DISPOSITIVO PARA LLEVAR A CABO RECCIONES QUÍMICAS Y/O FÍSICAS ENTRE UN SÓLIDO Y UN GAS.

Dispositivo para llevar a cabo reacciones químicas y/o físicas entre un sólido y un gas La invención se refiere a un dispositivo para llevar a cabo reacciones químicas y/o físicas entre un sólido y un gas, en particular para el precalentamiento, enfriamiento y/o calcinación de materiales de grano fino, con varios niveles dispuestos unos sobre otros. En la industria del cemento de minerales, para el precalentamiento, enfriamiento y/o calcinación de materiales de grano fino se conocen en particular sistemas compuestos por intercambiadores de calor de flujo paralelo y separadores ciclónicos. En la mayoría de los casos, este tipo de dispositivos presentan varios niveles dispuestos unos sobre otros, conduciéndose el flujo de gas de abajo arriba por todos los niveles, mientras que el sólido se alimenta en sentido contrario a los niveles individuales. Los sistemas de este tipo tienen el inconveniente de que requieren una altura de construcción enorme y que el grado de separación en el separador ciclónico no siempre es satisfactorio. Así, en los ciclones, a menudo se producen corrientes incontroladas que, por ejemplo, en la entrada del ciclón están condicionadas por la superposición del flujo de gas de entrada con el flujo de remolino formado en el ciclón o por la inversión del sentido de la corriente del gas en el cono del ciclón. Además puede producirse una nueva dispersión de las partículas ya separadas en el borde del ciclón en el flujo de entrada de gas del ciclón. Una problemática adicional consiste en que, en el caso de formas de construcción de diferente tamaño, cambian las fuerzas centrífugas a las mismas velocidades de entrada y así se producen otras relaciones de separación. En el documento US 4.318.692 se propuso por tanto un precalentador de varios niveles para material en bruto de cemento cuyos niveles individuales se componen en cada caso de un conducto ascendente y un conducto a modo de espiral y/o hélice que le sigue. El conducto a modo de espiral y/o hélice presenta una sección transversal rectangular y está conectado a una superficie lateral de una cámara de separación en forma de paralelepípedo. El punto de conexión se extiende en este caso por toda la superficie lateral de la cámara de separación en forma de paralelepípedo. La parte inferior de la cámara de separación se estrecha en forma de embudo y sirve para evacuar el sólido, mientras que el gas se descarga hacia arriba. La invención se basa ahora en el objetivo de mejorar el dispositivo para llevar a cabo reacciones químicas y/o físicas entre un sólido y un gas, en particular para el precalentamiento, enfriamiento y/o calcinación de materiales de grano fino, con respecto al grado de separación en la cámara de separación. Según la invención, este objetivo se soluciona mediante las características de la reivindicación 1. El dispositivo según la invención para llevar a cabo reacciones químicas y/o físicas entre un sólido y un gas, en particular para el precalentamiento, enfriamiento y/o calcinación de materiales de grano fino se compone esencialmente de al menos un conducto a modo de espiral y/o hélice, en el que mediante fuerzas centrífugas una suspensión de gas-sólido se separa en un flujo de sólido y un flujo de gas, y al menos una cámara de separación unida con el extremo del conducto a modo de espiral y/o hélice, que está unida con un conducto de gas para descargar el flujo de gas o que se forma por una parte del conducto de gas, estando conectado a la cámara de separación un conducto de sólido para descargar el flujo de sólido. El conducto a modo de espiral y/o hélice desemboca de manera tangencial con un ángulo con respecto a la horizontal de al menos 30º en la cámara de separación y la sección transversal de la cámara de separación en la zona de la desembocadura es de 0,5 a 1,5 veces más grande que la sección transversal del conducto a modo de espiral y/o hélice. El conducto a modo de espiral y/o hélice presenta así al menos en la zona de la desembocadura en la cámara de separación una pendiente con respecto a la horizontal de al menos 30º. Por un conducto a modo de espiral y/o hélice en el sentido de la invención se entiende un conducto, que al menos por secciones está formado en forma de espiral y/o hélice. El giro del conducto a modo de espiral