MX2007004788A

MX2007004788A - Planta y metodo de calcinacion.

Info

Publication number: MX2007004788A
Application number: MX2007004788A
Authority: MX
Inventors: Michael A Jones
Original assignee: Pneumatic Proc Technologies In
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2007-07-20
Also published as: CA2580085A1; WO2006047037A2; US7264781B2; EP1853864A2; WO2006047037A3; CA2580085C; US20060088455A1; EP1853864A4

Abstract

Un material particulado a ser calcinado se acondiciona y a continuacion se introduce en una corriente de gases de chimenea que transportan el material a lo largo de un conducto de secado inclinado (26) mientras se seca el material; el material seco se introduce a continuacion en la misma corriente de gases de chimenea corriente arriba del conducto de secado (26), y los gases de chimenea transportan el material seco a la largo de un conducto de precalentamiento inclinado (38), mientras se precalienta el material; el material precalentado se alimenta de manera tangencial en el extremo inferior de un reactor de calcinacion vertical (56) y el producto calcinado se extraer de manera tangencial del extremo superior del reactor (56); los gases de chimenea utilizados para el secado y el precalentamiento se producen en el reactor de calcinacion (56) y se enfrian durante el secado y el precalentamiento.

Description

PLANTA Y MÉTODO DE CALCINACIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con el tratamiento térmico de un material.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La calcinación es una forma de tratamiento térmico en el cual un material se somete a un cambio químico. El material particulado se calcina típicamente arrastrando el material en un medio gaseoso y calentando el material. Este procedimiento, conocido como calcinación instantánea, se lleva a cabo de diferentes maneras dependiendo de las características específicas de la calcinación del material que se calcina. Casi todos los métodos de calcinación instantánea involucran las tres operaciones del preacondicionamiento, calcinación y enfriamiento. El preacondicionamíento puede incluir los pasos de reducir el tamaño de la partícula, cribar y secar, y el propósito del preacondicionamiento es producir una sustancia uniforme, que fluye libremente para la operación de calcinación. La calcinación puede realizarse utilizando equipo de varios diseños y, después de la calcinación, el producto calcinado se separa del medio gaseoso en el cual tuvo lugar la calcinación. El producto calcinado se enfría a continuación y se deposita en un recipiente de almacenamiento. Un método y una planta de calcinación se describen, por ejemplo, en la Patente de E.U.A. No. 5,975,892, BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un aspecto de la invención reside en una planta para el tratamiento térmico del material. Una modalidad de la planta para el tratamiento térmico comprende medios que definen al menos una zona de tratamiento térmico alargada para someter el material a un tratamiento térmico, y tal zona de tratamiento tiene un extremo de entrada y un extremo de salida que están separados uno del otro longitudinalmente de la zona de tratamiento. Esta modalidad de la planta comprende además medios para introducir el material en el extremo de entrada de manera sustancialmente tangencial a la zona de tratamiento, y los medios para extraer el material del extremo de salida, de manera sustancialmente tangencial a la zona de tratamiento. La presente modalidad de la planta puede comprender además medios para someter el material a la calcinación en la zona de tratamiento. La modalidad actual de la planta también puede incluir medios que definen una zona de tratamiento alargada adicional, para someter el material a tratamiento, y la zona de tratamiento adicional puede tener un extremo de entrada adicional y un extremo de salida adicional, que están separados uno del otro longitudinalmente a la zona de tratamiento adicional. La modalidad de la planta bajo consideración en la presente, comprende medios para introducir el material en el extremo de entrada adicional de manera sustancialmente tangencial a la zona de tratamiento adicional, y medios para extraer el material del extremo de salida adicional, sustancialmente tangencial a la zona de tratamiento adicional. La presente modalidad de la planta puede comprender además, al menos una unidad elevada de tratamiento, para someter el material a tratamiento, al menos una unidad de elevación para elevar el material a la unidad elevada de tratamiento, y medios que definen una trayectoria para el material de la unidad elevada de tratamiento a la zona de tratamiento térmico. La unidad elevada de tratamiento puede estar inclinada. La modalidad presente de la planta, puede incluir además una unidad elevada de tratamiento adicional, para someter el material a tratamiento, una unidad de elevación adicional para elevar el material a la unidad elevada de tratamiento adicional, y medios que definen una trayectoria para el material de la unidad elevada de tratamiento adicional a la unidad de elevación mencionada primero. Las unidades elevadas de tratamiento, se ubican de manera ventajosa al mismo nivel. La modalidad de la planta bajo consideración, también puede incluir medios de generación para generar una corriente de fluido que tiene una temperatura menor que aquélla en la zona de tratamiento térmico, y de medios para descargar el material de la zona de tratamiento térmico hacia la corriente de fluido para el transporte y enfriamiento por el fluido. La modalidad actual de la planta, puede comprender además una unidad de combustión para calentar la zona de tratamiento térmico, y medios para separar el material descargado en la corriente de fluido mencionada anteriormente, del fluido. Los medios para la generación pueden arreglarse para transportar un fluido separado de los medios de separación a la unidad de la combustión, para utilizarse por la unidad de la combustión. El fluido separado puede llegar la unidad de combustión en una condición precalentada, puesto que el material descargado de la zona de tratamiento térmico en la corriente de fluido, eleva la temperatura del fluido. Al menos una porción de la zona de tratamiento térmico puede constituir una parte común de una primera trayectoria de flujo para el material y de una segunda trayectoria de flujo para el fluido empleado en el tratamiento del material. La primera trayectoria de flujo y la segunda trayectoria de flujo pueden también tener partes no comunes, y la presente modalidad de la planta puede comprender en la presente medios para transportar el material y el fluido a lo largo de las trayectorias de flujo, de manera que el movimiento del material y del fluido es paralelo en la parte común de las trayectorias de flujo. Las trayectorias de flujo pueden comprender una parte común adicional, y los medios de transporte pueden diseñarse entonces de manera que el movimiento del material y del fluido es paralelo en la parte común adicional de las trayectorias de flujo. La presente modalidad de la planta, puede incluir además una unidad de calentamiento para calentar la zona de tratamiento térmico, una abertura de la cámara hacia la zona de tratamiento térmico para recibir el material rechazado de la zona de tratamiento térmico, y medios para descargar el material rechazado de la cámara durante la operación de la unidad de calentamiento. Los medios de descarga pueden diseñarse para ser operativos sustancialmente de manera continua durante la operación de la unidad de calentamiento. Otra modalidad de la planta de tratamiento térmico comprende medios que definen al menos una zona de tratamiento térmico para someter el material a un tratamiento térmico, al menos una unidad elevada de tratamiento para someter el material a tratamiento, al menos una unidad de elevación para elevar el material a la unidad elevada de tratamiento, y medios para dirigir el material de la unidad elevada de tratamiento a la zona de tratamiento térmico. La unidad elevada de tratamiento, está inclinada de manera ventajosa. La presente modalidad de la planta puede comprender una unidad elevada de tratamiento adicional, para someter el material a tratamiento, una unidad de elevación adicional para elevar el material a la unidad elevada de tratamiento adicional, y medios para dirigir el material de la unidad elevada de tratamiento adicional a la unidad de elevación mencionada primero.

Las unidades de tratamiento elevadas en la presente modalidad de la planta, están arregladas de manera favorable al mismo nivel. Una modalidad adicional de la planta de tratamiento térmico comprende medios que definen al menos una zona de tratamiento térmico para someter al material a un tratamiento térmico, medios de generación para generar una corriente de fluido que tiene una temperatura inferior que aquélla en la zona de tratamiento térmico, y medios para descargar el material de la zona de tratamiento térmico en la corriente de fluido para el transporte y enfriamiento por el fluido. La modalidad actual de la planta, puede incluir una unidad de combustión para calentar la zona de tratamiento térmico, y medios para separar el material descargado en la corriente del fluido del fluido. Los medios de generación pueden arreglarse en la presente para transportar el fluido separado de los medios de separación a la unidad de combustión para utilizarse por la unidad de combustión. Como antes, el fluido separado puede llegar la unidad de combustión en una condición precalentada, puesto que el material descargado de la zona de tratamiento térmico en la corriente de fluido eleva la temperatura del fluido. Unas modalidad adicional de la planta de tratamiento térmico comprende medios que definen al menos una zona de tratamiento térmico, para someter el material a un tratamiento térmico, y al menos una porción de esta zona de tratamiento térmico constituye una parte común de una primera trayectoria de flujo para el material y de una segunda trayectoria de flujo para el fluido empleado en el tratamiento del material. La primera trayectoria de flujo y la segunda trayectoria de flujo también tienen partes no comunes, y esta modalidad de la planta también comprende medios para transportar el material y el fluido a lo largo de las trayectorias de flujo, de manera que el movimiento del material y los fluidos es paralelo en la parte común de las trayectorias de flujo. Las trayectorias de flujo pueden incluir una parte común adicional y los medios de transporte pueden diseñarse entonces de manera que el movimiento del material y del fluido es paralelo en la parte común adicional de las trayectorias de flujo. Aún otra modalidad de la planta de tratamiento térmico comprende medios que definen al menos una zona de tratamiento térmico para someter el material a un tratamiento térmico, y una unidad de calentamiento para la zona de tratamiento. Una cámara se abre a la zona de tratamiento térmico para recibir el material rechazado de la zona de tratamiento, y la presente modalidad de la planta comprende además medios de descarga para descargar el material rechazado de la cámara durante la operación de la unidad de calentamiento. Los medios de descarga pueden diseñarse para ser operativos de manera sustancialmente continua durante la operación de la unidad de calentamiento. Diferentes modalidades de la planta de tratamiento térmico pueden utilizarse en combinación unas con otras.

