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

- un precalentador de ciclones (3, 3a), destinado a precalentar la materia cruda (2), - un reactor de precalcinación (4) provisto con uno o varios quemadores que aporta calor al precalentador de ciclones (3, 3a), - un horno rotativo (1) provisto de un quemador alimentado con combustible, - un enfriador de clinker (5) por soplado de un gas de enfriamiento, a nivel de la salida de dicho horno rotativo (1) originando un gas caliente; procedimiento en el curso del cual - se precalientan las materias crudas y se las descarbonata en dicho precalentador de ciclones (3, 3a) y/o dicho reactor de precalcinación (4), - se enfría el clinker que sale del horno en dicho enfriador de clinker (5), caracterizado porque:

- se separan los humos (10) producidos por el horno rotativo (1) y los gases del precalentador (3, 3a) de modo que dichos humos (10) y dichos gases del precalentador no se mezclen, - 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 (8) que salen de dicho precalentador de ciclones (3, 3a) en dicho reactor de precalcinación (4), incluso en dicho precalentador de ciclones (3, 3a) de modo que se obtenga un flujo adecuado necesario para la suspensión de las materias en dicho precalentador, mientras que la otra parte (8b) de los gases de dicho precalentador de ciclones (3, 3a) rica en dióxido de carbono, es adaptada para un tratamiento que permita limitar las emanaciones de dióxido de carbono en la atmósfera, como por 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 según dicho procedimiento.

La fabricación de cemento utiliza en su mayor parte una materia cocida, el clinker, producido 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 se acompaña con 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 aislarlo, principalmente retenerlo con el objetivo de limitar las emanaciones de CO2 en la atmósfera.

La fabricación de clinker de cemento utiliza habitualmente un procedimiento de cocción denominado por vía seca, donde las materias primas previamente trituradas, se calcinan en un horno rotativo. A los efectos de disminuir las necesidades energéticas de la operación, se agregaron delante y detrás del horno rotativo, unos intercambiadores que recuperan directamente el calor contenido en las materias y los humos que salen del horno. Por delante se encuentra un precalentador de ciclones donde la materia cruda se precalienta en suspensión, y se descarbonata parcialmente. Por detrás, se encuentra un enfriador de clinker en el que 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. Se señala que la mayor parte de la reacción de descarbonatación se efectúa en el precalentador.

Más precisamente, en una instalación típica que funciona por vía seca, entre el 60 y el 65 % del combustible es aportado al precalcinador, y el resto al horno; 85 % aproximadamente de la reacción de descarbonatación se produce antes de la entrada del horno. De este modo, de los 780 a 830 kg de dióxido de carbono emitido por la unidad de cocción, 76 % a 78 % están generados a nivel del precalentador y precalcinador, y solamente del 22 al 24 % en el horno rotativo.

Se conoce no obstante 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 y pobre en nitrógeno para poder concentrar el CO2 y facilitar su retención. El CO2 que se evacua del reactor de precalcinación puede ser atrapado. Los humos producidos por el horno y el precalentador de ciclones no están concentrados en 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 tal procedimiento 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, dada sólo a título indicativo sin por ello limitarla.

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 aporta calor al precalentador de ciclones,

- un horno rotativo, provisto con un quemador alimentado con combustible,

- 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. Según la invención:

- se separan los humos producidos por el horno rotativo y los gases del precalentador de modo que dichos humos y dichos gases no se mezclen,

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

- se recicla una parte de los gases que salen de dicho precalentador de ciclones en dicho reactor de precalcinación, incluso en dicho precalentador, de modo que se obtenga un flujo adecuado necesario para la suspensión de las materias en dicho precalentador, mientras que la otra parte de los gases de dicho precalentador de ciclones, rica en dióxido de carbono, se adapta para un tratamiento que permite limitar las emanaciones de dióxido de carbono como por ejemplo un tratamiento de retención.

La invención se refiere igualmente a una instalación de fabricación de clinker de cemento que permite principalmente la realización del procedimiento que comprende:

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

- un reactor de precalcinación provisto con uno o varios quemadores que aporta calor (gases calientes) al precalentador de ciclones,

- un horno rotativo, provisto de un quemador alimentado con combustible,

- un enfriador de clinker por soplado de un gas de enfriamiento, a nivel de la salida de dicho horno rotativo, originando gas caliente.

Según la invención, la instalación comprende además:

- conductos separados para los humos del horno rotativo y los gases del precalentador de modo de dichos humos y dichos gases no se mezclen,

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

- un conducto para el reciclado de una parte de los gases que salen de dicho precalentador de ciclones en el reactor de precalcinación, incluso en dicho precalentador.

La invención se comprenderá mejor con la lectura de la descripción siguiente que acompaña los dibujos en anexo donde:

- La figura 1 ilustra esquemáticamente un ejemplo del procedimiento de fabricación realizado en una instalación, conforme 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 invención se refiere a un procedimiento de fabricación de clinker de cemento en una instalación. Que comprende:

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

- un reactor de precalcinación 4, provisto con uno o varios quemadores, que aporta calor principalmente bajo la forma de gases calientes al precalentador de ciclones,

- un horno rotativo 1, provisto con un quemador alimentado con combustible,

- un enfriador de clinker 5 por soplado de un gas de enfriamiento, a nivel de la salida de dicho horno rotativo, originando gas caliente. Se trata 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:

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

- se enfría el clinker que sale del horno en dicho enfriador de clinker... [Seguir leyendo]

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

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

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

- un horno rotativo (1) provisto de un quemador alimentado con combustible,

- un enfriador de clinker (5) por soplado de un gas de enfriamiento, a nivel de la salida de dicho horno rotativo (1) originando un gas caliente; procedimiento en el curso del cual

