ES2606067T3

ES2606067T3 - Procedimiento para purificar un flujo de humos de combustión de una planta de producción de clínker y equipo relacionado

Info

Publication number: ES2606067T3
Application number: ES09805822.5T
Authority: ES
Inventors: Roberto Fedi; Antonio Clausi; Giovanni Cinti
Original assignee: Italcementi SpA
Current assignee: Italcementi SpA
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2017-03-17
Anticipated expiration: 2029-12-17
Also published as: US9091483B2; PL2379468T3; EP2379468A1; WO2010073089A8; RU2514066C2; CN102292303A; MA32990B1; RU2011127330A; EP2379468B1; IT1392912B1; WO2010073089A1; US20110318247A1; DK2379468T3; CA2750846C; CA2750846A1; ITMI20082310A1; PT2379468T

Abstract

Procedimiento para purificar un flujo de humos de combustión de una planta de producción de clínker que comprende las siguientes etapas de operación: a) eliminar polvo a una temperatura comprendida entre 250 y 400ºC de un flujo de humos de combustión que sale de un precalentador en suspensión con formación de un flujo de humos de combustión sin polvo; b) realizar sobre dicho flujo de humos de combustión sin polvo un tratamiento de reducción catalítica selectiva del NOx con un agente reductor, con formación de un flujo purificado de humos de combustión; c) someter el flujo purificado de humos de combustión a tratamientos de eliminación de contaminantes adicionales y/o a recuperación del calor, donde la etapa c) comprende un tratamiento de disminución de los óxidos de azufre presentes en el flujo purificado de humos de combustión, en particular SO2, preferiblemente por medio de inyección en dicho flujo purificado de humos de combustión de compuestos basados en óxido de calcio y/o hidróxido de calcio y/o una recuperación del calor del flujo purificado de humos de combustión por medio de menos un intercambiador de calor y/o una torre de acondicionamiento.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento para purificar un flujo de humos de combustion de una planta de produccion de clmker y equipo relacionado

La presente invencion se refiere a un procedimiento para purificar un flujo de humos de combustion de una planta de produccion de clinker y el equipo relacionado.

El cemento es un aglomerante hidraulico usado para aglomerar materiales solidos inertes, como arena y grava, formando de esta forma hormigon y mortero, es decir, los componentes base en la construccion.

A escala industrial, el cemento se hace mezclando y triturando clinker y yeso con sustancias correctoras como cal, escoria y puzolana.

En el procedimiento para producir cemento segun la que se conoce como tecnologfa “seca”, el clinker se obtiene calcinando a elevada temperatura una mezcla de materias primas que consiste principalmente en cal (carbonato de calcio) y arcilla (sflice, alumina, oxidos de hierro, asf como agua de cristalizacion). Las materias primas se mezclan en estado solido en las proporciones deseadas y a continuacion se trituran finamente hasta que se obtiene un polvo homogeneo denominado “harina cruda de cemento” (o “mezcla cruda”). En la presente descripcion, por “harina cruda” o “mezcla cruda” se quiere decir, por lo tanto, el polvo homogeneo asf obtenido utilizado como material inicial para producir clinker.

La harina cruda se transforma en un clinker por calcinacion a una temperatura de aproximadamente 1.450°C en un horno rotatorio que consiste esencialmente en un cilindro rotatorio inclinado. Durante su transito en el horno rotatorio, la harina cruda se calienta hasta temperaturas de aproximadamente 1.450°C. Durante el calentamiento, la harina experimenta en primer lugar una calcinacion completa y, a continuacion, reacciona formando los silicatos y aluminatos de calcio (reaccion de clinkerizacion) que representan los principales constituyentes del clinker. Mas espedficamente, durante la reaccion de clinkerizacion se producen una serie de reacciones qmmicas entre el oxido de calcio, el oxido de silicio, el oxido de aluminio y el oxido de hierro, siendo dichas reacciones estimuladas por la fusion de una parte de las materias primas mismas (oxidos de aluminio y de hierro).

La energfa necesaria para hacer que la reaccion de clinkerizacion tenga lugar se produce por medio de un quemador colocado en la parte superior del horno rotatorio, en el extremo opuesto con respecto al que se carga la harina. Los combustibles usados generalmente son carbon, coque de petroleo, fueloil, metano, asf como combustibles alternativos como, por ejemplo, harinas de carne.

La energfa termica se transmite a la harina cruda sometida al tratamiento por irradiacion en el area de calcinacion en el quemador (temperatura de aproximadamente 2.000°C) y por conveccion y conduccion por medio de los gases de combustion en la parte restante del horno.

Al final del tratamiento de calcinacion, el clinker asf obtenido se descarga del horno rotatorio y se enfna rapidamente en un refrigerador por aire con el fin de estabilizarlo.

