MX2010013326A - Cogeneracion de electricidad mejorada en produccion de clinker de cemento. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para producir electricidad en una producción de clinker de cemento utilizando un horno y/o un precalcinador como cámaras de combustión a fin de generar electricidad, el método comprende: a. abastecer combustible (31, 30) al precalcinador (3) y/o el horno (5) en una cantidad correspondiente al menos al 110%- de un requerimiento de valor de calor para la operación de producción de clinker del precalcinador, (3) y/o el horno rotatorio (5) por unidad de peso de clinker, respectivamente; b. derivar una porción de gases de combustión calientes (50, 51, 52) de al menos uno de (i) el horno (5) y/o (ii) el precalcinador (3); c. conducir dicha porción derivada de gases de combustión calientes a un generador de vapor de recuperación de calor (7) que produce vapor; d. producir electricidad con una isla de potencia que comprende una turbina de vapor equipada con un generador eléctrico.

Description

GENERACION DE ELECTRICIDAD MEJORADA EN PRODUCCIO CLINKER DE CEMENTO CAMPO DE LA INVENCION La invención se refiere a un mét ación/cogeneración de -electricidad mejora cción de clinker de cemento a partir de materia to .

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Por lo regular, en un proceso seco de fab mento, la unidad de producción de clinker de ende un precalentador en donde la materia p lentada, un precalcinador en donde la materi lentada es parcialmente calcinada, alrededor d transformar el CaCo3 en CaO y C02 , un horno en d ífico del proceso antes mencionado es aproxim cal por kilogramo de clinker mientras que el con teórico es aproximadamente 420.

Por lo tanto, en producción de clinker de c ciencia de la energía es limitada por dos factor i) los gases que entran al precalentador tie del que se necesita para precalentar de ente la materia prima, ya que el flujo de stión es incrementado aproximadamente 50% por el rbono liberado y debido a la reacción más endot nación, solamente ocurre en teoría por arriba d ás cerca de los 900°C en la práctica; y ii) el clinker producido necesita más ai rse del que se necesita para la combustión efi nera que hay una pérdida de energía a tra dor de clinker de cemento.

A fin ele incrementar la eficiencia de la ene instalación, se conoce el uso de tecnolo eración. Por lo general, gases de combustión de el piso del precalentador que recibe la materi 1 aire caliente en exceso del enfriador de clin cidos a generadores de vapor de recuperación de c spositivo de generación eléctrico que compre na de vapor con un generador eléctrico es impuls por producido.

La patente EUA No. 6,749,681 describe un producir electricidad y mezcla de materia nada en un reactor de lecho fluidizado circu ra el uso de la mezcla de materia prima calcina cir clinker. No obstante, las tecnologías del re fluidizado circulante son costosas y por lo tan zadas para la producción de clinker de cemento. sminuir el consumo de combustible en la produc er de cemento y producir energía eléctrica. No ob documento no enseña el suministro de más combust lcinador y/o el horno del que se necesita SO de producción del clinker de cemento.

Por lo tanto, en el caso del diseño de 690 k clinker, aproximadamente 1.7 toneladas de ga ada de clinker (del cual aproximadamente 0.6 es ado) sale de los precalentadores a una tempera imadamente 293 °C y la energía eléctrica p cida por sistemas de cogeneración usual imadamente 15 kWh por tonelada de clinker. La rica que puede ser producida por el aire cali o del enfriador de clinker es aproximadamente la e 30 kWh por tonelada de clinker pueden ser pro ste consumo de calor específico. Debido a que el zar combustibles de costo negativo o menos costós desechos y combustibles alternos de bajo grado, icación, lechos fluidizados y otras tecnología tecnologías son costosas .

Para responder al incremento del precio ía, la industria del cemento se vuelve más efec ía de combustible y el consumo de combustible po er producido disminuye.

Además, la industria del cemento almente combustibles a combustibles alternos y desechos sin el uso de las tecnologías onadas requeridas por la industria de la p ta que el proceso de producción del clinker de ona al igual que un lecho fluidizado natural debi nte altamente alcalino y el largo tiempo de resi as ventajas adicionales de su alta temperatura, condiciones, el flujo de gases que salen lentadores aumenta así como su temperatura, elev idad de cogeneración . Un valor típico de la coge recalentador y el enfriador de clinker combinad onelada de clinker, lo cual cubre 27% del dio del proceso de producción de cemento onelada de clinker. No obstante, las nec ricas del proceso de producción de cemento sigue ficativas y este tipo de cogeneración no tom a del hecho de que el proceso de producción del mento es un substituto natural de un lecho fl SO .