Otro aspecto de la invención reside en un método para el tratamiento térmico del material. Una modalidad del método de tratamiento térmico comprende los pasos de transportar el material a través de al menos de una porción de una zona de tratamiento térmico alargada, a lo largo de una trayectoria de flujo sustancialmente ciclónico y de someter el material a un tratamiento térmico en la zona de tratamiento. El paso de transporte incluye admitir el material en la zona de tratamiento térmico, de manera sustancialmente tangencial a la zona de tratamiento, en una primera ubicación de la zona de tratamiento, y extraer el material a la zona de tratamiento, de manera sustancialmente tangencial a la zona de tratamiento, en una segunda ubicación de la zona de tratamiento, que está separada longitudinalmente de la primera ubicación. El tratamiento térmico puede involucrar la calcinación del material, el secado del material o el precalentamiento del material. Otra modalidad del método de tratamiento térmico comprende los pasos de someter el material a un tratamiento térmico en una zona de tratamiento térmico, descargar el material de la zona de tratamiento en una corriente de fluido y transportar el material en el fluido, mientras se enfría el material en el fluido. Esta modalidad del método puede comprender además los pasos de separar el material del fluido y calentar la zona de tratamiento térmico mediante combustión, utilizando al menos una porción del fluido separado. El fluido separado puede llegar a la zona de tratamiento térmico en una condición precalentada, puesto que el material descargado de la zona de tratamiento térmico en la corriente de fluido calienta el fluido. Una modalidad adicional del método de tratamiento térmico comprende los pasos de elevar el material al menos a una zona elevada de tratamiento, someter el material a un tratamiento en la zona elevada de tratamiento, transportar el material de la zona elevada de tratamiento a otra zona de tratamiento, y someter el material a un tratamiento en la última zona de tratamiento. Al menos uno de los tratamientos es un tratamiento térmico. La presente modalidad del método de tratamiento térmico puede comprender además los pasos de elevar el material a una zona elevada de tratamiento adicional, someter el material a un tratamiento en la zona elevada de tratamiento adicional, y transportar el material de la zona elevada de tratamiento adicional a la zona elevada de tratamiento mencionada primero. El material se eleva de manera ventajosa a sustancialmente el mismo nivel en cada uno de los pasos de elevación. Esta modalidad del método de tratamiento térmico puede comprender además, el paso de transportar el material a lo largo al menos de una porción de una zona elevada de tratamiento, a lo largo de una trayectoria inclinada. Una modalidad adicional del método de tratamiento térmico comprende los pasos de transportar el material a lo largo de una primera trayectoria, someter el material a un tratamiento térmico en la primera trayectoria y transportar un medio gaseoso a lo largo de una segunda trayectoria. La primera trayectoria y la segunda trayectoria tienen una zona común, así como zonas no comunes y los pasos de transporte se realizan de tal manera que el desplazamiento del material y el medio gaseoso es paralelo en la zona común. El tratamiento térmico puede realizarse en la zona común. La primera trayectoria y la segunda trayectoria pueden incluir una zona común adicional y los pasos de transporte pueden realizarse entonces, de manera que el desplazamiento del material y el medio gaseoso es paralelo en la zona común adicional. Otra modalidad del método de tratamiento térmico comprende los pasos de calentar una zona de tratamiento, someter el material a un tratamiento térmico en la zona de tratamiento, depositar el material rechazado de la zona de tratamiento en un espacio que se abre en la zona de tratamiento y descargar el material rechazado del espacio durante el paso de calentamiento. El paso de descarga puede realizarse de manera sustancialmente continua durante el paso del calentamiento. Diferentes modalidades del método de tratamiento térmico pueden combinarse unas con otras. Las características y ventajas adicionales de la invención aparecerán de la siguiente descripción detallada de ciertas encarnaciones preferidas, cuando se lee en conjunto con los dibujos acompañantes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 ilustra de manera esquemática una planta de calcinación que está diseñada de acuerdo con la invención, y que ¡ncluye una modalidad de un secador y un precalentador, así como una modalidad de una fuente de calor para un reactor de calcinación que forma parte de la planta de calcinación. La Figura 2 es una vista inferior del reactor de calcinación de la Figura 1. La Figura 3 es una vista superior del reactor de calcinación de la Figura 2. La Figura 4 es una vista en elevación de otra modalidad de un secador o de un precalentador, para utilizarse en una planta de calcinación de acuerdo con la invención. La Figura 5 es una vista en la dirección de la flecha V en la Figura 4. La Figura 6 es una vista en la dirección de la flecha VI en la Figura 4. La Figura 7 es una vista lateral esquemática fragmentada de otra modalidad de una fuente de calor para el reactor de calcinación de la Figura 1.

DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Refiriéndose a la Figura 1 , el número 10 identifica una planta que está diseñada para el tratamiento térmico de un material, y se construye de acuerdo con la invención. La planta 10, que en la presente se supone que es un calcinador instantáneo, está particularmente bien adaptada para el tratamiento térmico del material en forma particulada o que puede fluir. El calcinador 10 comprende una tolva de alimentación o almacenamiento 12 que contiene la alimentación para el calcinador 10, y la alimentación cruda comprende aquí un material particulado finamente dividido en forma seca o forma húmeda, por ejemplo, en la forma de una torta húmeda. La tolva de alimentación 12 se arregla para descargar el material particulado en un alimentador 14, que puede ser de diferentes tipos, dependiendo del contenido de humedad del material particulado. Se ha encontrado que un transportador de banda sujeto con abrazaderas maneja bien tanto el material seco como el material de la torta húmeda, y se supone que el alimentador 14 es tal transportador. El transportador 14 dosifica el material particulado en un mezclador de amasadora o un mezclador de alta intensidad 16, en donde el material particulado se preacondiciona. Del mezclador 16, el material particulado se descarga en una criba vibratoria o de despeluzamiento 18 para retirar los objetos extraños y el material sobredimensionado. El material particulado se desplaza a continuación a un transportador de tornillo 20, que transporta el material particulado a una esclusa neumática giratoria 22 localizada en el extremo inferior o de entrada de un elevador de cangilones hermético al aire o unidad de elevación 24. El extremo superior o de salida del elevador de cangilones 24 se arregla para descargar el material particulado en un secador instantáneo o la unidad de tratamiento 26 alargada y elevada, que define una zona de secado o tratamiento instantáneo alargada y elevada. El secador 26 y su zona de secado son rectos, y el secador 26 puede, por ejemplo, estar en la forma de un conducto. El secador 26 se ahúsa o inclina y tiene un extremo inferior 26a y un extremo superior 26b. El extremo inferior 26a, que sirve como la salida para el material particulado, está conectado con un ciclón o una unidad de separación 28. Como se discutirá a continuación, el ciclón 28 funciona para separar el material particulado del fluido, típicamente un medio gaseoso que incluye una mezcla de gases de combustión y de reacción, referidos como los gases de chimenea, que transportan el material particulado a lo largo del secador 26. Los gases de chimenea salen del ciclón 28 a través del extremo superior del mismo, mientras que el material particulado sale del ciclón 28 a través del extremo inferior del mismo. Una esclusa neumática giratoria 30 localizada en el extremo inferior del ciclón 28, controla la descarga del material particulado del ciclón 28. El material particulado que sale del ciclón 28 vía la esclusa neumática giratoria 30 se deposita en un transportador de tornillo 32, que transporta el material particulado a una esclusa neumática giratoria 34 situada en el extremo inferior o de entrada de un elevador de cangilones hermético al aire o unidad de elevación 36. El extremo superior o de salida del elevador de cangilones 36 está arreglado para descargar el material particulado en un precalentador instantáneo o unidad de tratamiento 38, alargada y elevada que define una zona de precalentamiento instantáneo o tratamiento alargada y elevada. El precalentador 38 y su zona de precalentamiento son rectos, y el precalentador 38 puede, por ejemplo, estar en la forma de un conducto. El precalentador 38 está ahusado o inclinado y tiene un extremo inferior 38a y un extremo superior 38b. El extremo inferior 38a, que sirve como una salida para el material particulado, está conectado a un ciclón o unidad de separación 40. El secador 26 y el precalentador 38 están colocados lado a lado y se localizan en, o al menos aproximadamente en, la misma altura o nivel.

En la modalidad ilustrada, el extremo inferior 26a del secador 26 y el extremo inferior 38a del precalentador 38, están situados al mismo nivel, mientras que el extremo superior 26b del secador 26 y el extremo superior 38b del precalentador 38 están situados de igual manera en el mismo nivel. Como se expone a continuación, el ciclón 40 funciona para separar el material particulado del fluido, típicamente un medio gaseoso que incluye una mezcla de gases de combustión y de reacción, referidos como los gases de chimenea, que transportan el material particulado a lo largo del precalentador 38. Los gases de chimenea salen del ciclón 40 a través del extremo superior del mismo, mientras que el material particulado sale del ciclón 40 a través del extremo inferior del mismo. El extremo superior del ciclón 40 se abre al extremo superior 26b del secador 26, y los gases de chimenea que entran al secador 26 del ciclón 40, arrastran el material particulado descargado en el secador 26 mediante el elevador de cangilones 24, y transportan el material particulado a lo largo del secador 26. El material particulado que sale del ciclón 40 entra a una charola de carga de flujo másico 42. Un transportador de tornillo con velocidad variable, progresiva, calibrado 44, se coloca en el fondo de la charola de carga 42 y al menos una porción del material particulado en la charola de carga 42 se descarga en el transportador de tornillo calibrado 44. El material particulado depositado en el transportador de tornillo calibrado 44 se transporta a una esclusa neumática giratoria de alta temperatura 46 a través de la cual, el material particulado se dosifica en una línea o tubería de transporte 48. El transportador de tornillo calibrado 44 se utiliza de manera ventajosa cuando el calcinador 10 tiene una capacidad relativamente grande. Si el calcinador 10 tiene una capacidad más pequeña, el transportador de tornillo calibrado 44 puede eliminarse y la esclusa de aire 46 reemplazarse mediante una esclusa neumática de velocidad variable. Una esclusa neumática giratoria de alta temperatura 50 se sitúa en el fondo de la charola de carga 42 junto al transportador de tornillo calibrado 44. La esclusa neumática 50 permite que una porción del material particulado en la charola de carga 42 se deposite en un transportador de tornillo 52. El transportador de tornillo 52 envía esta porción del material particulado de nuevo al mezclador 16, en donde puede mezclarse, conforme se requiera, con la materia prima particulada que viene de la tolva de alimentación 12. En lugar de transportar el material particulado de la esclusa neumática 50 a la charola de carga 42 vía el transportador de tornillo 52, tal material particulado puede fluidizarse y transportarse mediante una corriente del gas. Un fuelle 54 está arreglado para impulsar el aire hacia la línea de transporte 48 corriente arriba de la ubicación en donde el material particulado de la charola de carga 42 se introduce en la línea de transporte 48. El fuelle 54 genera un flujo o corriente de aire que arrastra el material particulado que entra a la línea de transporte 48, y transporta el material particulado a un reactor de calcinación o unidad de tratamiento 56, alargado y orientado verticalmente. El reactor de calcinación 56 define una zona de calcinación o tratamiento alargada y orientada verticalmente, y el reactor de calcinación y su zona de calcinación son sustancialmente rectos. El reactor de calcinación 56 puede, por ejemplo, estar constituido por un tubo cilindrico de sección transversal circular. La línea de transporte 48 está conectada al reactor de calcinación 56 en o cerca del extremo inferior del reactor de calcinación 56. Como se ilustra en la Figura 2, la línea de transporte 48 se asegura al reactor de calcinación 56, de tal manera que la línea de transporte 48 es tangencial al reactor de calcinación 56 en la unión de la línea de transporte 48 y el reactor de calcinación 56. En consecuencia, el material particulado transportado a través de la línea de transporte 48, se introduce en el reactor de calcinación 56 de manera tangencial. El material particulado puede admitirse tangencialmente en el reactor de calcinación 56 en una sola ubicación del reactor de calcinación 56, o en más de una ubicación del mismo. A manera de ejemplo, el material particulado que se desplaza a través de la línea de transporte 48, puede dividirse en dos o más porciones que se introducen tangencialmente en el reactor de calcinación 56 en ubicaciones respectivas del reactor de calcinación 56. Esto se ilustra en la Figura 1 , en donde la línea de transporte 48 tiene un ramificación 48a, que está conectada al reactor de calcinación 56, en una ubicación diferente que la línea de transporte 48, y de manera que la ramificación 48a es tangencial al reactor de calcinación 56 en la unión de la ramificación 48a y el reactor de calcinación 56. El material particulado se desplaza hacia arriba en el reactor de calcinación 56, y sale del reactor de calcinación 56 en el extremo superior del mismo, vía un conducto o tubo de salida 58. Considerando la Figura 3, el conducto de salida 58 está conectado al reactor de calcinación 56, de manera que, en la unión del conducto de salida 58 y el reactor de calcinación 56, el conducto de salida 58 es tangencial al reactor de calcinación 56. Así, el material particulado sale del reactor de calcinación 56 de manera tangencial al último.

