según la reivindicación 20, en el que una turbina de gas del proceso de turbina de gas o del Ciclo Rankine Orgánico está conectada a un generador eléctrico y en el que la energía eléctrica generada por dicho generador eléctrico se suministra opcionalmente al dispositivo de calcinación para calentar eléctricamente el mismo.
ES21819991T 2020-12-09 2021-12-07 Method of producing clinker from cement raw meal Active ES3024561T3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20020600.1A EP4011850A1 (en) 2020-12-09 2020-12-09 Method of producing clinker form cement raw meal
PCT/IB2021/061403 WO2022123435A1 (en) 2020-12-09 2021-12-07 Method of producing clinker from cement raw meal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES3024561T3 true ES3024561T3 (en) 2025-06-04

Family

ID=73789784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES21819991T Active ES3024561T3 (en) 2020-12-09 2021-12-07 Method of producing clinker from cement raw meal

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20240002288A1 (es)
EP (2) EP4011850A1 (es)
CA (1) CA3201149A1 (es)
ES (1) ES3024561T3 (es)
MA (1) MA62517B1 (es)
MX (1) MX2023006552A (es)
PL (1) PL4259591T3 (es)
WO (1) WO2022123435A1 (es)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115159877B (zh) * 2022-07-06 2023-05-26 西安康桥能源技术有限责任公司 一种采用以电力或天然气为驱动热源生产水泥熟料的方法
EP4303514A1 (en) * 2022-07-08 2024-01-10 Heidelberg Materials AG Method for manufacturing cement clinker and cement plant
CN115751969A (zh) * 2022-11-29 2023-03-07 苏朝阳 一种分段式水泥煅烧装置及使用方法
EP4397393B1 (en) * 2022-12-13 2025-04-30 Tata Consultancy Services Limited Electrically heated gas mixture mediated fossil fuel free industrial plant processes
DE102024102958B3 (de) * 2024-02-02 2025-06-26 Khd Humboldt Wedag Gmbh Anlage zur thermischen Behandlung von Rohmehl unter Verwendung einer elektrischen Heizvorrichtung

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19540996A1 (de) * 1995-11-03 1997-05-15 Paul Loerke Verfahren zur thermischen Behandlung von feinkörnigem Gut, insbesondere zur Herstellung von Zementklinker
EP2492253B1 (en) * 2009-10-20 2016-03-02 Mitsubishi Materials Corporation Methods and systems for recovery of co2 gas in cement-manufacturing facilities
DE102011050677B4 (de) * 2011-05-27 2014-08-28 Südbayerisches Portland-Zementwerk Gebr. Wiesböck & Co. GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Zementklinker
AT514579B1 (de) 2013-10-22 2015-02-15 Holcim Technology Ltd Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung von Energie aus feuchten Abgasen
CN206160700U (zh) * 2016-11-01 2017-05-10 赵顺安 一种矿物粉体螺旋煅烧炉
FR3059315B1 (fr) * 2016-11-29 2018-11-16 IFP Energies Nouvelles Procede de production d'un gaz de synthese a partir d'un flux d'hydrocarbures legers et de fumees de combustion issues d'une unite de fabrication de clinker de ciment.
FR3081978B1 (fr) 2018-06-01 2022-01-07 E T I A Evaluation Tech Ingenierie Et Applications Dispositif de traitement thermique a enveloppe refractaire

Also Published As

Publication number Publication date
EP4259591B1 (en) 2025-01-29
MX2023006552A (es) 2023-06-16
US20240002288A1 (en) 2024-01-04
WO2022123435A1 (en) 2022-06-16
MA62517B1 (fr) 2025-04-30
EP4011850A1 (en) 2022-06-15
PL4259591T3 (pl) 2025-05-26
EP4259591A1 (en) 2023-10-18
CA3201149A1 (en) 2022-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4259591B1 (en) Method of producing clinker from cement raw meal
US20240018039A1 (en) Method of calcining a raw material to obtain a cementitious material
ES2902530T3 (es) Fabricación de clínker por oxicombustibles sin recirculación de los gases de escape de precalentador
AU2009245238B2 (en) Method and apparatus for recovering CO2 gas in cement production equipment
ES2983795T3 (es) Procedimiento de calcinación de roca mineral en un horno recto vertical de flujo paralelo regenerativo y hornoempleado
ES2911204T3 (es) Proceso y aparato para la fabricación de compuestos calcinados para la producción de productos calcinados
CA2669730C (en) Process for the production of cement
US8647430B2 (en) Process for manufacturing cement clinker in a plant, and cement clinker manufacturing plant as such
CN102574741B (zh) 水泥制造设备中的二氧化碳气体的回收方法和回收设备以及水泥的制造方法
AU2011364285B2 (en) Manufacturing facility for quicklime, and manufacturing facility and manufacturing process for slaked lime
JP4730394B2 (ja) セメント製造設備におけるco2ガスの回収方法および回収設備
KR20230118839A (ko) 시멘트 클링커 제조 시스템 및 시멘트 클링커 제조 방법
CN116583705A (zh) 水泥熟料制造系统和水泥熟料制造方法
ES2811377T3 (es) Instalación para producir clínker de cemento con calcinador de paso de flujo paralelo separado
De Lena et al. Comparative analysis of the Oxyfuel and Calcium looping processes for low-carbon cement production
US20260015286A1 (en) Method of calcining a raw material to obtain a cementitious material
ES2918173T3 (es) Procedimiento de tratamiento de gas de escape
ES3037600T3 (en) Method of processing exhaust gas from a cement plant
ES2547465A1 (es) Procedimiento de calcinación con producción de co2 puro mediante combustión usando transportadores de o2
CN121773081A (zh) 水泥熟料的制造方法及水泥烧成设备
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