Procedimiento de fabricación de clinker de cemento e instalación de fabricación de clinker de cemento.

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

- un horno rotativo (1),

- un precalentador de c

iclones (2) que recibe los hunos del citado horno rotativo,

- un enfriador de clinker (4), al nivel de la salida del citado horno rotativo (1),

- al menos un intercambiador (9), llamado primer intercambiador, y en el cual procedimiento:

- se precalientan las materias en bruto y se las descarbonata en el citado precalentador de ciclones (2),

- se enfría el clinker que sale del horno en el citado enfriador de clinker (4), por soplado de aire, generando airecaliente,

- se dirige una primera parte (5) del aire caliente generado en el citado enfriador de clinker, llamado aire secundario,hacia el horno rotativo (1) para ser utilizado como aire de combustión,

- se dirige una segunda parte (6) del aire caliente generado en el enfriador de clinker, llamado aire terciario, definidapor una temperatura igual al menos de 750 ºC, y se la conduce separadamente de la primera parte hasta un lugar dela instalación en donde el combustible es quemado para ser utilizado como aire de combustión, ya sea, según unaprimera alternativa, a uno o varios reactor(es) de precalcinación (3), equipado(s) cada uno de ellos con uno o variosquemador(es), unido(s) a la parte baja del citado precalentador de ciclones (2), ya sea, según una segundaalternativa, al quemador del citado horno rotativo (1),

- se dirige y se conduce una tercera parte (7) del aire caliente generado en el citado enfriador de clinker, llamado aireexcedente, a al menos el citado primer intercambiador (9) con el objetivo de recuperar la energía para producirelectricidad.

- se prevé un segundo intercambiador (10) que colabora con el aire terciario (6) de tal manera que calienta un fluidoreceptor de un circuito de fluido (12) común al citado primer intercambiador (9) y al citado segundo intercambiador(10), detrayendo el citado segundo intercambiador (10) la energía del aire terciario, disminuyendo la temperatura delaire terciario de aguas arriba a aguas abajo del citado segundo intercambiador (10), siendo utilizado el aire terciariocomo aire de combustión aguas abajo del citado segundo intercambiador (10), siendo dirigido el aire de descarga delcitado segundo intercambiador (10), ya sea al (los) citado(s) reactor(es) de precalcinación (3), según la citadaprimera alternativa, ya sea al citado quemador del citado horno rotativo, según la citada segunda alternativa,correspondiendo el calor transmitido por el segundo intercambiador al fluido receptor al calor detraído del aireterciario, generado por el citado enfriador de clinker.

Procedimiento de fabricación de clinker de cemento e instalación de fabricación de clinker de cemento El invento 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.

La fabricación de clinker de cemento utiliza con la mayor frecuencia un procedimiento de cocción llamado de vía seca, en el que las materias primas previamente trituradas son calcinadas en un horno rotativo. Con el fin de disminuir las necesidades energéticas de la operación, se han añadido intercambiadores aguas arriba y aguas abajo del horno rotativo y así recuperan directamente el calor contenido en las materias y en los humos que salen del horno. Así, mientras que los productos que salen del horno tienen una temperatura de 1.000 ºC, los flujos de gas caliente, aire o humo, que salen de estos intercambiadores, sin haber sido utilizados en la operación de cocción, con mucha frecuencia no están ya nada más que a temperaturas inferiores a 350 ºC. Sin embargo, estos gases contienen todavía una cantidad de calor que puede representar el 20 a 30% de la energía introducida bajo la forma de combustible en la instalación.

Los gases calientes son utilizados generalmente para el secado de las materias primas que sirven para la fabricación del clinker. Sin embargo, solamente una parte del calor es necesario para las operaciones de secado salvo en el caso muy raro en el que la humedad de las materias es muy elevada. Una parte del gas caliente no utilizado constituye así una energía disponible.

La recuperación del calor perdido con el fin de producción de electricidad es entonces conocida y practicada en numerosas fábricas. El procedimiento más corriente consiste en dirigir los gases calientes hacia intercambiadores constituidos por tubos por los que circula agua que el calor transforma en vapor a presión utilizado para mover las turbinas de un generador de electricidad. Teniendo en cuenta la temperatura moderada de los gases en los intercambiadores, el rendimiento global de la conversión de la energía en electricidad es pequeño.