Una unidad de calentamiento o unidad combustión 60 se monta en la parte inferior del reactor de calcinación 56, y funciona para suministrar el calor necesario para la calcinación del material particulado. La unidad de calentamiento o unidad combustión 60 está en la presente en la forma de un quemador que está centrado con respecto a la sección transversal del reactor de calcinación 56, y se arregla para dirigir una llama recta hacia arriba en el reactor de calcinación 56. El quemador 60 recibe el combustible vía una entrada de combustible denotada por una flecha 62, y pueden utilizarse varios tipos de combustible para el quemador 60. El quemador 60 está localizado al menos parcialmente dentro de una cámara de recepción o de recolección 64, que constituye parte de un sistema de limpieza. La cámara de recepción 64, que está situada debajo del reactor de calcinación 56, recibe el material rechazado por el reactor de calcinación 56. Tal material rechazado, el cual es típicamente difícil de transportar, cae del reactor de calcinación 56, y pasa a través de quemador 60 hacia la cámara de recepción 64. Al menos la porción más inferior de la cámara de recepción 64 se estrecha en una dirección hacia abajo para canalizar el material que se deposita en la cámara de recepción 64, a un mecanismo de descarga o limpieza 66 en el fondo de la cámara de recepción 64. El mecanismo que descarga 66, que puede tomar diferentes formas, es en la presente una esclusa neumática giratoria de alta temperatura. El sistema de limpieza 64, 66 está diseñado de manera que el material que ha pasado a través del quemador 60 hacia la cámara de recepción 64, puede descargarse de la última, mientras que el quemador 60 está inoperativo o mientras que el quemador 60 está operando. El material depositado en la cámara de recepción 64, puede evacuarse de la última ya sea de manera intermitente o continua. El conducto de salida 58 a través del cual sale el material particulado del reactor de calcinación 56, conecta el último a un ciclón o unidad de separación 68. El material particulado que entra al conducto de salida 58, se desplaza a lo largo del último hacia el ciclón 68, donde el material particulado se separa del fluido, típicamente un medio gaseoso que incluye una mezcla de gases de combustión y de reacción referidos como gases de chimenea, que transportan el material particulado a través del reactor de calcinación 56. Los gases de chimenea dejan el ciclón 68 a través del extremo superior del mismo, mientras que el material particulado deja el ciclón 68 vía el extremo inferior del mismo. El extremo superior del ciclón 68 se abre al extremo superior 38b del precalentador 38, y los gases de chimenea que entran al precalentador 38 del ciclón 68, arrastran el material particulado depositado en el precalentador 38 mediante el elevador de cangilones 36 y transportan el material particulado a lo largo del precalentador 38. El material particulado que sale del ciclón 68 está a una temperatura alta, y la descarga del material particulado del ciclón 68, es controlada por una esclusa neumática de válvula de descarga rápida doble o giratoria 70 a alta temperatura en el extremo inferior del ciclón 68. La esclusa neumática de alta temperatura 70 mide el material particulado en una línea o tubería de transporte 72, que tiene un extremo de entrada para el aire corriente arriba de la ubicación en donde el material particulado del ciclón 68 se introduce en la línea de transporte 72. La línea de transporte 72 tiene otro extremo que está corriente arriba de esta ubicación, y se abre hacia un ciclón o unidad de separación 74. El extremo superior del ciclón 74 se conecta a una línea de aire 76, que corre hacia el quemador 60 para el reactor de calcinación 56, y suministra el quemador 60 con el aire requerido para la combustión. Un ventilador de succión o fuelle 78 se monta en la línea de aire 76 y aspira el aire hacia la línea de transporte 72 a través del extremo de entrada de la línea de transporte 72. El extremo de entrada de la línea de transporte 72 se abre a la atmósfera, y el aire succionado hacia la línea de transporte 72 por el ventilador 78 es aire atmosférico que tiene una temperatura mucho menor que aquélla del reactor de calcinación 56, del ciclón 68 o el material particulado que sale del ciclón 68. El ventilador 78 genera un flujo corriente de aire relativamente fresco en la línea de transporte 72, y esta corriente de aire arrastra el material particulado que entra a la línea de transporte 72, y transporta el material particulado al ciclón 74, mientras que enfría simultáneamente el material particulado. El ventilador 78 es un ventilador de alta temperatura con capacidades de manejo del material. En el ciclón 74, el material particulado se separa del aire que transportó el material particulado al ciclón 74. El aire sale del ciclón 74 a través de la línea de aire 76 en el extremo superior del ciclón 74, y se envía al quemador 60 vía el ventilador 78. El material particulado, por otra parte, deja el ciclón 74 en el extremo inferior del mismo. Una esclusa neumática giratoria 80 en el fondo del ciclón 74, controla la descarga del material particulado del ciclón 74. Una mezcla de los gases de combustión y de reacción, referidos como los gases de chimenea se produce en el reactor de calcinación 56, y estos gases de chimenea transportan el material particulado en el reactor de calcinación 56 hacia arriba y hacia el conducto de salida 58. Los gases de chimenea y el material particulado se desplazan al ciclón 68, en donde los gases de chimenea se separan del material particulado y fluyen a través del extremo superior del ciclón 68 hacia el precalentador 38. Los gases de chimenea arrastran el material particulado depositado en el precalentador 38 mediante un elevador de cangilones 36, y transportan el material particulado a lo largo del precalentador 38 y hacía el ciclón 40. En el ciclón 40, los gases de chimenea y el material particulado se separan uno del otro y los gases de chimenea se desplazan a través del extremo superior del ciclón 40 hacia el secador 26. Tras entrar al secador 26, los gases de chimenea arrastran el material particulado introducido en el secador 26 mediante un elevador de cangilones 24, y transportan el material particulado a través del secador 26 y hacia el ciclón 28. El ciclón 28 separa los gases de chimenea del material particulado, y los gases de chimenea fluyen por lo tanto a través del extremo superior del ciclón 28 hacia un conducto o tubería 82 que se abre al ciclón 28. El conducto 82 se extiende del ciclón 28 a una torre de enfriamiento alargada, orientada verticalmente 84, en la cual los gases de chimenea pueden enfriarse si es necesario. La torre de enfriamiento 84 puede, por ejemplo, ser del tipo en el cual los gases de chimenea se enfrían mediante inyección de rocío de agua. Los gases de chimenea entran a la torre de enfriamiento 84 vía el extremo superior de la misma, y dejan la torre de enfriamiento 84 a través del extremo inferior de la misma. Un conducto o tubería 86 conecta el extremo inferior de la torre de enfriamiento 84 a un recolector de polvo 88, y un ventilador o fuelle de alta temperatura 90 se monta en el conducto 86. El ventilador 90, que es el ventilador de succión primario para el calcinador 10, aspira los gases de chimenea de la torre de enfriamiento 84 hacia el conducto 86 e impulsa los gases de chimenea a través del conducto 86 y hacia el recolector de polvo 88. El recolector de polvo 88 es en la presente un recolector de polvo de tipo de alojamiento de bolsas o seco, y los gases de chimenea se filtran en el recolector de polvo 88 para eliminar las partículas finas o el polvo que los gases de chimenea pudieron haber recogido del material particulado que se somete al tratamiento en el calcinador 10. Un conducto o tubería 92 se conecta al recolector de polvo 88 y sirve para la evacuación de los gases de combustión filtrados del recolector de polvo 88. Un ventilador de succión o fuelle 94 se monta en el conducto 92, y funciona para aspirar los gases de combustión filtrados del recolector de polvo 88 hacia el conducto 92. El ventilador 94 envía los gases de chimenea a través del conducto 92 a una pila u otra estructura para la evacuación del calcinador 10. Un transportador de tornillo 96 se localiza dentro y en el fondo del recolector de polvo 88, y las partículas finas eliminadas de los gases de chimenea se sedimentan en el transportador de tornillo 96. El recolector de polvo 88 se proporciona con una esclusa neumática 98 en un extremo del transportador de tornillo 96, y el transportador de tornillo 96 transporta las partículas finas que han sedimentado en el mismo a la esclusa neumática 98, en donde las partículas finas se descargan del recolector de polvo 88. Las partículas finas descargadas del recolector de polvo 88 se depositan en un transportador de tornillo 100 que envía las partículas finas al mezclador 16. Sin embargo, en lugar de transportar las partículas finas del recolector de polvo 88 al mezclador 16 vía el transportador de tornillo 100, es posible fluidizar y transportar estas partículas con una corriente del gas. La operación del calcinador 10 es como sigue: La materia prima se carga en la tolva de alimentación 12 y, como se indicó anteriormente, en la presente se supone que está de manera inherente en la forma de partículas finas. Este material particulado, que pueden incluir partículas de diferentes tamaños y puede variar en pureza y contenido de humedad, típicamente estará constituido principalmente por una sustancia inorgánica. Por ejemplo, el material particulado puede estar constituido principalmente de un carbonato tal como piedra caliza.

Las partículas que se van a someter a la calcinación instantánea deben, de manera preferida, se capaces de pasar a través de una criba de malla 10. Las partículas más grandes pueden no calcinarse completamente y pueden, por lo tanto, ser de una calidad ¡nferior. El material particulado en la tolva de alimentación 12 se descarga hacia el alimentador 14, que dosifica el material particulado hacia el mezclador 16. En el mezclador 16, el material particulado se preacondiciona para colocar el material particulado en un estado que fluye libremente, de manera que el material particulado se transportará de manera apropiada a través del calcinador 10. Generalmente, el material particulado fluirá libremente cuando el contenido de humedad es menor que aproximadamente 20%. Una buena indicación de que el material particulado fluye libremente y se transportará de manera apropiada, es la capacidad del material particulado de pasar libremente a través de una criba de malla de 9.525 milímetros (3/8") sin aglutinarse. Como se expuso anteriormente, las partículas finas recuperadas en el recolector de polvo 88 se envían al mezclador 16 por medio de un transportador de tornillo 96, la esclusa neumática 98 y el transportador de tornillo 100. Estas partículas finas, que están en una condición seca, se mezclan con el material particulado en cantidades que dependen del contenido de humedad inicial del material particulado. Si es necesario, el material particulado seco y precalentado de la charola de carga 42 también puede mezclarse en el mezclador 16, con el material particulado que viene de una tolva de alimentación 12. Tal material particulado seco y precalentado, se suministra de la charola de carga 42 al mezclador 16, vía la esclusa neumática 50 y el transportador de tornillo 52. La cantidad del material particulado seco y precalentado de la charola de carga 42 que se mezcla nuevamente con el material particulado de la tolva de alimentación 12, dependerá del contenido de humedad inicial del material particulado que viene de la tolva de alimentación 12, y de la cantidad de partículas finas obtenidas del recolector de polvo 88. El material particulado que fluye libremente del mezclador 16, se descarga en el criba vibradora 18, en donde los objetos extraños y las partículas sobredimensionadas se separan del material particulado. Tales objetos extraños y partículas sobredimensionadas se desechan o reprocesan. Si el material particulado depositado en la criba vibradora 18 está demasiado húmedo, la criba vibradora 18 puede obstruirse, lo cual es indeseable. Si ocurre la obstrucción de la criba vibradora 18, se mezclan cantidades adicionales de las partículas finas del recolector de polvo 88, en el mezclador amasador 16, con el material particulado que viene de la tolva de alimentación 12. Después de la eliminación de los objetos extraños y las partículas sobredimensionadas del material particulado por medio de la criba vibradora 18, el material particulado se deposita en el transportador de tornillo 20, que transporta el material particulado a la esclusa neumática 22 en el extremo inferior del elevador de cangilones 24. El material particulado entra al elevador de cangilones 24 vía la esclusa neumática 22, y el elevador de cangilones 24 transporta el material particulado verticalmente hacia arriba al extremo superior del elevador de cangilones 24, en donde el material particulado se descarga hacia el secador 26 cerca del extremo superior 26b del secador 26. En el secador 26, el material particulado se dispersa en los gases de chimenea que vienen del ciclón 40, y se transportan por los gases de chimenea a lo largo del secador 26 en un estado fluidizado. El flujo de los gases de chimenea y el material particulado en el secador 26, es paralelo, y los gases de chimenea y el material particulado se desplazan hacia abajo en el secador 26 hacia el ciclón 28. Los gases de chimenea tienen una cantidad considerable de calor tras entrar al secador 26. Conforme los gases de chimenea y el material particulado se desplazan a lo largo del secador 26, una porción de este calor se transfiere a, y seca el material particulado. Al mismo tiempo, los gases de chimenea se enfrían. Del secador 26, los gases de chimenea y el material particulado fluyen hacia el ciclón 28, en donde los gases de chimenea y el material particulado se separan unos de otros, aunque un porcentaje de partículas más finas del material particulado permanece suspendido en los gases de chimenea. Los gases de chimenea salen del ciclón 28 vía el extremo superior del mismo, mientras que el material particulado desciende hacia el extremo inferior del ciclón 28, y se evacúa del ciclón 28 a través de la esclusa neumática 30.