SUMARIO DE LA INVENCION Por consiguiente, el objetivo de la inven iar los inconvenientes anteriores al proporci ricidad, el método comprende: a. abastecer combustible (30, 31) al preca /o el horno (5) en una cantidad correspondiente % del requerimiento del valor de calor optimiza eración de producción de clinker del precalcina l horno rotatorio (5) , respectivamente, por un de clinker; b. derivar una porción de gases de co ntes desde al menos una de las siguientes fuent rno y/o (ii) el precalcinador ; c. conducir dicha porción derivada de g stión calientes a un generador de vapor de recu lor que produce vapor (con medios de separación crustación, y válvulas y/o ventiladores d ido) ; d. producir electricidad con una isla de tencia eléctrica.

La derivación de una porción de los g stión calientes del horno y/o el precalcinador c a inyección de más combustible del que se ne menta la cantidad de potencia que puede ser gen ntidad de desecho y combustible alterno de baj e puede utilizar.

Con este método, la potencia simultáneament ada a través de la inyección de más combustible cesita para el proceso de producción del cli to, e ii) cogenerado a través de la recupera da de calor del proceso de producción del cli to .

Por lo tanto, a través de la recupera da de calor, la eficiencia del consumo de com onal es más 1 elevada que aquélla del ciclo Ran mente necesarias para eliminar desechos.

- Además, de acuerdo con la invenció idades eléctricas generales de la producción de n ser completamente cubiertas y puede haber ex cia para exportar o para que sea vendida, ja de los nuevos mercados eléctricos.

Se debería señalar que el suministro de u un precalcinador con una cantidad adició stible está en oposición con la consideración encía de energía convencional en la produce er que sugiere reducir el consumo de combusti SO. Por lo tanto, este método modifica áltam de optimizar el combustible abastecido.

De manera conveniente, el generador de v eración de calor produce vapor súper calentado ratura superior a 400°C y presión superior a 35 agua de enfriamiento debido a que se tie nsar menos vapor por unidad de potencia producida De manera conveniente, el combustible es aba na cantidad correspondiente a más de 12 rimiento de valor de calor optimizado por unidad linker, de preferencia más de 140% y con rencia más del 200%.

De manera conveniente, gases de co tes son derivados en una manera en que la cant de salida del precalentador es menor que 1.5 t ses por tonelada de clinker, de preferencia menos adas de gases, con mayor preferencia menos de íblemente menos de 0.8.

En una modalidad preferida, gases de co ntes son derivados desde el horno rotatorio cinador . parte del punto de inyección convencional para c oceso.

El método convenientemente comprende : - inyectar aire adicional directamente en la mbustión del precalcinador y/o en el horno como stión y como un medio de control de tem etaría; y/o inyectar aire adicional directamente lentador para compensar cualquier perturbación lentador; y/o reinyectar parcial o totalmente ga stión fríos descargados del proceso y/o el gener de recuperación de calor en el horno lcinador y/o los precalentadores , a través del ladores de tiro inducido.

Por lo tanto, la generación de potencia el s posible la inyección de aire, para increme encía de energía general y para incremen tración de dióxido de carbono de los ga stión, haciendo que su extracción sea relativame para contribuir a la prevención del calent l.

En una modalidad preferida, la isla de de regreso agua precalentada por calentadores imentación para evitar la corrosión y/o incrusta En una modalidad preferida/ la inst ende un economizador de agua adicional en donde limenta al generador de vapor de recuperación d lentada por gases de combustión descargados d lentador.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La figura 2 es un diagrama esquemático da modalidad de la invención; La figura 3 es un diagrama esquemático ra modalidad de la invención; y La figura 4 muestra un gráfico que pres ión entre el número de pisos del precalenta idad de secado y el consumo de calor específico d de producción de clinker de cemento, a ma IO .

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Los equipos 1 a 6, y los flujos 10 sentan un proceso de producción del clinker de o a partir de una materia prima de cemento.

En un proceso seco de fabricación de cerne ia prima 10 es introducida sucesivamente parte del proceso de calcinación. La materi almente precalcinada 13 y el gas de combus rgado de la cámara de combustión del precalcinado ados en un separador de ciclón del precalcinador La materia parcialmente precalcinada 14 ento ducida en el horno rotatorio 5 en donde se pro er. El clinker caliente 15, a una temperat imadamente 1500°C, es descargado al enfriador de mento 6. En un mejor caso, la temperatura del ado 16 descargado del enfriador de clinker imadamente 100 °C.

El aire entra al proceso como aire de co rio 20 en el horno rotatorio 5, como a amiento 21 en el enfriador de clinker de cemen entrar como aire de combustión auxiliar 24 en recalcinador 3. El aire calentado en el enfri cional, se puede necesitar una inyección d ementaría 24 debido a que la descarga de aire irá, e incluso se desvanecerá para incrementar e re caliente 22, 23 extraído del enfriador de cli 6.

