Dispositivo para la disminución del contenido de NOx en los gases de salida de un horno de combustión rotativo.

Dispositivo (10) adecuado para la disminución del contenido de NOx de los gases de salida (6) de un horno (1) de combustión rotativo,

que comprende un cuerpo tubular (2), un primer extremo (3) en donde se localiza una fuente de calor (4), y un segundo extremo (5) que está adaptado para la evacuación de los gases de salida (6), en donde el dispositivo comprende:

- un elemento tubular (11), cuyo extremo anterior (12) está adaptado para ser localizado en un extremo (3) del horno (1) rotativo,

- medios de admisión (13) al elemento tubular (11), que están adaptados para la introducción de un proyectil (7) de un compuesto con base de amoniaco,

- medios de propulsión del proyectil,

donde el elemento tubular (11) y los medios de propulsión del proyectil (7) están configurados de tal manera que el proyectil (7) se lanza hasta una zona diana (8) localizada entre ambos extremos (3, 5) del cuerpo tubular (2), en donde la temperatura de la combustión en funcionamiento se sitúa entre 800 ºC y 1100 ºC, de modo que el proyectil (7) está adaptado para su descomposición al menos en amoniaco y para su reacción con los gases de combustión disminuyendo el contenido de NOx de los gases de salida (6) del horno rotativo (1), caracterizado porque además comprende

- medios para la variación de la inclinación del elemento tubular (11) con respecto al cuerpo tubular (2) del horno (1) rotativo, para regular el punto de impacto del proyectil (7), donde los medios de variación comprenden una mesa regulable (20) que comprende un primer elemento fijo de unión (21) al elemento tubular (11) y un segundo elemento de unión (22) que comprende una unión pivotante con el elemento tubular (11) alrededor de un eje perpendicular al mismo (11) y una unión a una placa (23) regulable en altura,

- un elemento de conformación (14) del proyectil (7) conectado a los medios de admisión (13) del elemento tubular (11), en donde

el elemento de conformación (14) comprende medios de admisión (15) para el compuesto con base de amoniaco, medios de compactación (16) del compuesto con una forma aerodinámica, para la configuración del proyectil (7), y medios de expulsión del proyectil (7) para la alimentación del mismo al elemento tubular (11), donde el dispositivo comprende además un sistema de refrigeración para el elemento de conformación (14) del proyectil (7) y medios de dosificación (18) conectados a los medios de admisión (15) del elemento de conformación (14), para la dosificación de la cantidad de compuesto con base de amoniaco adecuada para la reacción con los gases de combustión, reduciendo de esta manera el contenido de NOx de los gases de salida (6) del horno (1) rotativo.

Dispositivo para la disminución del contenido de NOx en los gases de salida de un horno de combustión rotativo Objeto de la invención

El objeto de la invención es un procedimiento para la disminución del contenido de óxido de nitrógeno (NOx) de los gases de salida de hornos de combustión rotativos en los que se realiza un proceso de descarbonatación de un mineral y donde la temperatura de los gases de salida es normalmente inferior a los 800 °C.

Antecedentes de la invención

El horno rotativo es un reactor químico en el que se realiza un proceso de descarbonatación de un mineral, por ejemplo, carbonato magnésico. En funcionamiento el horno gira alrededor de su eje longitudinal. Este tipo de hornos puede tener una longitud de 100 m y un diámetro de 4 m.

El horno rotativo comprende un cuerpo tubular; una fuente de calor se localiza en uno de sus extremos y en su extremo opuesto se produce la evacuación de los gases de salida.

Para producirse la descarbonatación del mineral hace falta energía en forma radiante, la cual se genera mediante la combustión de combustibles sólidos o líquidos en un quemador que está situado normalmente en el extremo del cuerpo tubular de donde salen los productos carbonatados.

En dicha combustión, que tiene lugar a una temperatura superior a 2000 °C, se generan óxidos de Nitrógeno (NOx) que se emiten finalmente a la atmósfera a través de los gases de salida del horno.

La legislación actual limita la emisión a la atmósfera del contenido de NOx en los gases de salida; por esta razón, se hace necesario un procedimiento que permita la disminución del contenido de NOx de los gases de salida de modo que los gases que son finalmente expulsados a la atmósfera posean un contenido de óxidos de nitrógeno por debajo de un umbral determinado.

Son conocidos en el estado de la técnica diversos procedimientos que permiten la disminución del contenido de óxidos de nitrógeno de los gases de salida de un proceso de combustión.

Por ejemplo, se sabe que se pueden introducir aditivos en hornos para reducir el contenido de óxido de nitrógeno; sin embargo en el caso de un horno rotativo la inyección de los mencionados aditivos en las zonas adecuadas es complicada debido al giro constante del cuerpo tubular alrededor de su eje longitudinal.

Son también conocidos los llamados quemadores de bajo NOx, que aunque técnicamente son una solución óptima, tienen la desventaja de su elevado coste y su baja capacidad de reducción de NOx, que es siempre inferior al 20%.

