Procedimiento y dispositivo para la producción de cal.

Procedimiento para la calcinación de calcita u otros carbonatos,

en el que el carbonato es expuesto a unaelevada temperatura generada por la combustión de combustible con agentes oxidantes y es calcinado para formarun producto, y el producto calcinado es enfriado a continuación mediante contacto con un medio refrigerante,caracterizado por que

- el carbonato es aportado a un primer recinto (2) del horno que contiene una zona de calcinación (6), en el queson introducidos al mismo tiempo combustible y un agente oxidante rico en oxígeno, son calcinados y el gas deescape rico en dióxido de carbono que resulta durante la combustión y calcinación es devuelto, al menos en parte,como gas de reciclaje al recinto (2) del horno,

- el producto calcinado es transferido a continuación a través de un dispositivo de esclusas (17) a un segundorecinto (3) del horno que contiene una zona de refrigeración (19), cuya atmósfera está separada, de modo estancoal flujo, de la atmósfera del primer recinto del horno y en el que la refrigeración del producto calcinado tiene lugarmediante contacto térmico con el medio refrigerante,

- el medio refrigerante atraviesa el segundo recinto (3) del horno en una dirección opuesta a la dirección detransporte del producto calcinado, después de recorrer el segundo recinto (3) del horno es aportado a undispositivo de refrigeración (23) y el medio refrigerante enfriado es aportado de nuevo, al menos en parte, alsegundo recinto (3) del horno con el fin de enfriar el producto, y

- el medio refrigerante, después de recorrer el segundo recinto (3) del horno, entra en intercambio de calor con elgas de reciclaje del primer recinto (2) del horno.

Procedimiento y dispositivo para la producción de cal

La invención se refiere a un procedimiento para la calcinación de calcita u otros carbonatos, en el que el carbonato es expuesto a una elevada temperatura generada por la combustión de combustible con agentes oxidantes y es calcinado para formar un producto, y el producto calcinado es enfriado a continuación mediante contacto con un medio refrigerante. La invención se refiere, además, a un dispositivo correspondiente.

En la producción de cal se recurre al hecho de que la calcita y también la dolomita afín modifican durante el calentamiento su composición química. A temperaturas entre 900 y 1.300ºC, la calcita (CaCO3) se descompone en dióxido de carbono (CO2) gaseoso y óxido de calcio (CaO = cal viva) . El calor necesario para ello se habilita, por norma general, mediante la combustión de un combustible gaseoso, líquido o en forma de polvo bajo la aportación de aire en un horno de cuba o en un horno rotativo tubular. En la producción de cal en hornos de cuba tal como se describe, por ejemplo, en el documento DE 148 30 43 A1, el aire primario se insufla desde abajo en el horno de cuba dispuesto esencialmente en posición vertical. El combustible, a menudo gas natural, petróleo o polvo de carbón, se inyecta en una zona media del horno y allí se calcina con el aire primario aportado desde abajo al horno. El proceso de combustión puede optimizarse, eventualmente, mediante la aportación de aire secundario en la zona superior del horno de cuba. Mediante la combustión se constituye dentro del horno de cuba un perfil de temperaturas que, comenzando desde el extremo superior del horno de cuba, muestra una temperatura creciente hacia el fondo que en la zona de la aportación de combustible, la denominada zona de calcinación, alcanza su máximo de hasta 1300ºC. Por debajo de la entrada de combustible, la temperatura del recinto interior del horno disminuye rápidamente en virtud del aire fresco aportado desde abajo. La calcita alimentada desde arriba es calentada, por consiguiente, en la zona superior del horno de cuba y es llevada a la temperatura necesaria para la calcinación. Una vez efectuada la calcinación, el producto calcinado, la cal viva, cae a la zona inferior del horno, y es enfriado allí por el aire primario que allí afluye.

Tanto en la combustión del combustible habitualmente fósil como en la calcinación propiamente dicha resulta en medida considerable dióxido de carbono, el cual es evacuado junto con el nitrógeno del aire, vapor de agua, así como sustancias nocivas que resultan eventualmente durante la combustión. Mientras que las sustancias nocivas pueden ser eliminadas del aire de escape mediante medidas de filtración adecuadas, la separación a gran escala técnica de dióxido de carbono y nitrógeno apenas se puede realizar desde un punto de vista rentable. Por este motivo, durante la calcinación y sinterización de calcita y otros carbonatos se entregan al aire del entorno considerables cantidades de dióxido de carbono. Sería, por lo tanto, deseable obtener durante el proceso de la producción de cal, un gas de escape que se componga de dióxido de carbono lo más puro posible, el cual pueda ser purificado y secuestrado según métodos habituales.