Con el fin de mejorar las prestaciones de los intercambiadores, se sabe reemplazar el agua por pentano, por ejemplo. A pesar de esta mejora, el rendimiento no sobrepasa el 17%, lo que es netamente inferior al rendimiento de una central térmica clásica de producción de electricidad.

Para mejorar sensiblemente el rendimiento de recuperación, es entonces conocido un método llamado de cogeneración que consiste en aumentar la temperatura de trabajo gracias a un aporte suplementario de combustible. Así, por ejemplo, no sólo se aumenta la cantidad de energía recuperada, sino que se mejora igualmente el rendimiento de conversión gracias a la elevación de la temperatura.

Como la mayor parte de las instalaciones cementeras utilizan combustibles sólidos tales como carbón, cok de petróleo, es necesario disponer de un volumen de combustión importante para asegurar la combustión óptima del exceso de combustible y así disponer de una cámara de combustión dimensionada a estos efectos, suficientemente grande. La utilización de tal cámara de combustión necesita además evacuar las cenizas, y presenta igualmente el inconveniente de producir más gas NOx.

Se conocen por ejemplo por los documentos EP 0.492.133 y CN 1601214 instalaciones cementeras de esta clase en las que se recupera energía de combustión con el fin de producir electricidad.

Se conoce por el documento EP 0.045.811 un procedimiento de recuperación de los gases de escape de una caldera de un dispositivo generador de potencia eléctrica utilizando un material combustible tal como el fuel. Este documento trata más particularmente del tratamiento de los gases de escape que se realiza en una sección de precalentamiento de una instalación de fabricación de clinker de cemento.

El aire caliente que se produce por el enfriador del clinker de la instalación se envía por una conducción hasta la citada caldera para ser utilizado como gas de combustión. El material combustible se introduce en la conducción por una región adyacente a la entrada de la caldera, sobre todo bajo la forma de carbón pulverizado.

El objetivo del presente invento es el de paliar los inconvenientes citados anteriormente proponiendo un procedimiento de fabricación de clinker de cemento en una instalación, así como una instalación de fabricación de clinker de cemento como tal, que permitan aumentar los rendimientos de recuperación de energía minimizando el aporte de combustible necesario para la cogeneración.

Otros objetivos y ventajas aparecerán en el transcurso de la descripción que viene a continuación y que está dada nada más que a título indicativo y que no tiene como objetivo limitarla.

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

- un horno rotativo,

- un precalentador de ciclones que recibe los humos del citado horno rotativo,

- un enfriador de clinker, al nivel de la salida del citado horno rotativo,

- al menos un intercambiador llamado primer intercambiador y en el cual procedimiento

- se precalientan las materias en bruto y se las descarbonata en el citado precalentador de ciclones,

- se enfría el clinker que sale del horno en el citado enfriador de clinker, por soplado de aire, engendrando aire caliente,

- se dirige una primera parte del aire caliente engendrado en el citado enfriador de clinker, llamado aire secundario, hacia el horno rotativo para ser utilizado como aire de combustión,

- se dirige una segunda parte del aire caliente engendrado en el citado enfriador de clinker, llamado aire terciario, definida por una temperatura igual al menos a 750 ºC, y se la conduce separadamente de la primera parte hasta un lugar de la instalación en el que el combustible es quemado para ser utilizado como aire de combustión, ya sea, según una primera alternativa, en uno o varios reactor (es) de precalcinación, equipado (s) cada uno de ellos con uno

o varios quemador (es) , unido (s) a la parte baja del citado precalentador de ciclones, ya sea, según una segunda alternativa, al quemador del citado horno rotativo,

- se dirige y se conduce una tercera parte del aire caliente, engendrado en el citado enfriador de clinker, llamado aire excedente, a al menos un primer intercambiador con el objetivo de recuperar la energía para producir electricidad. - se prevé un segundo intercambiador que colabora con el aire terciario con el fin de calentar un fluido receptor de un circuito de fluido común al citado primer intercambiador y al citado segundo intercambiador, detrayendo el citado segundo intercambiador la energía del aire terciario, disminuyendo la temperatura del aire terciario de aguas arriba a aguas abajo del citado segundo intercambiador, siendo utilizado el aire terciario como aire de combustión aguas abajo del citado segundo intercambiador , siendo dirigido el aire de descarga del citado segundo intercambiador, ya sea al (a los) citado (s) reactor (es) de precalcinación, según la citada primera alternativa, ya sea al citado quemador del citado horno rotativo, según la citada segunda alternativa, correspondiendo el calor transmitido por el segundo intercambiador al fluido receptor al citado calor detraído del aire terciario, engendrado por el citado enfriador de clinker.