Finalmente, se sabe que la urea o el amoniaco pueden ser utilizados para disminuir el contenido de óxido de nitrógeno de los gases de salida, reduciendo el NOx a nitrógeno y agua. El rango óptimo de temperatura para que se produzca la reacción entre la urea o el amoniaco y los gases de salida, es que los gases de salida se encuentren entre 800 °C y 1100 °C. Para ajustar la Inyección a la zona del horno en la que se produce el rango óptimo de temperatura existen diferentes soluciones conocidas basadas en la introducción de boquillas de inyección en diferentes niveles del horno. Sin embargo, esta solución no es aplicable a hornos rotativos debido al hecho de que, según lo comentado anteriormente, se encuentran permanentemente en movimiento alrededor de su eje longitudinal.

En hornos rotativos utilizados para la producción de cemento es común pulverizar urea en el extremo del horno del cual los gases de salida son evacuados, debido a que los gases salen a una temperatura en un rango de entre 800 °C y 1000 °C, que por lo tanto es adecuada para realizar el tratamiento con urea.

Sin embargo, cuando se utilizan hornos rotativos para carbonato magnésico, los gases a la salida de horno son gases fríos, es decir, tienen una temperatura Inferior a 800 °C, razón por la que no es posible extrapolar la anterior realización.

Una opción para resolver el anterior problema sería elevar la temperatura de los gases de salida y posteriormente realizar la mencionada pulverización de urea. Sin embargo, esta opción tiene un elevado coste energético.

En los hornos rotativos de carbonato magnésico el gradiente de temperatura entre la entrada y la salida del horno va desde los 650 °C hasta los 2000 °C, y el rango de temperatura entre 800 °C y 1000 °C aproximadamente se

encuentra en la zona central del horno; esta es la zona en la cual podría producirse la mencionada reacción de los gases de salida con la urea. Sin embargo, teniendo en cuenta que el cuerpo tubular del horno rota constantemente alrededor de su eje longitudinal, realizar una inyección de urea en esa zona es prácticamente imposible.

La presente invención resuelve los anteriores problemas técnicos mediante un procedimiento, un dispositivo y un 5 sistema automatizado que permite la reducción de NOx en los gases de salida de un horno de combustión rotativo.

Descripción de la invención

Según la anterior descripción, la invención es aplicable a un horno rotativo que comprende un cuerpo tubular en uno de cuyos extremos se localiza una fuente de calor y cuyo extremo opuesto está adaptado para la evacuación de los gases de salida.

El procedimiento para la disminución del contenido de NOx en los gases de salida del proceso de combustión puede comprender un paso en el que se lanza al menos un proyectil de un compuesto con base de amoniaco; este proyectil se lanza desde un extremo del cuerpo tubular hasta una zona diana, es decir, la zona en la que el proyectil termina su recorrido y que se localiza entre ambos extremos del cuerpo tubular y en la que la temperatura de la combustión se sitúa entre 800 °C y 1100 °C, de modo que el proyectil se descompone al menos en amoniaco que 15 reacciona con los gases de combustión disminuyendo el contenido de NOx de los gases de salida del horno rotativo.

El compuesto con base de amoniaco puede ser urea.

Un objeto de esta invención se resuelve mediante el dispositivo diseñado para el lanzamiento del proyectil según la reivindicación 1, que permite la disminución de NOx de los gases de salida del horno.

El mencionado dispositivo comprende:

- un elemento tubular cuyo extremo anterior está adaptado para su localización en un extremo del horno rotativo,

- unos medios de admisión al elemento tubular adaptados para la introducción de un proyectil de un compuesto con

base de amoniaco, y

- unos medios de propulsión del proyectil.

El elemento tubular y los medios de propulsión del proyectil están configurados de tal modo que el proyectil puede 25 ser lanzado hasta una zona diana localizada entre ambos extremos del cuerpo tubular, en la que la temperatura de la combustión en funcionamiento de la zona diana del horno se sitúa entre 800 °C y 1100 °C, de modo que el proyectil se descompone al menos en amoniaco que reacciona con los gases de combustión disminuyendo el contenido de NOx de los gases de salida del horno rotativo.

Finalmente, otro objeto de la presente invención es un sistema que permite la automatización del anterior proceso de 30 disminución del contenido de NOx. De esta manera, podrá seleccionarse la cantidad y la periodicidad de la introducción de urea al sistema en función de la reacción de abatimiento de NOx producida. Para ello, el sistema automatizado de la invención comprende:

- unos medios de medición del contenido de NOx en los gases de salida del horno rotativo,

- un dispositivo para el lanzamiento de un proyectil de un compuesto con base de amoniaco según lo comentado 35 anteriormente, y