Los procedimientos segun el estado de la tecnica se representan y discuten con referencia a las siguientes figuras:

- la figura 1A, que muestra una representacion esquematica de una planta de produccion de clinker segun el estado de la tecnica, que comprende un horno rotatorio equipado con un precalentador en suspension de 4 etapas;

- la figura 1B, que muestra una representacion esquematica de una planta de produccion de clinker segun el estado de la tecnica que comprende un horno rotatorio equipado con un precalentador en suspension de 5 etapas y un precalcinador.

En las figuras mencionadas anteriormente las lmeas continuas indican los flujos de material solido, las lmeas discontinuas indican los flujos de corrientes gaseosas, mientras que los numerales romanos indican las etapas de los precalentadores en suspension.

En las plantas de produccion de clinker conocidas en el estado de la tecnica, la harina cruda, antes de ser alimentada en el horno rotatorio, se somete a un precalentamiento y, opcionalmente, a un tratamiento de precalcinacion.

Una de las tecnicas de precalentamiento mas ampliamente utilizadas en la actualidad se basa en la utilizacion del denominado “precalentador en suspension” o “precalentador de ciclones multietapas” (en la parte siguiente de la presente memoria tambien denominado solo “precalentador”), que consiste en una torre de ciclones en la que cada etapa de precalentamiento tiene lugar en uno o mas ciclones.

En dicho tipo de precalentador, por primer ciclon se entiende el ciclon en el que tiene lugar la primera etapa de precalentamiento y la primera separacion entre la harina precalentada y los humos de combustion, por segundo ciclon se entiende el ciclon en el que tiene lugar la segunda etapa de precalentamiento y la segunda separacion

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entre la harina precalentada y los humos de combustion y los ciclones subsiguientes del precalentador de ciclones multietapas se definen analogamente. En la presente descripcion, el primer ciclon del precalentador, igual que los ciclones subsiguientes, debenan siempre ser interpretados segun la definicion anterior.

La primera etapa, a diferencia de las subsiguientes, se configura para minimizar el transporte de polvo por los humos de combustion del horno. A pesar de esto, la concentracion de polvo en los humos de combustion que salen del precalentador se mantiene elevada (aproximadamente 50-100 g/Nm3).

Las etapas de precalentamiento y precalcinacion se realizan, respectivamente, en el precalentador 1 y en el precalcinador 2 (figuras 1A y 1B). La presencia de estas etapas permite que la harina parcialmente calcinada (3040%), que ha sido precalentada a una temperatura de aproximadamente 950°C, sea alimentada en el horno rotatorio 3, con un ahorro de energfa sustancial en la subsiguiente reaccion de clinkerizacion.

La presencia de la etapa de precalentamiento, opcionalmente acompanada por la etapa de precalcinacion, tambien permite utilizar hornos rotatorios de tamano reducido, reduciendo de esta forma las perdidas de calor que se producen en dichos hornos y aumentando la eficacia energetica total del procedimiento de produccion de clinker.

En el precalentador, la harina cruda inicial se lleva gradualmente de la temperatura de 40°C a aproximadamente 950°C. El calentamiento se realiza manteniendo la harina en suspension en un flujo de gases calientes que consisten en los humos de combustion del horno rotatorio y opcionalmente los humos de combustion del precalcinador, explotando la gran superficie de intercambio de calor entre la harina y la fase gaseosa.

En la etapa de precalentamiento, la cantidad de tiempo en el que la fase solida (harina) esta en contacto con la fase gaseosa (humos de combustion del horno rotatorio) es de fundamental importancia. Con el fin de asegurar un tiempo de contacto optimo entre la fase solida y la fase gaseosa, el precalentador en suspension consiste en una serie de ciclones (de 4 a 6) dispuestos uno sobre otro para formar una torre de altura variable incluso de hasta 130-150 m. Dicho precalentador puede definirse como un precalentador de ciclones multietapas. La primera etapa de precalentamiento, que se produce en la parte superior de la torre, puede realizarse en dos ciclones en paralelo para asegurar una mejor eficacia de separacion de la harina y el flujo gaseoso antes de que salga del precalentador.

Con referencia a la figura 1A, en el precalentador de ciclones multietapas 1 los humos de combustion del horno rotatorio 3 y que tienen una temperatura de aproximadamente 900-1.000°C pasan a traves de los ciclones desde la parte inferior hacia la parte superior (de IV a I). La harina cruda inicial se mezcla con los humos de combustion en el precalentador 1, dentro del que se introduce a traves de una entrada 4, dispuesta en la parte superior del precalentador, entre el primer ciclon (I) y el segundo ciclon (II). La harina cruda pasa a traves del precalentador hasta la salida en la parte inferior, transportada de un ciclon al siguiente por el flujo de los humos de combustion. En cada ciclon aproximadamente 80% de la fase solida (harina) se separa de la fase gaseosa (humos de combustion) para a continuacion ser introducida una vez mas en la fase gaseosa que entra en el ciclon inferior. Por otra parte, la fase gaseosa que contiene la fraccion solida restante (aproximadamente 20% de la harina) fluye hacia el siguiente ciclon superior.