El material particulado evacuado del ciclón 28 se deposita en el transportador de tornillo 32, que transporta el material particulado a la esclusa neumática 34 en el extremo inferior del elevador de cangilones 36. El material particulado se admite en el elevador de cangilones 36, a través de la esclusa neumática 34, y el elevador de cangilones 36 transporta entonces el material particulado verticalmente hacia arriba hacia el extremo superior del elevador de cangilones 36, en donde el material particulado se descarga hacia el precalentador 38 cerca del extremo superior 38b del precalentador 38. En el precalentador 38, el material particulado se dispersa en los gases de chimenea que vienen del ciclón 68, y se transporta por los gases de chimenea a lo largo del precalentador 38 en un estado fluidízado. El flujo de los gases de chimenea y el material particulado en el precalentador 38 es paralelo, y los gases de chimenea y el material particulado se desplazan hacia abajo en el precalentador 38 hacia el ciclón 40. Los gases de chimenea tienen una cantidad sustancial de calor tras entrar al precalentador 38. Conforme los gases de chimenea y el material particulado se desplazan a lo largo del precalentador 38, una porción de este calor se transfiere a y seca el material particulado. Al mismo tiempo, los gases de chimenea se enfrían. Del precalentador 38, los gases de chimenea y el material particulado fluyen hacia el ciclón 40, en donde los gases de chimenea y el material particulado se separan unos de otros, aunque un porcentaje de partículas más finas del material particulado permanece suspendido en los gases de chimenea. Los gases de chimenea salen del ciclón 40 vía el extremo superior del mismo, mientras que el material particulado desciende hacia el extremo inferior del ciclón 40 y se evacúa del ciclón 40 hacia la charola de carga 42. La charola de carga 42 es del tipo de flujo másico y está diseñada para manejar material caliente, por ejemplo, material particulado que tiene temperaturas de hasta aproximadamente 760°C (1400°F). La charola de carga 42 proporciona capacidad de carga con el fin de lograr un flujo constante y no interrumpido del material particulado hacia el reactor de calcinación 66. Se prefiere mantener un nivel sustancialmente constante del material particulado en la charola de carga 42, y esto puede lograrse ajustando la velocidad de alimentación de la tolva de alimentación 12. Conforme el nivel de material particulado en la charola de carga 42 disminuye, la velocidad de alimentación de la tolva de alimentación 12 se incrementa y viceversa. El ajuste de la velocidad de alimentación de la tolva de alimentación 12 para mantener el nivel en la charola de carga 42 sustancialmente constante, ayuda a mantener una carga constante en el calcinador 10, y hace posible evitar o reducir los problemas asociados con mantener el calcinador 10 equilibrado. Con el fin de mantener un nivel sustancialmente constante del material particulado en la charola de carga 42, la última se equipa con un indicador de nivel no ilustrado. Este indicador de nivel puede ser del tipo de contacto directo mecánico continuo o del tipo indirecto nuclear continuo como se emplea comúnmente para hornos con pozos verticales. Una porción del material particulado seco y precalentado en la charola de carga 42, puede descargarse vía la esclusa neumática 50, y depositarse en el transportador de tornillo 52 para el transporte nuevamente hacia el mezclador 16. En el mezclador 16, esta porción del material particulado seco y precalentado se mezcla nuevamente con la materia prima particulada que llega al mezclador 16 de la tolva de alimentación 12. Como se indicó previamente, la cantidad de material particulado seco y precalentado que se mezcla nuevamente con la materia prima particulada, depende del contenido de humedad inicial de la materia prima particulada y la cantidad de partículas finas enviadas al mezclador 16 del recolector de polvo 88. El material particulado en la charola de carga 42 que no se regresa al mezclador 16, se deposita en el transportador de tornillo calibrado 44. Tal material particulado se envía a la esclusa neumática 46 y se pasa a través de la última, para introducirse en la línea de transporte 48. El fuelle 54 genera una corriente de aire en la línea de transporte 48, y la corriente de aire Huidiza el material particulado admitido en la línea de transporte 48, y transporta el material particulado al reactor de calcinación 56. El material particulado que se desplaza a través de la línea de transporte 48, entra al reactor de calcinación 56 de manera tangencial. La introducción tangencial del material particulado en el reactor de calcinación 56, crea un flujo ciclónico o espiral del material particulado en el reactor de calcinación 56, y el material particulado se desplaza hacia arriba en el reactor de calcinación 56 en la forma de un vórtice a lo largo de una trayectoria de flujo ciclónico. La introducción tangencial del material particulado en el reactor de calcinación 56, también proporciona aire en exceso para la combustión. El flujo ciclónico del material particulado a través del reactor de calcinación 56, causa que las partículas más grandes migren cerca de la pared periférica del reactor de calcinación 56, y se desplacen más lentamente que las partículas más pequeñas, permitiendo por lo tanto que se logre una calcinación más uniforme. Además, puesto que el flujo ciclónico alarga la trayectoria de desplazamiento del material particulado fluidizado en el reactor de calcinación 56, la altura del reactor de calcinación 56 puede reducirse. El quemador 60, que proporciona el calor necesario para la calcinación del material particulado, dirige una llama verticalmente hacia arriba en el reactor de calcinación 56. Los gases de combustión producidos por el quemador 60 se desplazan hacía arriba en el reactor de calcinación 56 dentro de la trayectoria de flujo ciclónico o vórtice del material particulado. El vórtice permite que el material particulado sirva como un amortiguador entre los gases de combustión extremadamente calientes y la pared periférica del reactor de calcinación 56, y el vórtice también causa que las partículas más grandes se retengan en el reactor de calcinación 56 más tiempo que las partículas más pequeñas, permitiendo por lo tanto que se obtenga un producto calcinado más uniforme. El diseño del reactor de calcinación 56 permite que se obtenga una amplia relación de rechazo.

Conforme el material particulado se transporta hacia arriba en el reactor de calcinación 56, los gases de combustión elevan la temperatura del material particulado a o por encima de la temperatura de calcinación, por ejemplo, 926.66°C (1700°F). Al mismo tiempo, la temperatura de los gases de combustión se reduce. Además, los gases de reacción se producen en el reactor de calcinación 56 y se mezclan con los gases de combustión para generar los gases de chimenea. Algunas partículas del material particulado que entran al reactor de calcinación 56, pueden ser incapaces de desplazarse hacia arriba en el último, y caer a través del quemador 60 hacia la cámara de recepción 64. Tales partículas que se han rechazado por el reactor de calcinación 56 y que descienden hacia la cámara de recepción 64, se descargan de la cámara de recepción 64 por medio de la esclusa neumática 66. La evacuación de las partículas de la cámara de recepción 64 puede llevarse a cabo mientras que el quemador 60 está operando y la calcinación está ocurriendo en el reactor de calcinación 56. La cámara de recepción 64 puede evacuarse de manera continua o intermitente, y las partículas descargadas de la cámara de recepción 64, pueden desecharse o reintroducirse en la tolva de alimentación 12 o el mezclador 16. La temperatura en el reactor de calcinación 56 se controla de manera preferida, de manera exclusiva o virtualmente exclusiva, ajustando la velocidad de alimentación del material particulado en el reactor de calcinación 56. Conforme la velocidad de alimentación se incremental la temperatura en el reactor de calcinación 56 disminuye, y viceversa. El control de la temperatura vía la velocidad de alimentación permite que se logren cambios rápidos en la temperatura y permite que el quemador 60 se encienda bajo condiciones óptimas o casi óptimas, es decir, en o cerca de las condiciones estequiométricas. Además, el flujo de gas al quemador 60 puede mantenerse constante o casi constante. Un cambio en la temperatura por medio de la velocidad de alimentación tiene lugar bastante rápido, mientras que un cambio en la temperatura llevado a cabo ajustando la relación de aire/combustible del quemador 60, tiene lugar más lentamente. El cambio de temperatura comparativamente lento que ocurre en respuesta al ajuste de la relación de aire/combustible puede conducir a la modulación del calcinador 10. Dependiendo de los materiales de construcción, el reactor de calcinación 56 puede operarse a temperaturas que exceden los 1093.33°C (2000°F). Sin embargo, se prefiere operar a temperaturas de 1065.55°C (1950°F) o menos. El material particulado calcinado sale del reactor de calcinación 56 de manera tangencial en el extremo superior del reactor de calcinación 56, y entra al conducto 58, en el cual el material particulado se conduce al ciclón 68. El flujo tangencial del material particulado fuera del reactor de calcinación 56 tiene al menos dos beneficios. Primero, la salida tangencial del reactor de calcinación 56 ayuda a sostener el flujo ciclónico o vórtice creado mediante la introducción tangencial del material particulado en el reactor de calcinación 56. En segundo lugar, el flujo tangencial fuera del reactor de calcinación 56 ayuda a mejorar la eficiencia del ciclón 68. Así, el flujo ciclónico en el reactor de calcinación 56 causa que el material particulado se mueva en la vecindad de la pared periférica del reactor de calcinación 56, efectuando por lo tanto una segregación parcial del material particulado de los gases de chimenea. La salida tangencial del reactor de calcinación 56 permite que el material particulado mantenga esta segregación parcial, permitiendo que el material particulado se desplace a lo largo del conducto 58 en la vecindad de la pared periférica del mismo. En el ciclón 68, la segregación del material particulado y los gases de chimenea se termina, excepto que un porcentaje de las partículas más finas del material particulado, permanece suspendido en los gases de chimenea. Los gases de chimenea dejan el ciclón 68 a través del extremo superior del último, mientras que el material particulado desciende a través al extremo inferior del ciclón 68. Bajo circunstancias en donde las reacciones de calcinación son reversibles debajo de la temperatura de calcinación, la temperatura en el ciclón 68, o al menos la porción del ciclón 68, en donde la separación del material particulado y los gases de chimenea tiene lugar, se mantiene en o por encima de la temperatura de calcinación. Por ejemplo, cuando el carbonato de calcio (CaCO3) se calcina para producir óxido de calcio (CaO), el dióxido de carbono (CO2) es arrastrado. A temperaturas por debajo de la temperatura de calcinación, el dióxido de carbono (CO2) puede recombinarse con, o recarbonatar el óxido de calcio (CaO) a un cierto grado. En esta situación, el rendimiento del óxido de calcio (CaO) se reducirá si la temperatura en el ciclón 68 se deja caer debajo de la temperatura de calcinación. Del ciclón 68, el material particulado se admite hacia la línea de transporte 72 vía la esclusa neumática 70. El aire succionado hacia la línea de transporte 72 por el ventilador 78, que típicamente será aire ambiental y que tiene una temperatura muy inferior que aquélla del reactor de calcinación 56, el ciclón 68 o el material particulado, Huidiza el material particulado en la línea de transporte 72, y transporta el material particulado al ciclón 74.