Según una variante de realización, el citado fluido del circuito de fluido es agua en forma de vapor o líquido, siendo el primer intercambiador un generador de vapor y el citado segundo intercambiador un recalentador de vapor.

El invento se refiere igualmente a una instalación para la fabricación de clinker de cemento, conveniente para la puesta en práctica del procedimiento, que comprende:

- un horno rotativo,

- un precalentador de ciclones que recibe los humos del citado horno rotativo,

- un enfriador de ckinker en el cual el clinker es enfriado por soplado de aire, previsto al nivel de la salida del citado horno rotativo, generando aire caliente, siendo utilizada una primera parte del aire caliente así generado por el citado enfriador de clinker, llamado aire secundario, por el horno como aire de combustión.,

- un conducto que conduce una segunda parte del aire caliente generado por el citado enfriador de clinker, llamado aire terciario, hasta una zona de combustión de la instalación, ya sea a uno o varios reactor (es) de precalcinación, equipado (s) cada uno de uno o varios quemador (es) , unido (s) a la parte baja del citado precalentador de ciclones, según una primera alternativa, ya sea al quemador del citado horno rotativo... [Seguir leyendo]

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

- un horno rotativo (1) ,

- un precalentador de ciclones (2) que recibe los hunos del citado horno rotativo,

- un enfriador de clinker (4) , al nivel de la salida del citado horno rotativo (1) ,

- al menos un intercambiador (9) , llamado primer intercambiador, y en el cual procedimiento:

- se precalientan las materias en bruto y se las descarbonata en el citado precalentador de ciclones (2) ,

- se enfría el clinker que sale del horno en el citado enfriador de clinker (4) , por soplado de aire, generando aire caliente,

- se dirige una primera parte (5) del aire caliente generado en el citado enfriador de clinker, llamado aire secundario, hacia el horno rotativo (1) para ser utilizado como aire de combustión,

- se dirige una segunda parte (6) del aire caliente generado en el enfriador de clinker, llamado aire terciario, definida por una temperatura igual al menos de 750 ºC, y se la conduce separadamente de la primera parte hasta un lugar de la instalación en donde el combustible es quemado para ser utilizado como aire de combustión, ya sea, según una primera alternativa, a uno o varios reactor (es) de precalcinación (3) , equipado (s) cada uno de ellos con uno o varios quemador (es) , unido (s) a la parte baja del citado precalentador de ciclones (2) , ya sea, según una segunda alternativa, al quemador del citado horno rotativo (1) ,

- se dirige y se conduce una tercera parte (7) del aire caliente generado en el citado enfriador de clinker, llamado aire excedente, a al menos el citado primer intercambiador (9) con el objetivo de recuperar la energía para producir electricidad.

- se prevé un segundo intercambiador (10) que colabora con el aire terciario (6) de tal manera que calienta un fluido receptor de un circuito de fluido (12) común al citado primer intercambiador (9) y al citado segundo intercambiador (10) , detrayendo el citado segundo intercambiador (10) la energía del aire terciario, disminuyendo la temperatura del aire terciario de aguas arriba a aguas abajo del citado segundo intercambiador (10) , siendo utilizado el aire terciario como aire de combustión aguas abajo del citado segundo intercambiador (10) , siendo dirigido el aire de descarga del citado segundo intercambiador (10) , ya sea al (los) citado (s) reactor (es) de precalcinación (3) , según la citada primera alternativa, ya sea al citado quemador del citado horno rotativo, según la citada segunda alternativa, correspondiendo el calor transmitido por el segundo intercambiador al fluido receptor al calor detraído del aire terciario, generado por el citado enfriador de clinker.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en la cual el citado fluido del circuito de fluido (12) es agua en forma de vapor o líquido, siendo el citado primer intercambiador (9) un generador de vapor y siendo el citado segundo intercambiador (10) un recalentador de vapor.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en la cual la instalación comprende el citado uno o varios reactor (es) de precalcinación (3) , y en el cual se conduce el aire terciario (6) hasta el (los) citado (s) reactores de precalcinación.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual se prevé un tercer intercambiador (11) para la recuperación de energía, y en el que se conducen al menos en parte los humos (8) que salen del precalentador de ciclones (2) de tal manera que colaboran con el citado tercer intercambiador (11) .

