Procedimiento de fabricación de clinker de cemento en una instalación, e instalación de fabricación de clinker de cemento como tal.

Procedimiento de fabricación de clinker de cemento en una instalación que comprende:

- un precalentador de ciclones (3) destinado a precalentar la materia cruda (2),

- un reactor de precalcinación (4) provisto de uno o varios quemadores, que aporta calor al precalentadorde ciclones (3),

- un horno rotativo (1) provisto de un quemador alimentado con combustible, siendo conducidos loshumos de dicho horno (1) hacia el reactor de precalcinación (4) y/o el precalentador de ciclones (3),

- un enfriador de clinker (5) por soplado de un gas de enfriamiento, a nivel de la salida de dicho hornorotativo (1) que genera gas caliente, procedimiento según el cual:

- se precalientan las materias crudas y se las descarbonata en dicho precalentador de ciclones (3) y/odicho reactor de precalcinación (4),

- se enfría el clinker que sale del horno 1) en dicho enfriador de clinker (5),

- se alimenta el reactor de precalcinación (4) con un gas (9) rico en oxígeno cuyo porcentaje de nitrógenoes inferior a 30 %, constituyendo de este modo la única fuente de oxígeno de dicho reactor (4),

- se recicla una parte (8a) de los gases que salen de dicho precalentador de ciclones (3) en la instalación,ya sea hacia el reactor de precalcinación (4), incluso el precalentador de ciclones (3), ya sea hacia elenfriador de clinker (5) de modo que se obtenga un flujo adecuado necesario para la suspensión de lasmaterias en dicho precalentador, mientras que la otra parte (8b) rica en dióxido de carbono, es adaptadapara un tratamiento que permita reducir las emanaciones de dióxido de carbono en la atmósfera, comopor ejemplo, la retención.

Procedimiento de fabricación de clinker de cemento en una instalación, e instalación de fabricación de clinker de cemento como tal

La invención se refiere a un procedimiento de fabricación de clinker de cemento en una instalación, así como a una instalación de fabricación de clinker de cemento como tal.

Para la fabricación de cemento se utiliza en su mayor parte una materia cocida, el clinker, producida a partir de minerales cuyo componente esencial es el carbonato de calcio. La elaboración del clinker pasa por una operación de cocción que produce grandes cantidades de dióxido de carbono, tanto por la descomposición del carbonato de calcio como por la combustión del combustible necesario para la operación.

Por ejemplo, la producción de una tonelada de cemento denominado Portland va acompañada de la emisión de aproximadamente 530 kg de CO2 proveniente de la materia tratada y de 250 a 300 kg de CO2 proveniente del combustible. Este dióxido de carbono se emite en los humos, en una concentración inferior a 30 %, siendo el nitrógeno el componente principal de los humos. En estas condiciones, es difícil de aislar, principalmente de retener con el objetivo de limitar las emanaciones de CO2 en la atmósfera.

En la fabricación de clinker de cemento se utiliza habitualmente un procedimiento de cocción denominado por vía seca, en el que las materias primas previamente trituradas, se calcinan en un horno rotativo. A los efectos de reducir las necesidades energéticas de la operación, se agregaron unos intercambiadores antes y después del horno rotativo, para recuperar directamente el calor contenido en las materias y los humos que salen del horno.

Antes del horno se encuentra un precalentador de ciclones donde la materia cruda se precalienta en suspensión, y se descarbonata parcialmente. Después del horno, se encuentra un enfriador de clinker donde la materia cocida es enfriada mediante un soplado de aire frío. La mayoría de las instalaciones que funcionan por la vía denominada seca comprenden un reactor de combustión debajo del precalentador, denominado precalcinador, donde se aporta una parte importante del combustible consumido por la unidad de cocción y donde el carbonato de calcio contenido en la materia en suspensión realiza la mayor parte de su reacción de decarbonatación.

No obstante, se conoce en el documento EP 1.923.367 una instalación para la fabricación de clinker de cemento que comprende un precalentador de ciclones, un reactor de precalcinación, un horno rotativo y un enfriador de clinker.

Los humos producidos por el reactor de precalcinación son tratados separadamente de los humos producidos por el horno rotativo y el precalentador de ciclones.

Según este documento, se alimenta el reactor de precalcinación con un gas rico en oxígeno, pobre en nitrógeno para poder concentrar el CO2 y facilitar su retención. El CO2 que se evacua del reactor de precalcinación puede ser retenido. Los humos producidos por el horno y el precalentador de ciclones no están concentrados con CO2 y son evacuados libremente en la atmósfera.

El objeto de la presente invención pretende paliar los inconvenientes anteriormente citados, proponiendo un procedimiento de fabricación de clinker de cemento económicamente viable al permitir reducir las emanaciones de dióxido de carbono en la atmósfera.

Otro objetivo de la invención es proponer un procedimiento de ese tipo que puede ser realizado en una instalación técnicamente similar a la utilizada habitualmente para la producción de clinker de cemento.

Otro objetivo de la invención es proponer dicha instalación como tal.