Durante el transporte del material particulado a través de la línea de transporte 72, el material particulado es enfriado directamente por el aire succionado hacia la línea de transporte 72, mientras que el aire es calentado directamente por el material particulado. El aire introducido en la línea de transporte 72 porta el material particulado en el ciclón 74, en donde el material particulado y el aire se separan unos de otros, aunque un porcentaje de partículas más finas del material particulado permanece suspendido en el aire. El aire calentado sale del ciclón 74 en el extremo superior del mismo, mientras que el material particulado enfriado cae al extremo inferior del ciclón 74, y se descarga del último vía la esclusa neumática 80. El material particulado se envía posteriormente al almacenamiento o se somete a procesamiento adicional, por ejemplo, hidratación. El material particulado que sale del reactor de calcinación 56 y el ciclón 68, se enfría en la presente en una sola etapa por el aire succionado hacia la línea de transporte 72. Sin embargo, también es posible enfriar el material particulado en dos o más etapas si es necesario o deseable. El aire calentado que sale del ciclón 74, entra a la línea de aire 76 y se envía al quemador 60 por medio del ventilador 78. El quemador 60 se diseña para manejar altos niveles de polvo, de manera que las partículas finas contenidas en el aire calentado no son una preocupación principal para el quemador 60. El combustible se suministra al quemador 60 a través de la entrada de combustible 62, y se quema con el aire calentado para generar los gases de combustión, que de se desplazan hacia arriba en el reactor de calcinación 56, y calientan el material particulado que entra al reactor de calcinación 56 de la línea de transporte 48. Como se indicó anteriormente, el aire que transporta el material particulado a través de la línea de transporte 48 y hacia el reactor de calcinación 56, puede servir como aire en exceso para la combustión. Los gases de combustión se mezclan con el aire que viene de la línea de transporte 48 y con los gases de reacción producidos en el reactor de calcinación 56, para producir los gases de chimenea que transportan en material particulado calcinado hacia el extremo superior del reactor de calcinación 56 y hacia el conducto 58. Del conducto 58, los gases de chimenea y el material particulado calcinado entran al ciclón 68, en donde los gases de chimenea se separan del material particulado calcinado, aunque un porcentaje de partículas más finas del material particulado calcinado permanece suspendido en los gases de chimenea. El material particulado calcinado desciende hacia el ciclón 68, mientras que los gases de chimenea se elevan y dejan el ciclón 68 a través del extremo superior del mismo. Los gases de chimenea que dejan el ciclón 68, fluyen hacia el extremo superior 38b del precalentador 38, y arrastran el material particulado seco alimentado en el precalentador 38 mediante el elevador de cangilones 36. Los gases de chimenea portan el material particulado seco al extremo inferior 38a del precalentador 38 y hacia el ciclón 40. Conforme los gases de chimenea y el material particulado seco se desplazan a lo largo el precalentador 38, los gases de chimenea se enfrían y el material particulado seco se calienta. En el ciclón 40, los gases de chimenea y el material particulado seco, precalentado, se separan unos de otros. Sin embargo, un porcentaje de las partículas más finas del material particulado seco, precalentado permanece en los gases de chimenea. El material particulado seco, precalentado se desplaza hacia abajo en el ciclón 40 hacia la charola de carga 42, y los gases de chimenea ascienden al extremo superior del ciclón 40. Del extremo superior del ciclón 40, los gases de chimenea entran al extremo superior 26b del secador 26 y fluidizan el material particulado preacondicionado descargado en el secador 26 mediante el elevador de cangilones 24. Los gases de chimenea, que todavía retienen una cantidad considerable de calor, transportan el material particulado preacondicionado a lo largo del secador 26 al extremo inferior 26a del mismo, y a continuación hacia el ciclón 28. Durante el transporte del material particulado preacondicionado a través del secador 26, los gases de chimenea calientan y secan el material particulado preacondicionado, mientras que se enfrían además en el procedimiento. Después de la entrada de los gases de chimenea y el material particulado seco en el ciclón 28, los gases de chimenea se separan del material particulado seco, excepto que un porcentaje de las partículas más finas del material particulado seco permanece suspendido en los gases de chimenea. El material particulado seco desciende en el ciclón 28, mientras que los gases de chimenea se elevan al extremo superior del ciclón 28 y fluyen hacia el conducto 82. Los gases de chimenea que entran al conducto 82, tienen todavía una cantidad sustancial de calor. Además, como será evidente, los gases de chimenea que fluyen hacia el conducto 82, contienen una cantidad bastante significativa de partículas finas recolectadas del material particulado que se está procesando. Estas partículas finas, que pueden denominarse remanente o polvo, constituyen típicamente un material valioso más que un desecho. Del conducto 82, los gases de chimenea se desplazan a la torre de enfriamiento 84 y entran a la última vía el extremo superior de la misma. En la torre de enfriamiento 84, los gases de chimenea se enfrían además, pero no completamente. La temperatura de los gases de chimenea se reduce al punto en donde los gases de chimenea no afectarán de manera adversa el recolector de polvo 88, pero se mantiene suficientemente alta para evitar la condensación, antes que los gases de chimenea se ventilen del calcinador 10, de cualquier humedad presente en los gases de chimenea. El propósito principal de la torre de enfriamiento 84, es evitar las temperaturas excesivas que pueden surgir durante las condiciones de desajuste de la alimentación, cuando la materia prima particulada alimentada en el calcinador 10 está demasiado seca. Los gases de chimenea dejan la torre de enfriamiento 84 a través del extremo inferior de la misma, y son succionados hacia el ventilador 90, que impulsa los gases de chimenea hacia el recolector de polvo 88. Puesto que el remanente en los gases de chimenea normalmente tiene un valor, el recolector de polvo 88 sirve no únicamente para el control de las emisiones, sino también como una unidad de recuperación para el remanente. En el recolector de polvo 88, los gases de chimenea se filtran para eliminar tanto como sea posible del remanente de los gases de chimenea y el remanente recuperado de los gases de chimenea se envía al mezclador 16 por medio del transportador de tornillo 96, la esclusa neumática 98 y el transportador de tornillo 100. Puesto que el recolector de polvo 88 es en la presente del tipo seco, el remanente recuperado está seco. Los gases de chimenea filtrados son succionados fuera del recolector de polvo 88 por el ventilador 94, y pueden ventilarse del calcinador 10 a través de una cuba no ilustrada. Debido al hecho de que los gases de chimenea contienen dióxido de carbono, es posible utilizar los gases de chimenea filtrados para un procedimiento, tal como la refinación del azúcar, que requiere dióxido de carbono.