y/o hélice puede extenderse en este caso en particular también sólo por un sector angular menor, de por ejemplo 90º. A diferencia de la realización según el documento US 4.318.692, el conducto a modo de espiral y/o hélice no está conectado a una superficie lateral completa de la cámara de separación, sino más bien de manera tangencial. Además, el conducto a modo de espiral y/o hélice del documento US 4.318.692 desemboca a través de una boquilla de conexión orientada de manera horizontal en la cámara de separación. La unión del conducto a modo de espiral y/o hélice con un ángulo con respecto a la horizontal de al menos 30º en conexión con la desembocadura tangencial permite seguir conduciendo el flujo de sólido en un arco por la pared de la cámara de separación hacia abajo. El flujo de gas se extrae por el contrario a modo de corriente helicoidal hacia arriba. 2 E08774298 18-10-2011   En los experimentos en los que se basa la invención se ha demostrado que adicionalmente es de importancia decisiva que la sección transversal de la cámara de separación en la zona de la desembocadura sea de 0,5 a 1,5 veces más grande que la sección transversal del conducto a modo de espiral y/o hélice. En la medida en que la sección transversal del conducto a modo de espiral y/o hélice cambie por su longitud, en el caso de la relación de sección transversal es importante en particular la sección transversal del conducto a modo de espiral y/o hélice en la zona de la desembocadura en la cámara de separación. En el caso de los ciclones de separación habituales, si bien el conductor de suspensión de gas-sólido también está conectado en la mayoría de los casos de manera tangencial, sin embargo, en comparación con la sección transversal de la cámara de separación presenta una sección transversal esencialmente menor y además se une de manera horizontal. En los experimentos en los que se basa la invención se ha demostrado que el dispositivo según la invención permite un grado de separación excelente con comparativamente una pérdida de presión reducida. Además tampoco se influye negativamente en el flujo de gas-sólido que entra en la cámara de separación y el flujo de gas o flujo de sólido que va a evacuarse de la cámara de separación. Configuraciones adicionales de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes. Según una configuración preferida de la invención, la cámara de separación está configurada de manera redonda, en particular con simetría de rotación. Además, el conducto de sólido está conectado en la zona inferior de la cámara de separación y el conducto de gas está conectado en la zona superior de la cámara de separación. La parte inferior de la cámara de separación puede estrecharse además en forma de embudo, conectándose el conducto de sólido a la parte estrechada en forma de embudo de la cámara de separación. La sección transversal de la cámara de separación en la zona de la desembocadura es preferiblemente de 0,5 a 1,5 veces más grande que la sección transversal del conducto de gas. Según una configuración de la invención, la parte inferior del conducto de gas forma la cámara de separación. Sin embargo, también es concebible, que el conducto de gas se adentre a modo de tubo de inmersión en la cámara de separación. El dispositivo puede utilizarse en particular como precalentador o calcinador en la producción de cemento. En el caso de un precalentador es ventajosa en particular una disposición en varios niveles y/o varios tramos con varias cámaras de separación y conductos a modo de espiral y/o hélice correspondientes. Ventajas y configuraciones adicionales de la invención se explican en detalle a continuación mediante la descripción y el dibujo. En el dibujo muestran la figura 1 una vista lateral de un dispositivo según la invención, la figura 2 una vista lateral girada 90º según la figura 1, la figura 3 una vista en planta del nivel según la figura 1, la figura 4 una representación en corte de la cámara de separación a lo largo de la línea N-IV de la figura 1, la figura 5 una representación en corte del conducto a modo de espiral y/o hélice a lo largo de la línea V-V de la figura 3, la figura 6 una vista lateral del dispositivo según un segundo ejemplo de realización, la figura 7 una vista lateral del dispositivo según un tercer ejemplo de realización, la figura 8 una vista lateral del dispositivo con tres niveles dispuestos unos sobre otros, la figura 9 una vista en planta del dispositivo... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para llevar a cabo reacciones químicas y/o físicas entre un sólido y un gas, en particular para el precalentamiento, enfriamiento y/o calcinación de materiales de grano fino, con - al menos un conducto (1b) a modo de espiral y/o hélice, en el que mediante fuerzas centrífugas se separa una suspensión de gas-sólido en un flujo (5) de sólido y un flujo (6) de gas y - al menos una cámara (2) de separación unida con el extremo del conducto a modo de espiral y/o hélice, que está unida con un conducto (4; 4.1; 4.2) de gas para descargar el flujo de gas o que se forma por una parte del conducto de gas, estando conectado a la cámara de separación un conducto de sólido para descargar el flujo de sólido, caracterizado porque el conducto (1b) a modo de espiral y/o hélice desemboca de manera tangencial con un ángulo () con respecto a la horizontal de al menos 30º en la cámara (2) de separación y la sección transversal de la cámara de separación en la zona de la desembocadura es de 0,5 - 1,5 veces más grande que la sección transversal del conducto a modo de espiral y/o hélice. 2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara (2) de separación está configurada de manera redonda. 3. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la sección transversal de la cámara (2) de separación en la zona de la desembocadura es de 0,5 - 1,5 veces más grande que la sección transversal del conducto (4; 4.1; 4.2) de gas. 4. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque en la zona inferior de la cámara (2) de separación está conectado el conducto (3) de sólido y en la zona superior de la cámara de separación está conectado el conducto (4) de gas. 5. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la parte inferior de la cámara (2) de separación está configurada de manera estrechada en forma de embudo. 6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque el conducto (3) de sólido está conectado a la parte (2b) de la cámara (2) de separación que se estrecha en forma de embudo. 7. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el conducto (4.1) de gas se adentra en la cámara de separación a modo de tubo de inmersión. 8. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el conducto (4) de gas en el sentido de la corriente de gas presenta al menos un primer y un segundo tamaño y/o forma de sección transversal. 9. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el eje, alrededor del que gira el conducto (1b) a modo de espiral y/o hélice, está inclinado con respecto a la vertical. 10. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo está configurado como disposición en varios niveles y/o varios tramos con varias cámaras (2, 2, 2) de separación y los conductos (1b, 1b, 1b) a modo de espiral y/o hélice correspondientes. 11. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara (2) de separación está configurada con simetría de rotación. 12. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara (2) de separación y el conducto (4.1; 4.2) de gas presentan un diámetro diferente. 13. Procedimiento para llevar a cabo reacciones químicas y/o físicas entre un sólido y un gas, en particular para el precalentamiento, enfriamiento y/o calcinación de materiales de grano fino, con un dispositivo según una o varias de las reivindicaciones anteriores, introduciéndose la suspensión de gas-sólido a través del conducto (1b) a modo de espiral y/o hélice de tal manera en la cámara (2) de separación, que el flujo de gas genera una corriente helicoidal en la cámara (2) de separación. 6 E08774298 18-10-2011   7 E08774298 18-10-2011   8 E08774298 18-10-2011   9 E08774298 18-10-2011   E08774298 18-10-2011   11 E08774298 18-10-2011   12 E08774298 18-10-2011   13 E08774298 18-10-2011   14 E08774298 18-10-2011   E08774298 18-10-2011   REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN Esta lista de referencias citadas por el solicitante es para conveniencia del lector. No forma parte del documento de la Patente Europea. Aunque se ha tenido mucho cuidado en la compilación de las referencias, no pueden exluirse errores u omisiones y la EPO declina responsabilidades por este asunto. Documentos de patentes citadas en la descripción * US 4318692 A [0005] [0011] 16 E08774298 18-10-2011