Una posibilidad de eliminar la porción de nitrógeno en el gas de escape consiste en la combustión con oxígeno puro u otro agente oxidante rico en oxígeno. Por “agente oxidante rico en oxígeno” o “gas rico en oxígeno” se entiende en este caso un gas cuyo contenido en oxígeno se encuentra por encima del contenido en oxígeno del aire, es decir, por ejemplo, presenta una proporción de oxígeno superior a 30% en vol. En particular, en este caso se trata de un gas con un contenido en oxígeno superior a 90% en vol, preferiblemente superior a 95% en vol., de manera particularmente preferida superior a 99% en vol. Gases de este tipo se producen, por ejemplo, en instalaciones de descomposición del aire criógenas o en generadores de oxígeno que trabajan con procedimientos de adsorción por cambio de presión (PSA o VPSA) . En el caso de la combustión de combustibles fósiles habituales tales como gas natural o petróleo, con oxígeno o un gas rico en oxígeno aparecen, sin embargo, en ocasiones temperaturas de la llama muy elevadas que pueden deteriorar las paredes del horno. Conforme al procedimiento “Oxifuel” conocido y desarrollado para procesos de combustión en centrales térmicas, las temperaturas de la llama pueden reducirse debido a que una parte del gas de escape que resulta durante la combustión es devuelta al horno. Dado que, sin embargo, el gas de escape presenta durante la combustión de combustible rico en carbono tal como, por ejemplo, gas natural, una porción muy elevada de dióxido de carbono, resulta con ello el peligro de que una parte nada desconsiderable de la cal viva ya generada sea carbonizada de nuevo con el dióxido de carbono reciclado para formar carbonato de calcio.

En el documento EP 1 211 222 A1 se describe un procedimiento así como un dispositivo para la combustión de calcita u otros carbonatos, en el que el carbonato es expuesto a una temperatura elevada generada mediante la combustión de combustible con agentes oxidantes y es calcinado para formar un producto, y el producto calcinado es enfriado a continuación mediante contacto con un agente refrigerante. En este caso, en calidad de agente

refrigerante se emplea aire que es conducido en una corriente transversal hacia el producto a través de una zona de refrigeración del horno de calcinación y, a continuación, es entregado a la atmósfera circundante. El calor recogido en este caso es utilizado en un intercambiador de calor en parte para el precalentamiento de gases de combustión que son calcinados en un quemador del horno de calcinación. Una parte esencial del calor permanece, sin embargo, en el agente refrigerante y se pierde sin aprovechamiento en su expulsión a la atmósfera del entorno.

Por lo tanto, misión de la presente invención es indicar un procedimiento así como un dispositivo para la calcinación de calcita u otros carbonatos, en el que como gas de escape se forme dióxido de carbono lo más puro posible y sea susceptible de ser secuestrado.

Este problema se resuelve mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1 y mediante un dispositivo con las características de las reivindicaciones 7, 3.

Conforme a ello, de acuerdo con la invención, un procedimiento del tipo y finalidad mencionada al comienzo se caracteriza por que el carbonato es aportado a un primer recinto del horno que contiene una zona de calcinación, en el que son introducidos al mismo tiempo combustible y un agente oxidante rico en oxígeno, son calcinados y el gas de escape rico en dióxido de carbono que resulta durante la combustión y calcinación es devuelto, al menos en parte, como gas de reciclaje al recinto del horno. A continuación, el producto calcinado es transferido a través de un dispositivo de esclusas a un segundo recinto del horno que contiene una zona de refrigeración, cuya atmósfera está separada, de modo estanco al flujo, de la atmósfera del primer recinto del horno y en el que la refrigeración del producto calcinado tiene lugar mediante contacto térmico con un medio refrigerante.

De acuerdo con la invención, la calcinación y el enfriamiento que tiene lugar a continuación del producto calcinado se producen, por lo tanto, en dos recintos del horno separados uno de otro desde un punto de vista de técnica de flujo, en los que se mantienen atmósferas diferentes. En particular, en el marco de la invención es posible llevar a cabo en la zona de calcinación una combustión de un combustible con contenido en carbono tal como, por ejemplo, gas natural, biogás, petróleo o polvo de carbón, con un gas rico en oxígeno, bajo la formación de un gas de escape rico en dióxido de carbono, mientras que en el segundo recinto del horno que contiene la zona de refrigeración está presente una atmósfera que no contiene o sólo contiene un poco de dióxido de carbono. Con ello, se evita eficazmente que durante el enfriamiento se produzca una recarbonización del producto calcinado.