5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el cual los humos (8) del precalentador de ciclones (2) colaboran con el tercer intercambiador (11) de tal manera que calientan un fluido de un circuito de fluido común o no al citado circuito de fluido (12) común entre el citado primer intercambiador (9) y el citado segundo intercambiador (10) .

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual se mezcla el aire caliente excedente (7) del enfriador de clinker (4) con los humos (8) del precalentador de ciclones (2) , aguas arriba del citado primer intercambiador (9) .

7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el cual se utilizan al menos parcialmente los humos (8) del precalentador de ciclones (2) para el secado de las materias primas de producción del clinker en una unidad (14) , antes de ser mezclados con el aire excedente (7) del enfriador.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el cual la temperatura del aire de combustión, a saber el aire terciario (6) , aguas abajo del citado segundo intercambiador (10) es igual al menos a 650 ºC.

9. Instalación para la fabricación de clinker de cemento adecuada para la puesta en práctica del procedimiento según la reivindicación 1, que comprende:

- un horno rotativo (1) ,

- un precalentador de ciclones (2) que recibe los humos del citado horno rotativo,

- un enfriador del clinker (4) en el cual se enfría el clinker por soplado de aire, previsto al nivel de la salida del citado horno rotativo (1) , que genera aire caliente, siendo utilizada una primera parte (5) del aire caliente así generado por el enfriador de clinker (4) , llamado aire secundario, por el horno como aire de combustión,

- un conducto (60; 601; 602) que conduce una segunda parte (6) del aire caliente generado por el citado enfriador de clinker (4) , llamado aire terciario, hasta una zona de combustión de la instalación, ya sea, según una primera alternativa, a uno o varios reactor (es) de precalcinación (3) equipado (s) cada uno de ellos con uno o varios quemador (es) , unido (s) a la parte baja del citado precalentador de ciclones (2) , ya sea, según una segunda alternativa, al quemador del citado horno rotativo (1) ,

- un conducto (70) que conduce una tercera parte (7) del aire caliente generado por el citado enfriador de clinker (4) , llamado aire excedente, hasta un intercambiador (9) de un generador de producción de electricidad, llamado primer intercambiador, y en la cual el conducto (60) que conduce el aire terciario (6) colabora con un segundo intercambiador (10) , aguas arriba de la citada zona de combustión, siendo común un circuito de fluido (12) al citado primer intercambiador (9) y al citado segundo intercambiador (10) , siendo utilizado el aire de descarga del citado segundo intercambiador como aire de combustión, ya sea en el (los) citado (s) reactor (es) de precalcinación (3) , según la citada primera alternativa, ya sea en el quemador del citado horno rotativo, según la citada segunda alternativa.

10. Instalación según la reivindicación 9, que comprende el citado uno o varios reactor (es) de precalcinación (3) y en la que el conducto de aire terciario (6) dirige el aire hasta el citado o los citados reactor (es) de precalcinación.

11. Instalación según la reivindicación 9 ó 10, en la cual el citado primer intercambiador (9) es un generador de vapor y el citado segundo intercambiador (10) es un recalentador de vapor.

12. Instalación según una de las reivindicaciones 9 a 11, que presenta un tercer intercambiador (11) y en la cual al menos una parte de los humos (8) que salen del precalentador de ciclones (2) colabora con el citado tercer intercambiador (11) para la recuperación de energía.

13. Instalación según la reivindicación 12, en la cual un circuito de fluido atraviesa el citado tercer intercambiador (11) , siendo el citado circuito idéntico o no al citado circuito de fluido (12) común al citado primer intercambiador (9) y al citado segundo intercambiador (10) .

14. Instalación según una de las reivindicaciones 9 a 11, en la cual un conducto (80) de evacuación de los humos (8) del precalentador de ciclones (2) se une al conducto del aire excedente (7) aguas arriba del primer intercambiador (9) .

15. Instalación según la reivindicación 14, en la cual el conducto (80) de evacuación de los humos (8) del precalentador de ciclones (2) colabora con una unidad (14) de secado de materias primas, aguas arriba de la unión con el citado conducto (70) del aire excedente (7) .