Los combustibles 30 y 31 son introducidos rotatorio 5 y en la cámara de combusti lcinador 3, respectivamente. De preferenci stibles 30 y 31 son combustibles alternos de bajo rado o desechos .

Los gases de combustión calientes 40 desc orno rotatorio 5 son enviados a la cámara de com recalcinador 3 para utilizar su alto contenido de emperatura de los gases de combustión ca gados del horno es aproximadamente 1200 °C.

Los gases de combustión calientes 41 descarg lentador 1 siguen conteniendo cantidades sustanci típicamente su temperatura es aproximadamen En la presente invención, el combusti ducido en el horno rotatorio 5 y/o en el precalci na cantidad correspondiente al menos a 11 rimiento del valor de calor optimizado del orio 5 y/o el precalcinador 3, respectivamen d de peso de clinker.

Por lo tanto, de acuerdó con la presente in los gases de combustión del combustible adiciona dario de al menos 10%) introducidos en el orio 5 y/o en el precalcinador 3 son comple ados al generador de vapor de recuperación de cal El requerimiento del valor de calor re izado se refiere al valor de calor requerido dad, fineza, etc.) las propiedades de los comb 1 , y así sucesivamente.

De acuerdo con la invención, el combust ecido en una cantidad correspondiente al 11 rimiento del valor de calor optimizado para la op educción de clinker en una instalación determina zar el horno y/o el precalcinador como cám stión para generar electricidad.

La figura 4 muestra un gráfico que pres ión entre el número de pisos del precalenta idad de secado y el consumo de calor específico ción de producción de clinker en una inst minada. Por ejemplo, este gráfico muestra que e lor requerido optimizado de una unidad de pro minada que comprende cuatro pisos de precalent 0 kcal por kilogramo de clinker. Para esta inst de calor requerido optimizado por unidad de er para la operación de producción de clinker, preferencia más del 200%. v En otras palabras, en la unidad de cuatro p lentamiento de la figura 4, consumiendo 750 K ramo de clinker para operación de producción de mbustible es abastecido en una cantidad corresp de 825Kcal por kilogramo de clinker, de prefere 0, 937.5, 1050, 1200 Kcal por kilogramo de cli ayor preferencia más de 1500 Kcal por kilog er .

No obstante, se observa que la canti stible adicional puede ser limitada por la capac térmica máxima del horno y/o el precalcinador tidad de gas contaminante liberado por ejemplo.

Se agrega combustible adicional en el horn de combustión calientes 52 y 53 también son de separador de ciclón del precalcinador 4 y lentadores 2, respectivamente, y enviados al ge por de recuperación de calor 7.

En una modalidad preferida, los gases de co ados son recolectados del horno 5 y del separa lcinador 4.

De preferencia, gases de combustión 51 e orno contienen/representan todos los gases de co rgados del horno 5., y los gases de combus ídos del separador del precalcinador 4 conti dad máxima de gases de combustión calientes com la operación de precalentamiento del proc cción de clinker, en una manera que el flujo 4 O posible por debajo de 1.5 toneladas de ga ada de clinker. Los flujos 53, 62, 63 pue ites derivados del horno rotatorio a los g stión calientes derivados del precalcinador es me preferencia menor que 0.5 y con mayor preferenci .35. De preferencia, esta relación está comp 0.15 y 0.35. Por lo tanto, la temperatura y el f ases de combustión calientes llevados al gener de recuperación de calor 7 se optimizan para el o la producción de electricidad y para o icciones térmicas impuestas por el generador de v echo, la temperatura y el flujo de los ga stión calientes llevados al generador de va eración de calor 7 deben ser máximos para el O el intercambio de calor pero su temperatura deb ada por la carga térmica máxima del generador d Además, una porción de los gases de co El generador de vapor de recuperación de e agua ya sea directamente desde la corriente de roviene de la isla de potencia o desde la corri 71 que proviene del economizador de agua 9 y süper calentado 72 conducido a una isla de po o se muestra, para producir potencia eléctrica. tencía comprende una turbina de vapor impulsada y un generador eléctrico. En la presente invenc nido de calor de los gases de combustión calient recuperado para producir vapor súper calent ratura por arriba de los 400 °C y una presión por as 35 barias absolutas, y de preferencia 60 tas o más. Por lo tanto, la turbina de vapor a de alta presión y no una turbina de baja pr eficiencia tal como se utiliza en el proc eración conocido en la industria del cemento. calentado por los gases de combustión 44 descarga lentador 1. En una modalidad preferida, el econ ua 9 recibe agua 70 que proviene de la isla de po De preferencia, para incrementar adicionalm ación de electricidad y/o. para compensar c rbación en el proceso de producción de cli to debido a la extracción del gas de combustión c vés de la derivación, una porción de gases de co ados 54 y/o 45 que provienen del generador de va conomizador de agua 9, respectivamente, son inye ados o no, mediante ventiladores de recirculaci 5 (flecha 60) a la cámara de combusti lcinador 3 (flecha 61) y, si es necesario, lentadores 1 y 2 (flechas 62, 63) .