En la parte inferior del precalentador 1 se obtiene una harina precalentada que tiene una temperatura de aproximadamente 950°C. Desde la ultima etapa de precalentamiento en el precalentador de ciclones multietapas, la harina se descarga directamente en el horno rotatorio 3 para la subsiguiente reaccion de clinkerizacion.

En las plantas equipadas con un precalcinador 2 (figura 1B), la harina precalentada es alimentada desde el precalentador 1 a una camara de combustion 5 adecuada, equipada con un quemador 6, dentro de la que experimenta un procedimiento de calcinacion parcial. La harina precalcinada deja el precalcinador 2 y es alimentada, junto con los humos de combustion del precalcinador 2, en la ultima etapa (V) del precalentador 1 para a continuacion seguir hacia el horno rotatorio 3. Los humos de combustion del precalcinador 2 fluyen junto con los del horno rotatorio 3 y ascienden el precalentador 1 hasta la salida superior 7, despues del primer ciclon.

El flujo gaseoso que sale a traves de la salida 7 del precalentador, que comprende los humos de combustion del horno rotatorio 3 y, opcionalmente, los del precalcinador 2, tiene una temperatura de aproximadamente 270-360°C.

En las plantas de produccion de clinker segun el estado de la tecnica, antes de ser liberado a la atmosfera, este flujo se usa generalmente en otras etapas en el procedimiento de produccion del cemento (por ejemplo, para la trituracion y el secado de las materias primas o incluso como aire de combustion en el horno rotatorio o en el precalcinador) para recuperar su contenido calonfico.

La preparacion del clinker en una planta de produccion de cemento como la descrita anteriormente genera un volumen enorme de emisiones gaseosas que pueden contaminar potencialmente el medio ambiente.

El flujo gaseoso que sale del precalentador se caracteriza por una elevada concentracion de sustancias contaminantes, en particular oxidos de nitrogeno (NOx) y polvos.

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El NOx precede principalmente de los procesos de combustion que tienen lugar en el horno rotatorio y, opcionalmente, en el precalcinador. Las principales tecnicas usadas actualmente para reducir el NOx en el flujo gaseoso que sale del precalentador son las dos siguientes:

- Reduccion no catalttica selectiva (SNCR) que preve la reaccion del NOx con un agente reductor (por ejemplo, amornaco o urea) en el area de alta temperature del precalentador;

- Reduccion catalttica selectiva (SCR) que preve la reaccion del NOx con NH3 como agente reductor en presencia de un catalizador.

La tecnica de SNCR es eficaz si se usa en un flujo gaseoso que tenga una temperature de 800-900°C y permite reducir la mayor parte del NOx presente.

La aplicacion de la tecnica de SCR, utilizada solo recientemente en el campo de la produccion de energfa electrica y en fase de desarrollo en el campo del cemento, permite obtener rendimientos de reduccion muy altos (por encima de 90%). La tecnica de SCR es eficaz si se usa en un flujo gaseoso que tenga un temperatura entre aproximadamente 300 y 400°C.

Considerando este intervalo de temperatura optimo para la reduccion del NOx, el dispositivo de SCR se instala en las plantas de produccion del clinker inmediatamente posterior al precalentador con respecto a la direccion del flujo de los humos de combustion.

A la salida del precalentador, despues de la etapa del primer ciclon, los humos de combustion estan a una temperatura de aproximadamente 270-360°C y contienen grandes cantidades de NOx (> 1 g/Nm3) y de polvo (50-100 g/Nm3).

Dicha tecnica de reduccion del NOx aplicada a las plantas de produccion de clinker se denomina generalmente en la bibliograffa con el termino “SCR de alto contenido en polvo” ya que la reduccion del NOx se realiza en un efluyente gaseoso sin que se haya eliminado el polvo.

La aplicacion de esta tecnica tiene varios inconvenientes relacionados principalmente con la presencia de grandes cantidades de polvo en los humos de combustion que salen del precalentador. El polvo, que se deposita sobre la superficie del catalizador, disminuye la eficacia del sistema de reduccion SCR, aumentando al mismo tiempo la resistencia al paso del flujo gaseoso y por lo tanto el consumo de energfa unido a su movimiento.

La presencia de polvo en el efluyente gaseoso tratado tambien significa un elevado consumo de energfa asociado con la necesidad de limpiar el catalizador con aire comprimido, asf como la reduccion de la vida util del catalizador debida a la accion abrasiva que el polvo produce sobre la superficie del lecho catalttico. La elevada presencia de polvo esta unida esencialmente a la limitada eficacia de eliminacion del polvo de los ciclones que constituyen el precalentador. Aunque estan disenados para maximizar la eficacia de la separacion, los ciclones solo son capaces de separar eficazmente el polvo mas pesado.

Un segundo inconveniente de la tecnica de SCR de alto contenido en polvo esta representado por el hecho de que en los humos de combustion que salen del precalentador tambien hay cenizas generadas por la combustion en los quemadores del horno rotatorio y del precalcinador de combustibles alternativos como, por ejemplo, harinas de carne. La presencia de cenizas (que contienen fosfatos) hace que el catalizador se envenene y su eficacia en la reduccion del NOx se reduzca consecuentemente.