Otros objetivos y ventajas de la presente invención surgirán en el transcurso de la descripción que se encuentra a continuación de un ejemplo de realización, dado sólo a título indicativo, sin que la invención quede limitada al mismo.

La invención se refiere en primer lugar a un procedimiento de fabricación de clinker de cemento en una instalación que comprende:

- un precalentador de ciclones destinado a precalentar la materia cruda,

- un reactor de precalcinación provisto con uno o varios quemadores que aportan calor al precalentador de ciclones,

- un horno rotativo, provisto de un quemador alimentado con combustible, siendo los humos de dicho horno conducidos hacia el reactor de precalcinación y/o el precalentador de ciclones,

- un enfriador de clinker por soplado de un gas de enfriamiento, a nivel de la salida de dicho horno rotativo originando gas caliente, procedimiento en el cual: -se precalientan las materias crudas y se las descarbonata en dicho precalentador de ciclones y/o el reactor de precalcinación, -se enfría el clinker que sale del horno en dicho enfriador de clinker. -Se alimenta el reactor de precalcinación con un gas rico en oxígeno cuyo porcentaje de nitrógeno es inferior a 30 %, constituyendo la única fuente de oxígeno de dicho reactor,

- se recicla en la instalación, una parte de los gases que salen de dicho precalentador de ciclones, ya sea hacia la reacción de precalcinación/precalentador de ciclones, ya sea hacia el enfriador de clinker de modo que se obtenga un flujo adecuado necesario para la suspensión de las materias en dicho precalentador, mientras que la otra parte, rica en dióxido de carbono, se adapta para un tratamiento que permite reducir las emanaciones de dióxido de carbono en la atmósfera, como por ejemplo la retención.

La invención se refiere igualmente a una instalación de fabricación de clinker de cemento que permite principalmente la puesta en práctica del procedimiento antes citado. Dicha instalación comprende: -un precalentador de ciclones destinado a precalentar la materia cruda, -un reactor de precalcinación provisto con uno o varios quemadores que aporta calor al precalentador de ciclones, -un horno rotativo, provisto de un quemador alimentado con combustible, siendo los humos de dicho horno conducidos hacia el reactor de precalcinación, incluso dicho precalentador, -un enfriador de clinker por soplado de un gas de enfriamiento, a nivel de la salida de dicho horno rotativo originando gas caliente, -una fuente de un gas rico en oxígeno, cuyo porcentaje de nitrógeno es inferior a 30 %, que alimenta el reactor de precalcinación,

- una tubería para el reciclado de una parte de los gases que salen de dicho precalentador de ciclones en la instalación, ya sea hacia el reactor de precalcinación/precalentador de ciclones, ya sea el enfriador de ciclones.

La invención se comprenderá mejor con la lectura de la descripción siguiente referida a los dibujos adjuntos en los cuales: -La figura 1 ilustra esquemáticamente un ejemplo del procedimiento de fabricación y de la instalación correspondiente, conformes a la invención según un primer modo de realización, -La figura 2 ilustra un procedimiento de fabricación de clinker de cemento y la instalación correspondiente, conformes a la invención según un segundo modo de realización. -La figura 3 ilustra un procedimiento de fabricación de clinker de cemento y la instalación correspondiente, conformes a la invención según un tercer modo de realización. La invención se refiere también a un procedimiento de fabricación de clinker de cemento en una instalación. Dicha instalación comprende: -un precalentador de ciclones 3 destinado a precalentar la materia cruda 2, -un reactor de precalcinación 4, provisto de uno o varios quemadores, que aporta calor (gases calientes) al precalentador de ciclones 3, -un horno rotativo 1, provisto de un quemador alimentado con combustible, siendo los humos del horno 1 conducidos hacia el reactor de precalcinación 4 y/o el precalentador de ciclones 3, -un enfriador de clinker 5 por soplado de un gas de enfriamiento, a nivel de la salida de dicho horno

rotativo 1, originando gas caliente. Se trata por tanto de una instalación que comprende un precalentador de ciclones, un reactor de precalcinación, un horno rotativo y un enfriador de clinker de forma equivalente a las instalaciones ya conocidas.

Según el procedimiento de la invención:

- se precalientan las materias crudas y se las descarbonata en dicho precalentador de ciclones 3, y/o en dicho reactor de precalcinación 4,

- se enfría el clinker que sale del horno 1 en dicho enfriador de clinker 5.

1. Procedimiento de fabricación de clinker de cemento en una instalación que comprende:

- un precalentador de ciclones (3) destinado a precalentar la materia cruda (2) ,

- un reactor de precalcinación (4) provisto de uno o varios quemadores, que aporta calor al precalentador de ciclones (3) ,

- un horno rotativo (1) provisto de un quemador alimentado con combustible, siendo conducidos los humos de dicho horno (1) hacia el reactor de precalcinación (4) y/o el precalentador de ciclones (3) ,

- un enfriador de clinker (5) por soplado de un gas de enfriamiento, a nivel de la salida de dicho horno rotativo (1) que genera gas caliente, procedimiento según el cual:

- se precalientan las materias crudas y se las descarbonata en dicho precalentador de ciclones (3) y/o dicho reactor de precalcinación (4) ,