- un medio de control conectado con los medios de medición y el dispositivo, configurado de modo que compara el valor de la medición obtenida por los medios de medición con un valor umbral y, cuando el mencionado valor supera el valor umbral, actúa sobre el dispositivo de tal manera que al menos se lanza un proyectil hasta la zona diana localizada entre ambos extremos del cuerpo tubular, en la que la temperatura de la combustión se sitúa entre 800 °C

y 1100 °C, de modo que el proyectil se descompone al menos en amoniaco que reacciona con los gases de combustión disminuyendo el contenido de NOx de los gases de salida del horno rotativo.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se 45 acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra una vista esquemática de un horno... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (10) adecuado para la disminución del contenido de NOx de los gases de salida (6) de un horno (1) de combustión rotativo, que comprende un cuerpo tubular (2), un primer extremo (3) en donde se localiza una fuente de calor (4), y un segundo extremo (5) que está adaptado para la evacuación de los gases de salida (6), en donde el dispositivo comprende:

- un elemento tubular (11), cuyo extremo anterior (12) está adaptado para ser localizado en un extremo (3) del horno (1) rotativo,

- medios de admisión (13) al elemento tubular (11), que están adaptados para la introducción de un proyectil (7) de un compuesto con base de amoniaco,

- medios de propulsión del proyectil,

donde el elemento tubular (11) y los medios de propulsión del proyectil (7) están configurados de tal manera que el proyectil (7) se lanza hasta una zona diana (8) localizada entre ambos extremos (3, 5) del cuerpo tubular (2), en donde la temperatura de la combustión en funcionamiento se sitúa entre 800 °C y 1100 °C, de modo que el proyectil (7) está adaptado para su descomposición al menos en amoniaco y para su reacción con los gases de combustión disminuyendo el contenido de NOx de los gases de salida (6) del horno rotativo (1), caracterizado porque además comprende

- medios para la variación de la inclinación del elemento tubular (11) con respecto al cuerpo tubular (2) del horno (1) rotativo, para regular el punto de impacto del proyectil (7), donde los medios de variación comprenden una mesa regulable (20) que comprende un primer elemento fijo de unión (21) al elemento tubular (11) y un segundo elemento de unión (22) que comprende una unión pivotante con el elemento tubular (11) alrededor de un eje perpendicular al mismo (11) y una unión a una placa (23) regulable en altura,

- un elemento de conformación (14) del proyectil (7) conectado a los medios de admisión (13) del elemento tubular (11), en donde

el elemento de conformación (14) comprende medios de admisión (15) para el compuesto con base de amoniaco, medios de compactación (16) del compuesto con una forma aerodinámica, para la configuración del proyectil (7), y medios de expulsión del proyectil (7) para la alimentación del mismo al elemento tubular (11), donde el dispositivo comprende además un sistema de refrigeración para el elemento de conformación (14) del proyectil (7) y medios de dosificación (18) conectados a los medios de admisión (15) del elemento de conformación (14), para la dosificación de la cantidad de compuesto con base de amoniaco adecuada para la reacción con los gases de combustión, reduciendo de esta manera el contenido de NOx de los gases de salida (6) del horno (1) rotativo.

2. Sistema automatizado para la disminución de NOx de los gases de salida (6) de un horno (1) de combustión rotativo que comprende un cuerpo tubular (2), un primer extremo (3) donde se localiza una fuente de calor (4), y un segundo extremo (5) que está adaptado para la evacuación de los gases de salida (6), caracterizado porque comprende:

- unos medios de medición (30) del contenido de NOx en los gases de salida (6) de un horno rotativo (1),

- el dispositivo (10) descrito en la reivindicación 1, para el lanzamiento de un proyectil (7) de un compuesto con base de amoniaco, adaptado para estar situado en uno de los extremos (3) del horno rotativo (1), y

- un medio de control (40) conectado con los medios de medición (30) y el dispositivo (10), configurado de tal modo que, en funcionamiento, compara el valor de la medición obtenida por los medios de medición (30) con un valor umbral y, cuando el mencionado valor supera el valor umbral actúa sobre el dispositivo (10) de manera que lance al menos un proyectil (7) hasta una zona diana (8) localizada entre ambos extremos (3, 5) del cuerpo tubular (2), en donde la temperatura de la combustión en funcionamiento de la zona diana (8) se sitúa entre 800 °C y 1100 °C, de tal modo que el proyectil (7) se descompone al menos en amoniaco que reacciona con los gases de combustión, disminuyendo el contenido de NOx de los gases de salida (6) del horno (1) rotativo.

3. Sistema automatizado para la disminución de NOx de los gases de salida (6) de un horno (1) de combustión rotativo, según la reivindicación 2, caracterizado porque el medio de control (40) está adaptado para conectarse con los medios de medición (30) y el dispositivo (10), estando configurado de modo que en funcionamiento compara el valor de la medición obtenida por los medios de medición (30) con un segundo valor umbral predeterminado y,

cuando el mencionado valor supera el segundo valor umbral predeterminado, actúa sobre el dispositivo (10) para modificar los parámetros de lanzamiento del proyectil (7), para variar la zona de impacto del mismo (7), y posteriormente lanzar al menos un proyectil (7) de un compuesto con base de amoniaco según los parámetros de lanzamiento modificados.