Algunas veces en los humos hay oxidos de azufre, principalmente en forma de SO2, dependiendo del contenido de azufre de las materias primas utilizadas.

La reduccion del SO2 en estos casos se puede realizar por medio de la inyeccion de compuestos basados en oxido de calcio y/o hidroxido de calcio en los humos de combustion, con la consiguiente formacion de sulfato de calcio, siendo capaz dicho sulfato de calcio de ser ventajosamente reciclado en el procedimiento de produccion de clinker. La eficacia de la reduccion de los oxidos de azufre en fase gaseosa segun la tecnica mencionada anteriormente tambien esta limitada por la presencia en los humos de elevadas concentraciones de polvo, que hacen casi imposible reciclar la cal que no ha reaccionado.

Una alternativa a la tecnica de purificacion de SCR de alto contenido en polvo descrita anteriormente es la tecnica de “SCR de bajo contenido en polvo”. Esta tecnica preve la reduccion del NOx por medio de SCR en los humos de combustion de los que ya se ha eliminado el polvo por medio de filtracion. La filtracion de los humos de combustion reduce esencialmente el contenido en polvo a valores de aproximadamente 5-10 g/Nm3, evitando la obstruccion del catalizador y los consiguientes problemas de control del procedimiento de reduccion catalttica selectiva del NOx.

En las plantas que adoptan la tecnica de SCR de bajo contenido en polvo, la reduccion del NOx se realiza como una tecnica en el punto de descarga, es decir como la ultima etapa de tratamiento de los humos de combustion antes de que sean liberados a la atmosfera.

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Generalmente se considera que la aplicacion en el punto de descarga es la unica v^a posible de usar la tecnica de SCR de bajo contenido en polvo en las plantas de produccion de clinker. Ciertamente, en casi todas estas plantas la tecnica para eliminar polvo de los humos de combustion que se usa es la filtracion en filtros textiles, siendo estos los unicos dispositivos capaces de asegurar los bajos niveles de emision de polvo establecidos por los estandares medioambientales actuales.

Sin embargo, los filtros textiles solo pueden operar en un intervalo de temperaturas limitado. Aunque vana con el tipo de tejido utilizado, la temperatura de operacion nunca supera 250°C. El uso de la tecnica de SCR de bajo contenido en polvo, por lo tanto, requiere la instalacion de sistemas adecuados para reducir la temperatura de los efluyentes gaseosos que deben ser filtrados (por ejemplo, torres de acondicionamiento, intercambiadores de calor, insercion de aire diluyente) con el consiguiente aumento en los costes de inversion para las plantas y en el consumo de energfa global del procedimiento de purificacion de los humos de combustion.

Ademas, como la etapa de reduccion catalftica selectiva, que sigue a la filtracion del polvo, requiere que la temperatura del efluyente gaseoso tratado este en el intervalo de 300-400°C con el fin de realizar la reduccion eficaz del NOx, es necesario calentar los humos de combustion sin polvo antes de alimentarlo en el reductor SCR. Esto significa, por supuesto, un aumento adicional del consumo de energfa del procedimiento de purificacion.

Todos estos inconvenientes han evitado hasta ahora la aplicacion de una tecnica prometedora como la SCR de bajo contenido de polvo en el campo de la purificacion de los humos de combustion de las plantas de produccion de clinker.

El documento JP 53040012 describe un procedimiento para purificar un flujo de gas residual de una planta de produccion de clinker que comprende las siguientes etapas de operacion: a) eliminar polvo a una temperatura de 350°C de un flujo de gas residual que sale de un precalentador con formacion de un flujo de gas residual sin polvo; b) realizar sobre dicho flujo de gas residual sin polvo un tratamiento de reduccion catalftica selectiva del NOx con amoniaco como agente reductor, con formacion de un flujo purificado de gas residual (2-4 g/Nm3); c) el calor que permanece en el gas purificado puede ser usado para secar las materias primas. Adicionalmente se describe un dispositivo para realizar un procedimiento de purificacion de un flujo de gas residual de una planta de produccion de clinker que comprende: i) medios (ciclon) para eliminar polvo a una temperatura de 350°C de un flujo de gas residual que sale de un precalentador con formacion de un flujo de gas residual sin polvo; ii) medios (dispositivo de tipo de lecho fluidizado relleno con pellets catalfticos intercambiables de W, V, Cr, Mo, Fe, Cu, Mn) para realizar un tratamiento de reduccion catalftica selectiva del NOx con amoniaco NH3 como agente reductor en dicho flujo de gas residual sin polvo, con formacion de un flujo purificado de gas residual; iii) opcionalmente, existe una conexion entre el dispositivo de lecho fluidizado y el secador con el fin de permitir la introduccion del gas de residual todavfa caliente a 350°C en los medios de secado de las materias primas; despues de este intercambio de calor entre el gas caliente y las materias primas, el gas residual se descarga a la atmosfera a traves de una chimenea.