Se observará que el calcinador 10 está alargado horizontalmente y tiene dos extremos separados horizontalmente 102a y 102b. La tolva de alimentación 12, en donde el material particulado se introduce hacia el calcinador 10, se localiza en el extremo 102a del calcinador 10, mientras que el ciclón 74, en donde el material particulado se descarga del calcinador 10, se localiza en el extremo opuesto 102b del calcinador 10. Por otra parte, el reactor de calcinación 56, en donde los gases de chimenea se generan, se sitúa en el extremo 102b del calcinador 10 mientras que el conducto 92, en donde los gases de chimenea se evacúan del calcinador 10, se sitúa en el extremo 102a del calcinador 10. En general, entonces, el movimiento del material particulado y el movimiento de los gases de chimenea son en contracorriente entre los extremos 102a y 102b del calcinador 10. Así, el material particulado se desplaza en una dirección del extremo 102a al extremo 102b del calcinador 10, mientras que los gases de chimenea se desplazan en una dirección del extremo 102b al extremo 102a. En el calcinador 10, el material particulado sigue una trayectoria que se define, al menos en parte, por la tolva de alimentación 12; el transportador de bandas sujetado con abrazaderas 14; el mezclador 16; la criba vibradora 18; el transportador de tornillo 20; el elevador de cangilones 24; el secador 26; el ciclón 28; el transportador de tornillo 32; el elevador de cangilones 36; el precalentador 38; el ciclón 40; la charola de carga 42; el transportador de tornillo 44; la línea de transporte 4; el reactor de calcinación 56; el conducto 58; el ciclón 68; la línea de transporte 72; y el ciclón 74. Por otra parte, los gases de chimenea siguen una trayectoria que se define, al menos en parte, por el reactor de calcinación 56; el conducto 58; el ciclón 68; el precalentador 38; el ciclón 40; el secador 26; el ciclón 28; el conducto 82; la torre de enfriamiento 84; el conducto 86; el recolector de polvo 88; y el conducto 92. La trayectoria del material particulado y la trayectoria de los gases de chimenea tienen porciones o zonas comunes y porciones o zonas no comunes, así como uniones entre las porciones comunes y no comunes de las trayectorias. Las porciones comunes de estas dos trayectorias ¡ncluyen el secador 26, el precalentador 38, la parte superior del reactor de calcinación 56 y el conducto 58, mientras que las uniones se encuentran en o cerca de los extremos superiores de los ciclones 28, 40 y 68. En las porciones comunes de las trayectorias, el material particulado y los gases de chimenea están en contacto unos con otros, y el movimiento del material particulado y los gases de chimenea es paralelo. El secador 26, que trabaja en conjunto con el precalentador 38, permite que el calcinador 10 calcine el material particulado de alto contenido de humedad, utilizando el calor de desecho del calcinador 10 únicamente, y sin calor adicional de fuentes externas. Sin embargo, cuando el contenido de humedad del material particulado excede un cierto límite, el calor de desecho del calcinador 10 puede ser incapaz de secar y precalentar de manera adecuada el material particulado. En tal caso, el secador 26 es derivado y el material particulado se suministra directamente de la criba vibradora 18 al elevador de cangilones 36, que alimenta el precalentador 38. El precalentador 38 actúa entonces como un secador y, puesto que los gases de chimenea están sustancialmente más calientes cuando entran al precalentador 38 que cuando entran al secador 26, el precalentador 38 es capaz de secar el material particulado de maneras más efectiva que el secador 26. La derivación del secador 26 también puede ayudar a evitar que los gases de chimenea se enfríen al punto en donde la humedad empieza a condensarse de los gases de chimenea antes de que los gases de chimenea dejen el calcinador 10. Tal condensación puede resultar en una formación de torta de incrustación adversa, dentro del calcinador 10. Aunque es cierto que el material particulado excesivamente húmedo puede secarse y precalentarse a un grado mayor si el secador 26 y el precalentador 38 se emplean, la temperatura de los gases de chimenea tras salir del calcinador 10, sería menor que con el precalentador 38 solo, debido a que se recuperaría más calor de los gases de chimenea. Esto, a su vez, puede causar que la humedad se condense de los gases de chimenea, mientras que los últimos están todavía en el calcinador 10. El contenido de humedad máxima que puede manejarse por el calcinador 10 sin condensación, puede determinarse verificando la temperatura de los gases de chimenea cuando estos salen del secador 26. En el calcinador 105, los gases de chimenea que salen del reactor de calcinación 56, se someten a un intercambio de calor directo con, y calientan el material particulado introducido en el precalentador 38. Sin embargo, estos gases de chimenea pueden, de manera alterna, dirigirse hacia un intercambiador de calor no ilustrado para el intercambio de calor indirecto con el aire a ser utilizado para la combustión en el quemador 60. Este aire de combustión se calienta entonces por los gases de chimenea, mientras que los gases de chimenea se enfrían. Los gases de chimenea enfriados, que todavía retienen una cantidad considerable de calor tras dejar el intercambiador de calor, pueden utilizarse para secar el material particulado que se desplaza al reactor de calcinación 56. Aunque un intercambiador de calor es muy efectivo para recuperar el calor de los gases de chimenea, existen varias desventajas con un intercambiador de calor. Para empezar, el calor en el material particulado que sale del reactor de calcinación 56, es en gran medida subutilizado en oposición al calcinador 10, en donde tal material particulado calienta el aire de combustión para el quemador 60. Además, los esfuerzos térmicos limitan el grado al cual el intercambiador de calor puede ciclarse y, además, deben tomarse medidas significativas para retardar la incrustación de las superficies del intercambiador de calor. Además, un intercambiador de calor genera una gran caída de presión que reduce el desempeño de un calcinador. La combinación del secador 26 y el precalentador 38 del calcinador 10, recupera efectivamente la misma cantidad de calor que el intercambiador de calor pero sin sus desventajas. Además, la combinación del secador 26 y el precalentador 38, hace posible utilizar el calor que no está disponible con un intercambiador de calor. En consecuencia, la combinación del secador 26 y el precalentador 38 se prefiere usualmente a un intercambiador de calor. En el calcinador 10, el material particulado que se ha calcinado en el reactor de calcinación 56, se admite en la línea de transporte 72, que se enfría directamente por el aire de combustión del quemador 60. Aunque tal enfriamiento directo es relativamente bajo en costo y altamente eficiente, el ciclón 74 que separa el material particulado del aire de combustión, permite que un pequeño porcentaje del material particulado permanezca en el aire de combustión. Este remanente es una preocupación menor más que mayor, puesto que el calcinador 10 está diseñado para recuperar la mayoría del remanente. Además, la unidad de calentamiento, tal como el quemador 60, para el calcinador 10, es capaz de manejar el remanente. El remanente puede eliminarse enfriando el material particulado de manera indirecta. Aquí, el material particulado se transporta a través de un enfriador indirecto, en el cual el material particulado se somete a un intercambio de calor indirecto con un medio de enfriamiento tal como aceite, agua o aire. Aparte de eliminar el remanente, el enfriamiento indirecto tiene la ventaja de que el material particulado no recolecta humedad del medio de enfriamiento como es el caso con el enfriamiento directo. Sin embargo, cuando se utiliza un líquido para el enfriamiento indirecto, la eficiencia de intercambio de calor es menos que para el enfriamiento directo. Por otra parte, si el enfriamiento indirecto se lleva a cabo utilizando aire como el medio de enfriamiento, el área superficial requerida para un intercambio de calor efectivo se vuelve grande y el enfriamiento indirecto se vuelve relativamente costoso. Como se indicó previamente, el secador 26 y el precalentador 38 son conductos inclinados tales como los conductos que están arreglados de manera que el material particulado se desplaza hacia abajo a través del secador 26 y el precalentador 38. El desplazamiento hacia abajo del material particulado en el secador 26 y el precalentador 38 es ventajoso, debido a que ayuda a mantener una caída de presión relativamente baja en el secador 26 y el precalentador 38. Tal caída de presión relativamente baja, a su vez, ayuda a reducir la carga del calcinador 10. Bajo ciertas circunstancias, puede ser ventajoso construir el secador 26 y/o el precalentador 38 en una forma diferente a un conducto que se inclina. Por ejemplo, la Figura 4 ilustra que el secador 26 y/o el precalentador 38 pueden diseñarse como una estructura alargada, vertical, tubular o similar a un tubo 104. La estructura tubular 104, que es generalmente recta y tiene un pasaje interno generalmente recto, se proporciona con un tubo o conducto de captación 106 para la introducción del material particulado fluidizado hacia la estructura tubular 104. La estructura tubular 104 se proporciona además con una tubería o conducto de descarga 108 para la extracción del material particulado fluidizado de la estructura tubular 104. El tubo de captación 106 se localiza en el extremo inferior de la estructura tubular 104, mientras que el tubo de descarga se localiza en el extremo superior de la estructura tubular 104.

Se prefiere que el tubo de captación 106 esté tangencial a la estructura tubular 104, como se muestra en la Figura 5, de manera que el material particulado entra a la estructura tubular 104 de manera tangencial. Esto causará que el material particulado se desplace hacia arriba de la estructura tubular 104, a lo largo de una trayectoria de flujo ciclónico o espiral. Como resultado, las partículas más grandes migrarán más cerca de la pared periférica de la estructura tubular 104, y se desplazarán más lentamente que las partículas más pequeñas, permitiendo por lo tanto que se logre un calentamiento más uniforme. Además, puesto que el flujo ciclónico alarga la trayectoria de desplazamiento del material particulado en la estructura tubular 104, la altura de la estructura tubular 104 puede reducirse. Como es el caso para el reactor de calcinación 56, el material particulado puede admitirse de manera tangencial en la estructura tubular 104 en una sola ubicación de la estructura tubular 104 o en más de una ubicación de la misma. Como se ilustra en la Figura 6, también es preferible que el tubo de descarga 108 esté tangencial a la estructura tubular 104. El material particulado fluidizado que deja la estructura tubular 104 de manera tangencial, y la salida tangencial del material particulado fluidizado de la estructura tubular 104, ayuda a reforzar el flujo ciclónico dentro de la estructura tubular 104. Si el combustible utilizado para calentar el reactor de calcinación 56 es difícil de quemar, los gases calientes pueden suministrarse al reactor de calcinación 56 de una cámara de combustión localizada lateralmente al reactor de calcinación 56, más que del quemador 60, que está centrado con respecto al reactor de calcinación 56. En la Figura 7, el quemador 60 se ha reemplazado por un combustor 110, que incluye una cámara de combustión alargada 112 y un conducto de descarga del gas, alargado 114. La cámara de combustión 112 tiene una sección transversal constante más larga, mientras que el conducto de descarga del gas 114 tiene una sección transversal constante más pequeña, y la cámara de combustión 112 y el conducto de descarga del gas 114 se unen uno con el otro mediante un conducto frustocónico 116. La cámara de combustión 112, el conducto frustocónico 116 y el conducto de descarga del gas 114 tienen un eje horizontal común, y la cámara de combustión 112 se sitúa en un lado del reactor de calcinación 56. La cámara de combustión 112 tiene un extremo longitudinal remoto al conducto frustocónico 116, y este extremo de la cámara de combustión 112 está cerrado por una pared de extremo 118 colocada en un plano perpendicular al eje horizontal común de la cámara de combustión 112, el conducto frustocónico 116 y el conducto de descarga del gas 114. Un quemador 120 se monta en la pared de extremo 118, coaxialmente con la cámara de combustión 112, y el quemador 120 está arreglado para producir una llama y los gases de combustión acompañantes en la cámara de combustión 112. El quemador 120, que está colocado para quemar horizontalmente en la cámara de combustión 112, tiene una entrada de combustible 122 y una entrada de aire u oxígeno 124. El quemador 120 puede suministrarse con aire que se ha precalentado de la misma manera que el aire alimentado al quemador 60 de la Figura 1. El conducto de descarga del gas 114 y la cámara de recepción 64 colocada debajo del reactor de calcinación 56, forman una unión con forma de T, y una porción del conducto de descarga del gas 114 se proyecta en la cámara de recepción 64. Esta porción del conducto de descarga del gas 114 está arreglada para interferir de manera mínima con el descenso de las partículas rechazadas por el reactor de calcinación 56, permitiendo por lo tanto que estas partículas rechazadas se recolecten debajo del conducto de descarga del gas 114. La porción del conducto de descarga del gas 114 que se proyecta en la cámara de recepción 64, se proporciona con una o más aberturas, que permiten que los gases de combustión calientes de la cámara de combustión 112 fluyan hacia la cámara de recepción 64. Después de entrar a la cámara de recepción 64, los gases de combustión calientes se desplazan hacia arriba hacia el reactor de calcinación 56, en donde estos gases calientan el material particulado que se calcina a la temperatura de calcinación. La expansión térmica a través del calcinador 10 puede compensarse mediante juntas de expansión que pueden absorber 2 a 3 veces la expansión real. La tolerancia en exceso mejora la capacidad de las juntas de expansión para soportar los esfuerzos producidos por el ciclo térmico. Las juntas de expansión pueden diseñarse de manera que éstas pueden limpiarse, puesto que con el tiempo, las partículas finas del material particulado se depositarán en las juntas de expansión, limitando por lo tanto la capacidad de las juntas de expansión para expandirse y contraerse. La expansión térmica también puede ajustarse colocando los componentes del calcinador 10 en cantidades que permiten que los componentes se muevan conforme ocurre la expansión. Una combinación apropiada de juntas de expansión y tales montajes ayuda al calcinador 10 a mantener su integridad estructural mientras que incrementa la vida de los componentes del calcinador 10. Desde un punto de vista operacional, las preocupaciones de la expansión térmica pueden reducirse teniendo cuidado cuando se calienta el calcinador 10, reduciendo al mínimo el ciclado del calcinador 10 y manteniendo el calcinador 10 a una temperatura durante cortas interrupciones en operación. Cuando el calcinador 10 se detiene, los componentes de alta temperatura del calcinador 10 pueden mantenerse a una temperatura utilizando un quemador auxiliar. La verificación cuidadosa del ciclado térmico del calcinador 10, permite la operación intermitente basada en la demanda. Como se expuso previamente, el calcinador 10 está equipado con un fuelle 54 y varios ventiladores 78, 90 y 94, y el fuelle 54 y los ventiladores 78, 90, 94 trabajan en cascada para proporcionar una fuerza motriz para los gases de chimenea y para el material particulado cuando está en estado fluidizado. El ventilador 78 succiona el aire de combustión hacia la línea de transporte 72, y este aire de combustión es el aire de combustión primario para el calcinador 10. Los ventiladores 90 y 94 son ventiladores de succión con el ventilador 90 que constituye un ventilador de succión primario y el ventilador 94 que proporciona una cantidad limitada de extracción adicional. El calcinador 10 puede equiparse con uno o más ventiladores o fuelles adicionales no ilustrados. Así, si se utiliza carbón como combustible, un ventilador o fuelle puede proporcionarse para transportar el carbón al quemador 60 o el combustor 110. El calcinador 10 puede proporcionarse con un ventilador para transportar el aire de combustión a un quemador auxiliar y con otro ventilador para transportar el material rechazado por el reactor de calcinación 56 lejos de la cámara de recepción 64. El calcinador 10 puede equiparse además con uno o más compresores no ilustrados, que pueden utilizarse para suministrar aire comprimido para el recolector de polvo 88 y para la instrumentación utilizada para controlar el calcinador 10. Además, si la torre de enfriamiento 84 tiene boquillas que atomizan agua, el aire comprimido puede proporcionarse para tales boquillas. Si es necesario, también puede utilizarse aire comprimido para ayudar al transporte del material particulado, por ejemplo, a través de conductos y esclusas neumáticas. Las caídas de presión ocurren en el calcinador 10 y están entre los factores primarios que limitan el rendimiento del calcinador 10. Conforme el rendimiento se incrementa, la caída de presión total se incrementa debido a que el volumen del gas y la carga del material se incrementan. Así, puesto que el calcinador 10 tiene un tamaño fijo y el fuelle 54 y los ventiladores 78, 90, 94 tienen una capacidad finita, el incremento en el volumen del gas, resulta en un incremento en las velocidades de flujo. Las velocidades de flujo incrementadas, combinadas con el incremento en la carga del material, causan que la resistencia interna del calcinador 10 se incremente hasta que la caída de presión iguala la capacidad total del fuelle 54 y los ventiladores 78, 90, 94. En consecuencia, conforme el rendimiento se incrementa, la energía requerida para producir una tonelada del material calcinado se incrementa. En vista de lo anterior, es deseable reducir la caída de presión total en el calcinador 10. Aunque las mayores caídas de presión en el calcinador 10 toman lugar en los ciclones 28, 40, 68 y 74, los ciclones 28, 40, 68, 74 no se eliminan fácilmente. Por otra parte, otra fuente de caída de presión significativa, a saber, un intercambiador de calor que utiliza los gases de chimenea del reactor de calcinación 56 para calentar indirectamente el aire de combustión para el quemador 60 o el combustor 110, puede evitarse con un arreglo del tipo mostrado en la Figura 1. Aquí, el aire de combustión se calienta directamente por el material particulado calcinado que viene del reactor de calcinación 56. Además, la caída de presión en el calcinador 10 se reduce de manera significativa utilizando el secador inclinado 26 y el precalentador inclinado 38, en lugar de un secador y un precalentador en la forma de una estructura tubular vertical 104 de las Figuras 4-6. Sin embargo, aunque el secador inclinado 26 y el precalentador inclinado 38 proporcionan un secado y precalentamiento adecuados en la mayoría de las situaciones, hay casos en donde el uso de una estructura tubular vertical 104 para secar y/o precalentar, puede ser benéfico. Por ejemplo, la estructura tubular vertical 104 puede emplearse de manera ventajosa en donde el material particulado contiene elementos captadores de oxígeno que pueden separarse del material particulado por gravedad y caer al fondo de la estructura tubular 104 para la eliminación. La estructura tubular vertical 104 también puede emplearse de manera favorable para los materiales particulados que son difíciles de secar, puesto que el flujo ciclónico o el vórtice creado en la estructura tubular 104 incrementa el tiempo de residencia del material particulado en la estructura tubular 104. Como se indicó previamente, el secador inclinado 26 y el precalentador inclinado 38 pueden estar en forma de conductos. Puesto que el material particulado se desplaza hacia abajo en el secador 26 y el precalentador 38, las velocidad requeridas para transportar el material particulado a lo largo del secador 26 y el precalentador 38, pueden ser relativamente bajas. En consecuencia, los conductos que constituyen el secador 26 y el precalentador 38 pueden estar sobredimensionados, permitiendo por lo tanto que las caídas de presión en el secador 26 y el precalentador 38 se reduzcan adicionalmente. Aunque la caída de presión total en el calcinador 10 puede reducirse adicionalmente haciendo que el reactor de calcinación 56 se incline como el secador 26 y el precalentador 38, la orientación vertical del reactor de calcinación 56 ilustrado en la Figura 1 , junto con el flujo ciclónico creado en el reactor de calcinación 56, exhiben ciertas ventajas para la calcinación. Estas ventajas incluyen una distribución más uniforme del material particulado en el reactor de calcinación 56 lo cual, a su vez, mejora las características de calcinación y el perfil térmico, y alarga la retención del material particulado en el reactor de calcinación 56, de manera que las partículas más gruesas pueden calcinarse sin incrementar de manera indebida la longitud del reactor de calcinación 56. El calcinador 10 es, de manera preferida un sistema sustancialmente sellado, y bajo tales circunstancias, se emplea tecnología de sellado apropiada para lograr el efecto de sellado deseado. Para los elevadores de cangilones 24, 36, existen al menos dos opciones para mantener un sello adecuado. Una opción, que no se muestra en los dibujos, es proporcionar a cada uno del secador 26 y el precalentador 38 con una esclusa neumática giratoria calculada para altas temperaturas. Estas esclusas neumáticas reemplazarían las esclusas neumáticas 22, 34 ilustradas en los extremos inferiores de los elevadores de cangilones 24, 36, y los elevadores de cangilones 24, 36, se diseñarían para descargar el material particulado en las esclusas neumáticas respectivas en el secador 26 y el precalentador 38. Aunque este arreglo tiene la ventaja de reducir los requisitos de sellado para los elevadores de cangilones 24, 36, las esclusas neumáticas en el secador 26 y el precalentador 38, pueden potencialmente, exponerse a temperaturas más altas que las deseadas.