El objetivo de los flujos 60 y 61 es increme ación de energía eléctrica al incrementar el vol ¦ El incremento' en la concentración de dió o a través del uso de recirculación de gas h su extracción de los gases de combustión. Por l vencion contribuye a. evitar el calentamiento . glob El objetivo de los flujos 62 y 63 es c uier perturbación en los precalentadores 1, 2 d tracción de los gases de combustión calientes a s derivaciones 52 y 53, respectivamente.

Todas las opciones de control descrit arías para controlar la salida de emisiones de g stión; engrasamiento, incrustación y corrosión de generación de vapor para recuperación de raturas refractarias, entre otras variables, ad r a controlar el proceso de producción de clink eneración máxima de energía eléctrica. No obsta ependerá de la composición de combustibles y La figura 2 ilustra una instalación, de acue nvención, la cual no comprende un disposit culación de gases de combustión enfriados 8 izador de agua 9. En esta modalidad, aire es i vés de 62 y 63 para compensar las extracciones d mbustión calientes 52, 53 del separador de precal e los precalentadores 1, 2 y es dirigido al gener de recuperación de calor 7.

En la modalidad ilustrada en la figura onal no es inyectado directamente a los precale y el aire inyectado en los precalentadores 1, nir del enfriador de clinker de cemento 22 y/o 23 uier otra fuente 20 y/o 24.

Se debería señalar que la conveniencia de i el dispositivo de recirculación de gases de co ados 8 y el economizador de agua adicional stibles en muchas formas diferentes; se pueden as de combustión separadas, y así sucesivamente.

La siguiente tabla ilustra la cantidad de p ada para diferentes ejemplos del método de acue vención . entenderá que, dentro del alcance ndicaciones anexas, la invención se puede pract anera a la específicamente aquí descrita.

Claims (1)

1. NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente inven dera como una novedad y, por lo tanto, se recla idad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES 1.- Un método para producir electricidad d de producción de clinker de cemento utiliz (5) y/o un precalcinador (3) como cámaras de co generar electricidad, el método comprende: a. abastecer combustible (30, 31) al preca /o el horno (5) en una cantidad correspondiente % del requerimiento del valor de calor optimiza eración de producción de clinker del precalcina l horno rotatorio (5) , respectivamente, por un de clinker; rico. 2. - El método de conformidad con la reivin racterizado porque el generador de vapor de recu lor (7) produce vapor con una temperatura sup y una presión superior a 35 barias absoluta na.de vapor es una turbina de alta presión. 3. - El método de conformidad con la reivin , caracterizado porque el combustible (31) es ab rna cantidad correspondiente a más del 12 rimiento de valor de calor optimizado por unidad linker, de preferencia más del 140% y con rencia más del 200%. 4. - El método de conformidad con una ndicaciones 1 o 3, caracterizado porque el cli to comprende un piso de precalentador (1, 2) desc de salida (44) , los gases de combustión calient ecalcinador (3, 4) . 6. - El método de conformidad con la reivin racterizado porque la relación de gases de co tes (50, 51) derivados del horno rotatorio a lo mbustión calientes (52) derivados del precalcin que 1, de preferencia menor que 0.5 y co rencia menor que 0.35. 7. - El método de conformidad con la reivin racterizado porque la unidad de producción de cli to comprende al menos un precalentador (2) del cu de combustión calientes son derivados aún m lar el proceso. 8. - El método de conformidad con la reivind , caracterizado porque los gases de combustión ca dos (51, 52, 53) son mezclados y desempolvados a al generador de vapor de recuperación de calor cción de clinker de cemento. 11. - El método de conformidad con una ndicaciones 1 o 10, caracterizado porque: e. gases de combustión enfriados descarga ador de vapor de recuperación de calor (7) enen de los precalentadores son inyectados en e /o el precalcinador (3) y/o los precalentadores ( 12. - El método de conformidad con una ndicaciones 1 o 11, caracterizado porque la cia (70) envía de retorno agua precalentada tadores de agua alimentada para evitar la corros stación, 13. - El método de conformidad con una dicaciones 1 o 12, caracterizado porque se. úti izador de agua adicional (9) en donde el tación (71) del generador de vapor de recupera