El objetivo de la presente invencion es superar los inconvenientes destacados en el estado de la tecnica.

Por lo tanto, un primer objetivo de la presente invencion es un procedimiento para purificar un flujo de humos de combustion de una planta de produccion de clinker que comprende las siguientes etapas de operacion:

a) eliminar polvo a una temperatura comprendida entre 250 y 400°C de un flujo de humos de combustion que sale de un precalentador en suspension con formacion de un flujo de humos de combustion sin polvo;

b) realizar en dicho flujo de humos de combustion sin polvo un tratamiento de reduccion catalftica selectiva del NOx con agente reductor, con formacion de un flujo purificado de humos de combustion;

c) someter el flujo purificado de humos de combustion a tratamientos de eliminacion de contaminantes adicionales y/o a recuperacion del calor,

donde la etapa c) comprende un tratamiento de disminucion de los oxidos de azufre presentes en el flujo purificado de humos combustion, en particular SO2, preferiblemente por medio de inyeccion en dicho flujo purificado de humos de combustion de compuestos basados en oxido de calcio y/o hidroxido de calcio y/o una recuperacion del calor del flujo purificado de humos de combustion por medio de al menos un intercambiador de calor y/o una torre de acondicionamiento.

Un segundo objetivo de la presente invencion es un dispositivo para realizar un procedimiento de purificacion de un flujo de humos de combustion de una planta de produccion de clinker que comprende:

i. medios para eliminar polvo a una temperatura comprendida entre 300 y 400°C de un flujo de humos de combustion que sale de un precalentador en suspension con formacion de un flujo de humos de combustion sin polvo,

ii. medios para realizar un tratamiento de reduccion catalftica selectiva del NOx con un agente reductor en un flujo de humos de combustion sin polvo, con formacion de un flujo purificado de humos de combustion, estando conectados dichos medios para realizar dicho tratamiento a los medios de eliminacion de polvo del

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que reciben un flujo de humos de combustion sin polvo, y comprendiendo ademas medios para eliminar contaminantes adicionales de un flujo purificado de humos de combustion y/o medios para recuperar su calor, donde los medios para eliminar contaminantes adicionales de un flujo purificado de humos de combustion comprenden un dispositivo de disminucion del oxido de azufre, en particular SO2, preferiblemente un dispositivo para la inyeccion en dichos humos de compuestos basados en oxido de calcio y/o hidroxido de calcio y los medios para recuperar el calor contenido en un flujo purificado de humos de combustion comprenden un intercambiador de calor y/o una torre de acondicionamiento.

Para los objetivos de la presente invencion, por el termino “humos de combustion” se entiende el flujo gaseoso usado dentro de un precalentador en suspension para precalentar la harina cruda, comprendiendo dicho flujo gaseoso los humos de combustion que salen de un horno de calcinacion del clinker y, opcionalmente, los humos de combustion que salen de un precalcinador, si esta presente.

Un modo de realizacion preferido del procedimiento y el dispositivo segun la presente invencion se representa esquematicamente en la figura 2 adjunta.

En la figura 2 tambien las lmeas continuas indican el flujo del material solido, las lmeas discontinuas indican los flujos de corrientes gaseosas, mientras que los numerales romanos indican los ciclones del precalentador en suspension.

En el modo de realizacion del procedimiento ilustrado en la figura 2, un flujo de humos de combustion 11, de un horno rotatorio 8, fluye desde la parte inferior hacia la parte superior en un precalentador de ciclones multietapas 9 hasta una salida 12 dispuesta en la parte superior del precalentador 9.

La harina cruda inicial 13 se introduce en el precalentador 9 a traves de una entrada 18 dispuesta entre el primer ciclon (I) y el segundo ciclon (II). En el precalentador 9, la harina cruda 13 se mezcla con los humos de combustion 11 permaneciendo en suspension en la fase gaseosa y, al mismo tiempo, calentandose. La harina cruda 13 pasa a traves del precalentador 9 desde la parte superior hacia la parte inferior, en la direccion opuesta con respecto al flujo ascendente del flujo de humos de combustion 11. Al final del precalentamiento, la harina cruda precalentada 14, que esta a una temperatura de aproximadamente 950°C, se descarga desde la parte inferior del precalentador 9 en el horno rotatorio 8 en el que se somete a la subsiguiente reaccion de clinkerizacion.

El flujo de los humos de combustion 11 que sale por la salida 12 del precalentador 9 se alimenta en la etapa a) del procedimiento segun la presente invencion. En la etapa a), el flujo 11 se somete a la eliminacion del polvo a una temperatura entre 250 y 400°C, preferiblemente entre 270 y 360°C. Estos intervalos de temperatura son los que se encuentran generalmente para un flujo de humos de combustion que salen de la parte superior de un precalentador en suspension de ciclones de 4-6 etapas.