Otra opción que puede utilizarse para mantener un sello adecuado para los elevadores de cangilones 24, 36 es aquélla ¡lustrada en la Figura 1. Aquí, los extremos inferiores de los elevadores de cangilones 24, 36, se equipan con esclusas neumáticas giratorias 22, 34, que se alimentan por los transportadores de tornillo 20, 32. Con este arreglo, los requisitos de sellado para los elevadores de cangilones 24, 36 se vuelven más rigurosos. Sin embargo, las esclusas neumáticas 22, 34, experimentarán temperaturas más bajas y serán más accesibles que las esclusas neumáticas montadas en el secador 26 y el precalentador 38. Además, aunque los elevadores de cangilones 24, 36 requieren un control de polvo secundario cuando las esclusas neumáticas se sitúan en el secador 26 y el precalentador 38, esto no es necesario en el arreglo de la Figura 1 , en donde las esclusas neumáticas 22, 34, se localizan en los extremos inferiores de los elevadores de cangilones 24, 36. Cada una de las esclusas neumáticas 22, 30, 34, 50, 66, 70, 80, 98 de la Figura 1 , debe diseñarse para desempeñarse sobre el intervalo esperado de temperaturas de operación, y aquéllas de las esclusas neumáticas 22, 30, 34, 50, 66, 70, 80, 98, que operan a temperaturas significativamente elevadas, pueden enfriarse con líquido. Para evitar la acumulación de un material particulado en, y el bloqueo eventual de las esclusas neumáticas 22, 30, 34, 50,.66, 70, 80, 98, pueden taladrarse orificios en los lados de las esclusas neumáticas 22, 30, 34, 50, 66, 70, 80, 98. Es entonces posible soplar el aire comprimido hacia los orificios y desalojar por lo tanto el material particulado que se ha adherido a las esclusas neumáticas 22, 30, 34, 50, 66, 70, 80, 98. Cada una de las esclusas neumáticas 22, 30, 34, 50, 66, 70, 80, 98, también puede proporcionarse con al menos una ventilación que puede utilizarse si es necesario, para disminuir el soplado. Pueden utilizarse diferentes materiales de construcción para diferentes componentes del calcinador 10 y el material para cada componente se selecciona de manera ventajosa basándose en las condiciones de operación para el componente particular. Los materiales ejemplares para varios componentes del calcinador 10 se presentan a continuación, aunque se entenderá que los materiales de construcción no están limitados a aquéllos mencionados. Desde el punto de vista de los materiales de construcción, el calcinador 10 puede considerarse como que está dividido en varias secciones, incluyendo una sección de alimentación, una sección de secado, una sección de precalentamiento, una sección de calcinación y una sección de enfriamiento del producto. La sección de alimentación del calcinador 10 puede hacerse de acero dulce puede cumplir con los requisitos operacionales de manera económica. La sección de alimentación del calcinador 10 en la presente comprende la tolva de alimentación 12, el transportador 14, el mezclador 16, la criba de despeluzamiento 18, el transportador 20, la esclusa neumática 22 y el elevador de cangilones 24. La sección de secado del calcinador 10 está formada de manera favorable de acero inoxidable 304, puesto que las temperaturas de operación en la porción de secado son algo elevadas y pueden afectar el acero dulce. En la modalidad ilustrada del calcinador 10, la sección de secado incluye el secador 26, el ciclón 28, la esclusa neumática 30 y el conducto en el ciclón 28 para la ventilación de los gases de chimenea. La sección de secado del calcinador 10 puede incluir las juntas de expansión no ilustradas, por ejemplo, para el secador 26 y el ciclón 28, y estas juntas de expansión también pueden formarse de acero inoxidable 304. La sección de precalentamiento del calcinador 10 en la presente, comprende el precalentador 38, el ciclón 40, la charola de carga 42, el transportador 44, la esclusa neumática 46, los conductos en el ciclón 40 para ventilar los gases de chimenea y las juntas de expansión no ilustradas, por ejemplo, para el precalentador 38 y el ciclón 40. El precalentador 38 y las juntas de expansión, así como el ciclón 40 y sus conductos, se hacen de manera preferida de acero inoxidable 310, mientras que el acero inoxidable 304 puede utilizarse para el resto de la sección de precalentamiento. La sección de calcinación del calcinador 10 se construye de manera ventajosa de Incoloy 800H o grados superiores. En la modalidad ilustrada del calcinador 10, la sección de calcinación incluye el reactor de calcinación 56, el conducto de salida 58, el ciclón 68, la esclusa neumática 70, los conductos para el ciclón 40 para ventilar los gases de chimenea y las juntas de expansión no ilustradas, por ejemplo, para el reactor de calcinación 56 y el ciclón 68.