En la refrigeración del producto calcinado es particularmente ventajosa una conducción, al menos en parte, en circuito del medio refrigerante. En este caso, el medio refrigerante atraviesa el segundo recinto del horno en una dirección opuesta a la dirección de transporte del producto calcinado y, en este caso, se calienta en intercambio de calor con el producto calcinado a enfriar. Después de recorrer el segundo recinto del horno, el medio refrigerante es aportado a un dispositivo de refrigeración y luego es devuelto, al menos en parte renovado... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la calcinación de calcita u otros carbonatos, en el que el carbonato es expuesto a una elevada temperatura generada por la combustión de combustible con agentes oxidantes y es calcinado para formar un producto, y el producto calcinado es enfriado a continuación mediante contacto con un medio refrigerante, caracterizado por que

- el carbonato es aportado a un primer recinto (2) del horno que contiene una zona de calcinación (6) , en el que son introducidos al mismo tiempo combustible y un agente oxidante rico en oxígeno, son calcinados y el gas de escape rico en dióxido de carbono que resulta durante la combustión y calcinación es devuelto, al menos en parte, como gas de reciclaje al recinto (2) del horno,

- el producto calcinado es transferido a continuación a través de un dispositivo de esclusas (17) a un segundo recinto (3) del horno que contiene una zona de refrigeración (19) , cuya atmósfera está separada, de modo estanco al flujo, de la atmósfera del primer recinto del horno y en el que la refrigeración del producto calcinado tiene lugar mediante contacto térmico con el medio refrigerante,

- el medio refrigerante atraviesa el segundo recinto (3) del horno en una dirección opuesta a la dirección de transporte del producto calcinado, después de recorrer el segundo recinto (3) del horno es aportado a un dispositivo de refrigeración (23) y el medio refrigerante enfriado es aportado de nuevo, al menos en parte, al segundo recinto (3) del horno con el fin de enfriar el producto, y

- el medio refrigerante, después de recorrer el segundo recinto (3) del horno, entra en intercambio de calor con el gas de reciclaje del primer recinto (2) del horno.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que como combustible en el primer recinto (2) del horno pasa a emplearse una fuente de carbono, y como agente oxidante, oxígeno o un gas rico en oxígeno.

3. Dispositivo para la calcinación de calcita u otros carbonatos, con una zona de calcinación (6) dispuesta en un recinto (2) del horno, zona en la que el carbonato, en estado de funcionamiento del dispositivo, es expuesto a una temperatura elevada generada por la combustión de combustible con un agente oxidante y, con ello, es calcinada para formar un producto, y una zona de refrigeración (19) en la que el producto calcinado, en estado de funcionamiento del dispositivo, es enfriado mediante contacto térmico con un medio refrigerante, caracterizado por que la zona de calcinación (6) y la zona de refrigeración (19) están dispuestas en cada caso en recintos (2, 3) del horno separados entre sí, estando conectada al primer recinto (2) del horno que contiene la zona de calcinación (6) una tubería de alimentación de combustible (7) , una tubería de alimentación de agente oxidante (8) y una tubería de gas de escape (11) , y en el segundo recinto (3) del horno que contiene la zona de refrigeración (19) está conectada una tubería de alimentación (21) y una tubería de evacuación (22) para el medio refrigerante, y el primer recinto (2) del horno y el segundo recinto (3) del horno están unidos entre sí a través de una disposición de esclusas (17) que separa entre sí desde un punto de vista de técnica de flujo las atmósferas de los dos recintos (2, 3) del horno, a través de la cual el producto calcinado puede ser transferido desde el primer recinto (2) del horno al segundo recinto (3) del horno, la tubería de gas de escape del primer recinto (2) del horno está unida con una tubería de retorno (13) para el retorno, al menos parcial, del gas de escape al primer recinto (2) del horno, la tubería de alimentación (21) y la tubería de evacuación (22) para el medio refrigerante están unidas entre sí en el segundo recinto (3) del horno a través de una tubería de circulación (25) en la que está previsto un dispositivo de refrigeración, y la tubería de evacuación (22) para el medio refrigerante del segundo recinto (3) del horno está térmicamente unida con la tubería de retorno (25) del primer recinto (2) del horno a través de un intercambiador de calor (23) .

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado por que la disposición de esclusas (17) comprende una esclusa mecánica, por ejemplo una esclusa de rodete, una cortina de gas o tubo de separación de presión (Seal leg) .

5. Dispositivo según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado por que la tubería de gas de escape (11) del primer recinto (2) del horno está unida con un dispositivo para la separación de dióxido de carbono.