En el modo de realizacion ilustrado en la figura 2, la eliminacion del polvo del flujo de humos de combustion 11 que sale del precalentador 9 se realiza con la tecnica de precipitacion electrostatica. Para este objetivo, el dispositivo segun la presente invencion comprende un electrofiltro 10. El electrofiltro 10 permite que el flujo de humos de combustion 11 a una temperatura elevada (250-400°C) sea liberado del polvo, evitando de esta forma las operaciones de enfriamiento del flujo gaseoso que son, sin embargo, esenciales en el caso de la filtracion con filtros textiles.

Para los objetivos de la presente invencion, en lugar de precipitacion electrostatica, es posible usar cualquier otra tecnica de filtracion que sea adecuada para eliminar polvo de los humos de combustion que salen del precalentador a las mismas temperaturas de operacion que un electrofiltro.

En la etapa a) del procedimiento segun la presente invencion, se forman un flujo de humos de combustion sin polvo 15 y un residuo de polvo 16 que comprende esencialmente la harina cruda parcialmente precalentada. La harina cruda asf recuperada puede ser reciclada en el procedimiento de produccion de clinker, por ejemplo, introduciendola una vez mas en el precalentador 9 a traves de la entrada 18.

Independientemente de los medios usados para realizar la etapa a), la eliminacion del polvo del flujo de humos de combustion 11 en la etapa a) reduce la concentracion de polvo en el flujo de humos de combustion sin polvo 15 hasta un valor por debajo de 15 g/Nm3, mas preferiblemente por debajo de 10 g/Nm3, incluso mas preferiblemente por debajo de 5 g/Nm3.

En la etapa subsiguiente b) del procedimiento segun la presente invencion, se realiza un tratamiento de reduccion catalttica selectiva (SCR) sobre el flujo de humos de combustion sin polvo 15 por medio de agentes reductores (por ejemplo, amomaco). El tratamiento de SCR se puede realizar por medio de un dispositivo de reduccion catalftica selectiva adecuado (dispositivo de SCR 20 en la figura 2), segun los metodos conocidos en el estado de la tecnica. El agente reductor puede ser alimentado en el flujo gaseoso dentro del dispositivo de SCR. Alternativamente, el amoniaco posiblemente presente en el mismo flujo de humos de combustion sometido al tratamiento de SCR puede ser utilizado como agente reductor. Este amoniaco procede del tratamiento termico de las materias primas alimentadas en el precalentador y es transportado por los humos de combustion a traves del electrofiltro hasta el

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catalizador del dispositivo de SCR. Si la cantidad de amoniaco que procede de las materias primas no es suficiente, es posible alimentar una cantidad adicional de amoniaco u otro agente reductor en el flujo gaseoso.

Durante el tratamiento de SCR de la etapa b), el NOx se convierte en N2 y vapor. Desde el reductor 20 al final de la etapa b), sale un flujo purificado de humos de combustion 17, esencialmente libre de polvo y de NOx.

El procedimiento segun la presente invencion tambien comprende una etapa adicional c) que consiste en someter al flujo purificado de humos de combustion 17 que sale del reductor SCR 20 a uno o mas tratamientos para eliminar contaminantes adicionales y/o a una recuperacion de calor.

Para este objetivo, el dispositivo objetivo de la presente invencion preve la presencia de medios de tratamiento adecuados para purificar los contaminantes y/o medios de recuperacion de calor.

Un primer tratamiento de purificacion al que es posible someter al flujo purificado de humos de combustion 17 es un procedimiento de reduccion de los oxidos de azufre (desulfuracion), en particular para reducir el SO2. Preferiblemente, este procedimiento preve la inyeccion de compuestos basados en oxido de calcio y/o hidroxido de calcio en el flujo de humos de combustion purificados 17, por medio de un dispositivo de inyeccion adecuado. El procedimiento de desulfuracion mencionado anteriormente (no mostrado en la figura 2), puede ser realizado sin distincion antes o despues de haber sometido al flujo purificado de humos de combustion 17 a una etapa de recuperacion de calor.

Con el fin de recuperar el calor del flujo de humos de combustion que sale del reductor SCR 20, el flujo 17 puede ser alimentado en otras etapas del procedimiento de produccion de clinker o, de forma mas general, en otras etapas del procedimiento de produccion de cemento (por ejemplo, en la trituracion y secado de las materias primas o incluso como aire de combustion en el horno rotatorio y/o en el precalcinador).

Alternativamente, el calor residual de los humos de combustion purificados 17 se puede recuperar usando medios de recuperacion de calor adecuados. Para este objetivo, el dispositivo segun la presente invencion puede comprender, por ejemplo, un intercambiador de calor del tipo aire/aire, aire/aceite diatermico, aire/vapor de agua o incluso una torre de acondicionamiento operada por agua (torre de acondicionamiento 18 en la figura 2).

El procedimiento segun la presente invencion tambien puede ser aplicado en plantas de produccion de clinker equipadas con un precalcinador. En este caso, los humos de combustion del horno rotatorio se alimentan en el precalcinador y de aqrn, junto con los humos de combustion del precalcinador, en el precalentador en suspension 9.