- se enfría el clinker que sale del horno 1) en dicho enfriador de clinker (5) ,

- se alimenta el reactor de precalcinación (4) con un gas (9) rico en oxígeno cuyo porcentaje de nitrógeno es inferior a 30 %, constituyendo de este modo la única fuente de oxígeno de dicho reactor (4) ,

- se recicla una parte (8a) de los gases que salen de dicho precalentador de ciclones (3) en la instalación, ya sea hacia el reactor de precalcinación (4) , incluso el precalentador de ciclones (3) , ya sea hacia el enfriador de clinker (5) de modo que se obtenga un flujo adecuado necesario para la suspensión de las materias en dicho precalentador, mientras que la otra parte (8b) rica en dióxido de carbono, es adaptada para un tratamiento que permita reducir las emanaciones de dióxido de carbono en la atmósfera, como por ejemplo, la retención.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, según el cual se recicla dicha parte (8a) de los gases (8) que salen del precalentador de ciclones (3) de manera que se garantice una relación de caudales másicos entre la materia tratada y los humos comprendida entre 0, 5 kg/kg y 2 kg/kg.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, según el cual la parte (8a) de los gases (8) que salen de dicho precalentador de ciclones (3) , es reciclada y recalentada antes de dirigirla directamente hacia el reactor de precalcinación (4) , incluso hacia el precalentador de ciclones (3) .

4. Procedimiento según la reivindicación 3, según el cual se calienta la parte (8a) de los gases reciclados mediante una parte (6) del gas caliente generado por el enfriador de clinker (5) .

5. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2 según el cual se alimenta el quemador del horno rotativo con un gas (10) rico en oxígeno cuyo porcentaje de nitrógeno es inferior a 30 %, constituyendo la única fuente de oxígeno del horno y según el cual la parte (8a) de los gases que salen del precalentador (3) es reciclada y enfriada gracias a al menos un intercambiador (13, 15) y luego dirigida para servir como gas de enfriamiento, hacia dicho enfriador de clinker (5) .

6. Procedimiento según la reivindicación 5, según el cual se utiliza como intercambiador (15) para enfriar la parte (8a) de los gases reciclados una unidad de secado de materias crudas.

7. Procedimiento según la reivindicación 5 o 6 según el cual se recicla una parte excedente (7) del gas caliente producido por el enfriador de clinker (5) que se enfría gracias a un intercambiador (14) , para alimentar dicho enfriador con gas de enfriamiento.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7 según el cual dicho gas rico en oxígeno (9 y/o 10) tiene un porcentaje de nitrógeno inferior a 5 %.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8 según el cual se utiliza el calor residual contenido en la parte (8b) no reciclada de los humos del precalentador para la producción de energía.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, según el cual dicha parte (8b) de gas rico en dióxido de carbono es utilizada como fluido de transporte neumático para los combustibles sólidos y/o de pulverización para los combustibles líquidos, y/o como fluido de limpieza neumática del precalentador de ciclones (3) y/o del enfriador de clinker.

11. Instalación para la fabricación de clinker de cemento, que comprende:

- un precalentador de ciclones (3, ) destinado a precalentar la materia cruda (2) ,

- un reactor de precalcinación (4) provisto de uno o varios quemadores, que aporta calor al precalentador de ciclones (3) ,

- un horno rotativo (1) provisto de un quemador alimentado con combustible, siendo los humos de dicho horno (1) conducidos hacia el reactor de precalcinación (4) , incluso hacia dicho precalentador,

- un enfriador de clinker (5) por soplado de un gas de enfriamiento, a nivel de la salida de dicho horno rotativo (1) generando gas caliente,

- una fuente de un gas (9) rico en oxígeno cuyo porcentaje de nitrógeno es inferior a 30 %, que alimenta el reactor de precalcinación (4) ,

- una tubería (80; 81; 82) para el reciclado de una parte (8a) de los gases que salen de dicho precalentador de ciclones (3, 3a) en la instalación, ya sea hacia el reactor de precalcinación, incluso hacia el precalentador de ciclones, o bien hacia dicho enfriador de clinker.

12. Instalación según la reivindicación 11, en la cual al menos un intercambiador (11) coopera con una parte (6) del aire caliente generado por el enfriador de clinker (5) con el fin de calentar la parte (8a) de los gases reciclados, alimentando la tubería (80) de reciclado directamente el reactor de precalcinación (4) , incluso el precalentador de ciclones (3) .

13. Instalación según la reivindicación 11, en la cual una fuente de un gas rico en oxígeno, cuyo porcentaje de nitrógeno es inferior a 30 % alimenta el quemador del horno rotativo (1) y en la cual al menos un intercambiador (13 ; 15) coopera con la parte (8a) de los gases reciclados para enfriarla, alimentando dicha tubería de reciclado (81 ; 82) con gas de enfriamiento dicho enfriador de clinker (5) .

14. Instalación según la reivindicación 13, en la cual un intercambiador (14) permite enfriar una parte (7) del gas caliente generado por el enfriador de clinker (5) para alimentar dicho enfriador de clinker (5) con gas de enfriamiento.