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

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

caracterizado porque:

- se separan los humos (10) producidos por el horno rotativo (1) y los gases del precalentador (3, 3a) de modo que dichos humos (10) y dichos gases del precalentador no se mezclen,

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

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado en que se recicla dicha parte (8a) de los gases (8) que salen del precalentador de ciclones (3, 3a) de modo que se obtenga una relación de caudales másicos entre la materia tratada y el flujo necesario para la suspensión de las materias comprendida entre 0, 5 kg/kg y 2 kg/kg.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado en que se calienta la parte (8a) de los gases reciclados en el reactor de precalcinación (4) incluso en el precalentador (3, 3a) , mediante un intercambiador

(11) mediante el calor contenido en los humos (10) del horno rotativo (1) y/o a una parte del gas caliente originado por el enfriador de clinker (5) .

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado en que:

- se dirige una primera parte (60) de gas caliente producido en dicho enfriador de clinker (5) denominado flujo secundario, hacia el horno rotativo (1) ,

- una segunda parte (6) de gas caliente producido en dicho enfriador de clinker, denominado flujo terciario, definida por una temperatura al menos igual a 750º C, se conduce, separada de la primera parte, hasta dicho intercambiador (11) para calentar la parte (8a) de los gases reciclados,

- y se extrae una tercera parte (7) de gas caliente producido en dicho enfriador de clinker, denominada flujo excedente.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado en que se utiliza el calor contenido en los gases (6a, 10a) , más particularmente los humos del horno y/o flujo del enfriador a la salida de dicho intercambiador (11) , así como el calor del flujo excedente (7) , incluso la otra parte (8b) de los humos no reciclados, al menos parcialmente, para la producción de energía, principalmente electricidad.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado en que se desempolvan los humos (10) del horno en un ciclón (12) y se introduce en el precalentador (3, 3a) , incluso en el reactor de precalcinación (4) , la materia (13) así recogida.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado en que se utiliza al menos parcialmente dicha parte (8b) no reciclada de gas rico en dióxido de carbono, como fluido de transporte neumático para los combustibles sólidos y/o de pulverización para los combustibles líquidos que alimentan los quemadores del reactor de precalcinación (4) y/o como fluido de limpieza neumática del precalentador de ciclones (3, 3a) .

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado en que:

- se alimenta el quemador del horno rotativo (1) con un gas (15) rico en oxígeno cuyo porcentaje de nitrógeno es inferior a 30 %, constituyendo de este modo la única fuente de oxígeno del horno,

- se recicla una parte (17) de los gases producidos por el horno rotativo (1) y del gas caliente originado por el enfriador de clinker (5) que se enfría para alimentar con gas de enfriamiento dicho enfriador (5) mientras que la otra parte (16) de los gases, rica en dióxido de carbono, es adaptada para un tratamiento que permita limitar las emanaciones de dióxido de carbono en la atmósfera, principalmente por retención.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado en que se utiliza una parte de los gases (8b, 16) ricos en dióxido de carbono como fluido de transporte neumático para el combustible sólido y/o de pulverización de los combustibles líquidos que alimentan el quemador del horno rotativo y/o como fluido que alimenta los aparatos de limpieza neumáticos automáticos de la cámara de entrada del horno (1) y del enfriador (5) .

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9 caracterizado en que dicho gas (9 o 15) rico en oxígeno tiene un porcentaje de nitrógeno inferior a 5 %.

11. Instalación para la fabricación de clinker de cemento, principalmente para la realización del procedimiento según la reivindicación 1 que comprende:

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

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

- un horno rotativo (1) provisto con un quemador alimentado con combustible,

- un enfriador de clinker (4) por soplado de un gas de enfriamiento, a nivel de la salida de dicho horno rotativo (1) originando gas caliente,

caracterizada porque comprende:

- conductos separados para los humos (10) del horno rotativo (1) y los gases del precalentador (3, 3a) de modo que dichos humos y dichos gases no se mezclen,

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

- un conducto (80) para el reciclado de una parte (8a) de los gases (8) que salen de dicho precalentador de ciclones (3, 3a) en el reactor de precalcinación (4) , incluso en dicho precalentador (3, 3a)

12. Instalación según la reivindicación 11, caracterizada en que un intercambiador (11) coopera con los humos (10) del horno rotativo (1) y al menos una parte del gas caliente generado por dicho enfriador de clinker (5) para calentar la parte (8a) reciclada de los gases (8) que salen del precalentador de ciclones (3, 3a) .

13. Instalación según la reivindicación 11 o 12 caracterizada en que un ciclón (12) está previsto para desempolvar los humos (10) de dicho horno rotativo (1) .

14. Instalación según la reivindicación 13 caracterizada en que un conducto (120) permite introducir el polvo recogido por el ciclón (12) en el reactor de precalcinación (4) incluso en el precalentador (3, 3a) ,

15. Instalación según una de las reivindicaciones 11 a 14 que comprende además:

- una fuente de un gas (15) rico en oxígeno, cuyo porcentaje de nitrógeno es inferior a 30 %, que alimenta el quemador del horno rotativo (1) ,

- conductos que permiten el reciclado en el enfriador de clinker (5) de una parte de los humos (10) del horno rotativo (1) y del gas caliente originado por dicho enfriador de clinker (5) , un conjunto de intercambiadores (11, 14, 14a) que permite enfriar los gases reciclados para alimentar dicho enfriador de clinker (5) con gas de enfriamiento.

Figura 1

Figura 2