El procedimiento y el dispositivo segun la presente invencion pueden ser aplicados tanto a plantas de produccion de clinker existentes como a nuevas plantas.

El procedimiento segun la presente invencion y el dispositivo relacionado tienen varias ventajas con respecto a los procedimientos y dispositivos conocidos en el estado de la tecnica.

En primer lugar, el procedimiento segun la presente invencion hace posible aplicar efectivamente la tecnica de SCR de bajo contenido en polvo para purificar los humos de combustion de un procedimiento de produccion de clinker, evitando los inconvenientes senalados en el estado de la tecnica.

La planta y el procedimiento segun la presente invencion, realizando la eliminacion a alta temperatura del polvo de los humos de combustion que salen del precalentador, permite que un efluyente gaseoso sin polvo sea sometido al tratamiento subsiguiente de purificacion del NOx y, opcionalmente de otros contaminantes, con una serie de ventajas importantes.

El bajo contenido en polvo en los humos de combustion sometidos al tratamiento de reduccion catalftica selectiva del NOx hace posible:

- obtener eficacias elevadas de la reduccion del NOx y al mismo tiempo mejorar la fiabilidad y la continuidad de operacion del reductor SCR;

- disminuir las intervenciones de mantenimiento del sistema de SCR debidas a la obstruccion del catalizador, envenenamiento, etc.;

- reducir la ocurrencia de perdida de carga del flujo de humos de combustion que pasa a traves del catalizador y, por lo tanto, el consumo de energfa relacionado con su movimiento;

- reducir esencialmente el consumo de aire comprimido necesario para limpiar el catalizador;

- aumentar la vida util del catalizador despues de la accion abrasiva reducida del polvo;

- utilizar un catalizador de menor tamano, con la consiguiente disminucion del tamano y costes del sistema de SCR;

- reducir esencialmente los problemas tfpicos de ensuciamiento de los intercambiadores de calor, en el caso en el que se utilicen estos dispositivos para recuperar la energfa termica residual de los humos de combustion que salen del tratamiento de SCR.

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Ademas, en caso de que se usen combustibles alternativos en el procedimiento de produccion de clmker, el electrofiltro asegura la reduccion de las posibles cenizas producidas (que generalmente contienen fosfatos) que pueden hacer que el catalizador se envenene. Una ventaja adicional de la presente invencion es, por lo tanto, hacer que el uso de la tecnologfa de SCR sea compatible con el uso de cualquier tipo de combustibles alternativos.

El siguiente modo de realizacion ejemplo se proporciona unicamente con el objetivo de ilustrar la presente invencion y no debena ser considerado como lfmite del alcance de la proteccion definida por las reivindicaciones adjuntas.

Ejemplo 1

Se evaluo un dispositivo segun la presente invencion que comprende un precalentador en suspension de ciclones con 4 etapas, un electrofiltro y un sistema de reduccion del NOx.

Se sometio a un flujo de humos de combustion de un precalentador en suspension, y que tema una temperatura de 350°C y una concentracion de polvo de aproximadamente 70 g/Nm3, a la eliminacion de polvo en un electrofiltro que operaba a la misma temperatura. El flujo de humos de combustion sin polvo a la salida del electrofiltro tema una concentracion de polvo de aproximadamente 5 g/Nm3.

Los humos de combustion purificados que salfan del electrofiltro se sometieron a un tratamiento de reduccion catalftica selectiva en un dispositivo de SCR. La reduccion catalftica selectiva se realizo a una temperatura de aproximadamente 320°C, en presencia de NH3 como agente reductor (100-150 mg/Nm3, valor que se refiere a los humos anhidros y a 10% en volumen de O2). El amoniaco estaba presente en los humos de combustion, ya que procede de las materias primas.

Los humos de combustion purificados que saftan del electrofiltro y se alimentaron en el dispositivo de SCR teman una concentracion de polvo (harina) de aproximadamente 5 g/Nm3 y una temperatura de aproximadamente 350°C. En los humos de combustion tambien habfa una elevada concentracion de SO2 (100-200 mg/Nm3, valor que se refiere a los humos anhidros y a 10% en volumen de O2).

En el ensayo de la eficacia de la reduccion del NOx, se evaluaron el consumo de energfa electrica para la limpieza con aire comprimido del catalizador, las perdidas de carga producidas por la obstruccion del catalizador, cuanto duraba el catalizador y la ocurrencia de problemas de operacion del horno rotatorio.

Los resultados obtenidos en el ensayo del dispositivo mencionado anteriormente (indicado en la tabla 1 como “dispositivo de la presente invencion”) se muestran en la tabla 1 siguiente junto con los datos relativos a un tratamiento de SCR de los humos de combustion de una planta de produccion de clinker de tipo convencional (indicado en la tabla 1 como “dispositivo convencional”).

En el dispositivo convencional, los humos de combustion sometidos al tratamiento de SCR proveman de un precalentador en suspension de ciclones con 5 etapas y teman una temperatura de aproximadamente 310°C. La concentracion de polvo en los humos tratados en el sistema de SCR era mayor de 70 g/Nm3. En los humos de combustion del dispositivo convencional tambien habfa pequenas concentraciones de NH3 y SO2 procedentes de las materias primas. Entonces se anadio NH3 adicional al flujo gaseoso tratado para realizar el procedimiento de SCR en condiciones tan cercanas como fuera posible a las del dispositivo segun la presente invencion.

Tabla 1

Parametro: Unidad Dispositivo de la presente invencion Dispositivo convencional

Temperatura: °C 320 310

Eficacia de la reduccion del NOx: % 99 > 90

Sistema de limpieza: k^Vh/tclmker 0,2 (discontinuo) 2 (continuo)

Vida del catalizador: > 5 anos 3-5 anos

Interrupciones de operacion del horno rotatorio: Ninguna Frecuente

Perdidas de carga: Como previsto Aumentando progresivamente debido a la obstruccion del lecho catalftico

Los resultados de la tabla 1 demuestran como el dispositivo y el procedimiento objeto de la presente invencion permiten que la eficacia del sistema de tratamiento de SCR tambien sea mejorada con respecto a un tratamiento analogo incluido en una planta de produccion de clinker convencional.

Los resultados tambien muestran como el dispositivo de la presente invencion se caracteriza por una regularidad de operacion excelente y por un bajo consumo de energfa asociado con la limpieza del catalizador.

Finalmente, merece la pena senalar que una modesta eliminacion del polvo de los humos de combustion por medio de un electrofiltro (hasta concentraciones del orden de un gramo) es suficiente para obtener un aumento sustancial 5 en la eficacia del dispositivo de SCR.

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REIVINDICACIONES

1. - Procedimiento para purificar un flujo de humos de combustion de una planta de produccion de clmker que comprende las siguientes etapas de operacion:

a) eliminar polvo a una temperature comprendida entre 250 y 400°C de un flujo de humos de combustion que sale de un precalentador en suspension con formacion de un flujo de humos de combustion sin polvo;

b) realizar sobre dicho flujo de humos de combustion sin polvo un tratamiento de reduccion catalttica selectiva del NOx con un agente reductor, con formacion de un flujo purificado de humos de combustion;

c) someter el flujo purificado de humos de combustion a tratamientos de eliminacion de contaminantes adicionales y/o a recuperacion del calor,

donde la etapa c) comprende un tratamiento de disminucion de los oxidos de azufre presentes en el flujo purificado de humos de combustion, en particular SO2, preferiblemente por medio de inyeccion en dicho flujo purificado de humos de combustion de compuestos basados en oxido de calcio y/o hidroxido de calcio y/o una recuperacion del calor del flujo purificado de humos de combustion por medio de menos un intercambiador de calor y/o una torre de acondicionamiento.
2. - Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que la etapa a) se realiza a una temperatura comprendida en el intervalo de 270-360°C.
3. - Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, en el que la eliminacion de polvo en la etapa a) reduce la concentracion de polvo en el flujo de humos de combustion sin polvo hasta un valor inferior a 15 g/Nm3, preferiblemente inferior a 10 g/Nm3, todavfa mas preferiblemente inferior a 5 g/Nm3.
4. - Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones previas, en el que la eliminacion de polvo en la etapa a) se realiza por medio de precipitacion electrostatica.
5. - Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones previas, en el que el agente reductor en el tratamiento de reduccion catalttica selectiva es el amoniaco.
6. - Dispositivo para realizar un procedimiento de purificacion de un flujo de humos de combustion de una planta de produccion de clinker que comprende:

i. medios para eliminar polvo a una temperatura comprendida entre 250 y 400°C de un flujo de humos de combustion que sale de un precalentador en suspension con formacion de un flujo de humos de combustion sin polvo;

ii. medios para realizar un tratamiento de reduccion catalftica selectiva del NOx con un agente reductor en un flujo de humos de combustion sin polvo, con formacion de un flujo purificado de humos de combustion, estando conectados dichos medios para realizar dicho tratamiento con los medios de eliminacion de polvo de los que reciben un flujo de humos de combustion sin polvo, y en el que comprende ademas medios para eliminar contaminantes adicionales de un flujo purificado de humos de combustion y/o medios para recuperar su calor, donde los medios para eliminar contaminantes adicionales de un flujo purificado de humos de combustion comprenden un dispositivo para disminuir el oxido de azufre, en particular SO2, preferiblemente un dispositivo para la inyeccion en dichos humos de compuestos basados en oxido de calcio y/o hidroxido de calcio y los medios para recuperar el calor contenido en un flujo purificado de humos de combustion comprenden un intercambiador de calor y/o una torre de acondicionamiento.
7. - Dispositivo segun la reivindicacion 6, en el que los medios para eliminacion de polvo comprenden un precipitador

electrostatico.