En la modalidad ilustrada del calcinador 10, la sección de enfriamiento del producto comprende la línea de transporte 72, el ciclón 74 y la esclusa neumática 80, que pueden estar compuestos todos de acero inoxidable 304. Debido a su resistencia la corrosión, este material también puede utilizarse con ventaja para la torre de enfriamiento 84, en la cual los gases de chimenea se enfrían. El conducto 86 conectado a la torre de enfriamiento 84, así como el recolector de polvo 88 y el conducto de ventilación 92 para los gases de chimenea que salen del recolector de polvo 88, pueden hacerse de acero dulce. Lo mismo es cierto para una cuba u otra estructura que puede proporcionarse para ventilar los gases de chimenea del conducto 92 a la atmósfera. En general, el calcinador 10 puede construirse utilizando materiales fácilmente disponibles. El aislamiento apropiado de los componentes del calcinador 10 mejora la eficiencia térmica y la seguridad. Aunque ciertos parámetros de aislamiento se presentan a continuación, se entenderá que estos son a manera de ejemplo, y no a manera de limitación. El aislamiento primario del calcinador 10 pueden ser mantos cerámicos de densidad de 3.628 kilogramos (8 libras) que se cubren mediante chaquetas de acero inoxidable de 0.0762 milímetros (0.003"). Típicamente, el espesor de un manto cerámico se determina por la temperatura de la capa del componente que se está aislando. Por ejemplo, el espesor del manto para el secador 26 puede ser de 5.08-7.62 centímetros (2-3"), el espesor del manto para el precalentador 38 puede ser de 10.16-12.7 centímetros (4-5") y el espesor del manto para el reactor de calcinación 56 puede ser de 15.24-17.78 centímetros (6-7"). Los componentes del calcinador 10 con temperaturas de operación más bajas que el secador 26, el precalentador 38 y el reactor de calcinación 56, también pueden aislarse conforme se requiera. El andamiento de los mantos aislantes al secador 26, el precalentador 38 y el reactor de calcinación 56, debe hacerse tomando en cuanta que las superficies se expanden y contraen con los cambios de temperatura. A manera de ejemplo, pueden utilizarse pernos sin cabeza y retenes soldados para sujetar los mantos de aislamiento al secador 26, el precalentador 38 y el reactor de calcinación 56. La unión de las chaquetas de acero inoxidable al secador 26, el precalentador 38 y el reactor de calcinación 56, debe tomar en consideración que las chaquetas necesitan moverse de manera independiente del secador 26, el precalentador 38 y el reactor de calcinación 56. Si se utilizan pernos sin cabeza soldados para anclar los mantos de aislamiento al secador 26, el precalentador 38 y el reactor de calcinación 56, puede obtenerse una buena resistencia y un movimiento adecuado, reduciendo al mínimo la unión de las chaquetas adyacentes unas con otras, y sujetando las chaquetas a los pernos sin cabeza de anclaje. Los componentes del calcinador 10 que están expuestos a temperaturas de operación más altas, pueden proporcionarse con recubrimientos metálicos refractarios o de cerámica rociados con plasma en las superficies internas de los mismos. Aunque no es necesario, tales recubrimientos pueden reducir el desgaste, ayudan a aislar las superficies internas y reducen la expansión térmica. Los recubrimientos metálicos refractarios o de cerámica también son renovables y pueden disminuir los costos de mantenimiento. El uso de recubrimientos metálicos refractarios o de cerámica para la reducción del desgaste es particularmente ventajoso en donde una superficie interna es propensa a los choques por el material particulado, por ejemplo, como en el reactor de calcinación 56. El calcinador 10 contiene de manera preferida tres módulos o estructuras principales que están arregladas lado a lado en una línea recta y están diseñadas de manera que cada módulo puede transportarse individualmente como una unidad. El módulo central se conecta a su módulo vecino, y los módulos se colocan de manera ventajosa de tal manera, que el módulo central está separado de cada uno de sus módulos vecinos por sustancialmente la misma distancia. Cada módulo puede estar en la forma de una construcción autosustentable al menos parcialmente encerrada, que incluye un armazón autosustentable vertical, un pasillo que corre alrededor del armazón en cada uno de los niveles diferentes del armazón, y chapas para forro alrededor del armazón y los pasillos. A manera de ejemplo, las construcciones pueden ser del orden de 19.825 metros (65') de alto.

Cada uno de los armazones porta los componentes respectivos del calcinador 10. Uno de los armazones soporta el elevador 24, el secador 26 y el ciclón 28, y el módulo respectivo puede referirse como un módulo de secado. Otro de los armazones porta el elevador 36, el precalentador 38, el ciclón 40 y la charola de carga 42, y el módulo correspondiente puede considerarse como un módulo de precalentamiento. El tercer armazón soporta el reactor de calcinación 56 junto con el quemador 60 y la cámara de recepción 64; el conducto de salida 58 para la los gases de chimenea que dejan el reactor de calcinación 56; y el ciclón 68. El módulo respectivo puede referirse como un módulo de calcinación. El arreglo lineal de los módulos permite que uno o más calcinadores adicionales similares al calcinador 10 se levanten adyacentes al último. Esto permite que la producción se incremente de una manera económica, y hace posible integrar los controles y las funciones logísticas del calcinador 10 y el calcinador o calcinadores adicionales. El uso de los módulos en el calcinador 10 facilita la construcción y permite que el calcinador 10 se relocalice de manera económica si es necesario o deseable. El diseño del calcinador 10 también simplifica el acceso a los varios componentes del calcinador 10, de manera que las inspecciones y el mantenimiento puede llevarse a cabo más rápidamente, y un operador del calcinador 10 puede verificar el último más fácilmente. El calcinador 10 puede diseñarse para una operación fácil, para reducir la carga del operador. Un arreglo para lograr una operación simplificada del calcinador 10 se describe a continuación a manera de ejemplo, y no a manera de limitación. Este arreglo comprende un sistema de control o controlador del quemador dedicado, para el quemador 60 y un controlador del procedimiento dedicado separado para el resto del calcinador 10. Para facilidad de descripción, tal resto del calcinador 10 se referirá como la sección de procesamiento del calcinador 10. El sistema de control del quemador es responsable de la operación del quemador 60, incluyendo el paro por emergencia del último por razones de seguridad. El sistema de control del quemador separado incrementa la seguridad, puesto que los circuitos de seguridad, así como el paro por emergencia del quemador 60, se controlan de manera independiente de la sección de procesamiento del calcinador 10. El controlador del procedimiento para la sección de procesamiento del calcinador 10 está en red con el sistema de control del quemador, de manera que el quemador 60 puede verificarse y operarse desde la misma interconexión que la unidad de procesamiento. El controlador del procedimiento, que verifica y opera la sección de procesamiento del calcinador 10, proporciona un control de circuito cerrado de variables de operación, circuitos de seguridad y alarmas. El controlador del procedimiento proporciona además un control de circuito cerrado de la interconexión entre la l/O del calcinador 10, y una interconexión gráfica del usuario en una computadora manejada por el operador. El controlador del procedimiento se conecta a sensores y accionadores a través de la l/O remota, que permite que la instrumentación del calcinador 10 se alambre a uno o más gabinetes de l/O localizados cerca de la instrumentación. El gabinete o gabinetes se conectan al controlador del procedimiento por medio de un solo enlace digital, y este enlace digital no sólo facilita el arranque y mejora la portabilidad del calcinador 10, sino que también reduce en gran medida el alambrado. Un centro del control del motor inteligente permite verificar y operar los dispositivos motorizados vía una red digital conectada al controlador del procedimiento. Tal centro de control del motor hace posible mejorar los diagnósticos, reducir el alambrado y simplificar la modificación del centro de control del motor. Todo el calcinador 10 puede verificarse y operarse desde la interconexión gráfica del usuario en la computadora del operador. También es posible verificar y operar el calcinador 10 de las computadoras auxiliares en red con el controlador del procedimiento. Estas computadoras auxiliares pueden situarse en el área local del calcinador 10 y constituir parte de una LAN (Red de Área Local). De manera alterna, las computadoras auxiliares pueden estar remotas del calcinador 10 y formar parte de una WAN (Red de Área Amplia). Los ejemplos de los parámetros que pueden verificarse desde la computadora del operador son temperaturas, presiones, niveles de llenado, por ejemplo, de la tolva de alimentación 12 y de la charola de carga 42, flujos y estado del motor. Los datos del calcinador 10 pueden almacenarse y utilizarse a continuación para generar las tendencias históricas y los reportes pueden imprimirse. Un control de circuito cerrado automático se proporciona de manera ventajosa para ciertos parámetros del calcinador 10. Estos parámetros ¡ncluyen la temperatura en el reactor de calcinación 56, el nivel del material particulado en la charola de carga 42, la temperatura en el recolector de polvo 88 y los flujos de aire y combustible hacia el quemador 60 durante el arranque del calcinador 10. La manera de lograr el control del circuito cerrado automático de tales parámetros se describe a continuación. Con respecto al circuito de control para la temperatura en el reactor de calcinación 56, el material particulado que entra al reactor de calcinación 56 absorbe calor. En consecuencia, la temperatura en el reactor de calcinación 56 puede ajustarse variando la velocidad de alimentación del material particulado hacia el reactor de calcinación 56, mientras que mantiene la entrada de calor del quemador 60 constante. Aunque es posible ajustar la temperatura en el reactor de calcinación 56 cambiando el flujo de combustible hacia, y por lo tanto variando la entrada de calor del quemador 60, el ajuste de la temperatura vía la velocidad de alimentación del material se prefiere, debido a que la temperatura en el reactor de calcinación 56 responde más rápidamente a los cambios en la velocidad de alimentación del material que a los cambios en la entrada de calor del quemador. La razón es que un cambio en la entrada de calor del quemador se detecta como una perturbación para el circuito de control de la temperatura para el reactor de calcinación 56.

Además, el ajuste de la temperatura por medio de la velocidad de alimentación del material, permite que se incremente la eficiencia. Así, tal ajuste de la temperatura hace posible lograr una reacción casi estequiométrica en el reactor de calcinación 56, debido a que la velocidad de alimentación del material es un máximo para una entrada de calor del quemador dada. La velocidad de producción del calcinador 10 puede cambiarse variando la entrada de calor del quemador. Con respecto al circuito de control para el nivel del material particulado en la charola de carga 42, la temperatura en el reactor de calcinación 56, y la calidad consistente del producto, dependen ambos de la velocidad de alimentación del material particulado hacia el reactor de calcinación 56. En consecuencia, una alimentación continua y controlada para el reactor de calcinación 56 es deseable. La charola de carga 42 sirve para asegurar un suministro ininterrumpido del material particulado al reactor de calcinación 56, incluso cuando hay un desajuste a corto plazo en la introducción de la materia prima particulada hacia el calcinador 10. Sin embargo, para lograr esta función, el nivel del material particulado en la charola de carga 42 debe controlarse para evitar que la charola de carga 42 se desborde o se vacíe. El flujo del material particulado fuera de la charola de carga 42, se regula por el circuito de control de la temperatura para el reactor de calcinación 56. Por lo tanto, el nivel del material particulado en la charola de carga 42 debe controlarse ajustando la velocidad a la cual el material particulado se introduce en la charola de carga 42. Para evitar la obstrucción del calcinador 10, el circuito de control del nivel para la charola de carga 42 se proporciona con un interbioqueo que detiene la alimentación de materia prima particulada hacia el calcinador 10 si la temperatura en el secador 26 cae a un punto en donde el material particulado no puede secarse ya de manera adecuada. Con relación al circuito de control para la temperatura en el recolector de polvo 88, se mencionó anteriormente que el recolector de polvo 88 puede estar en la forma de un alojamiento de bolsas. Bajo tales circunstancias, la temperatura en el recolector de polvo 88 debe mantenerse debajo de aquélla a la cual las bolsas pueden incendiarse y la torre de enfriamiento 84 debe enfriar los gases de chimenea de manera suficiente para satisfacer esta condición. Para evitar la condensación de la humedad de los gases de chimenea, y una obstrucción resultante del calcinador 10, el circuito de control de la temperatura para el recolector de polvo 88 debe mantener la temperatura de los gases de chimenea por encima de la temperatura de evaporación del agua. Tal circuito de control de la temperatura debe proporcionarse también con un interbioqueo que evita que el agua se admita en la torre de enfriamiento 84 cuando el ventilador de succión primario 90 está apagado. Con respecto al circuito de control para los flujos de aire y de combustible hacia el quemador 60, es la función del quemador 60 llevar al reactor de calcinación 56 hasta la temperatura de operación durante el arranque del calcinador 10. El reactor de calcinación 56 se eleva a la temperatura de operación durante un periodo de tiempo especificado, y a través de este periodo de tiempo, el sistema de control del quemador regula los flujos de aire y de combustible hacia el quemador 60, para proporcionar la operación segura y eficiente del quemador 60. Mientras el reactor de calcinación 56 se lleva a la temperatura, el sistema de control del quemador regula la temperatura en el reactor de calcinación 56, y el circuito de control de la temperatura para el reactor de calcinación 56 está inactivo. Una vez que el reactor de calcinación 56 ha alcanzado la temperatura de operación, la función de regular la temperatura en el reactor de calcinación 56 se transfiere del sistema de control del quemador al circuito de control de la temperatura para el reactor de calcinación 56. Si es necesario o deseable, los flujos de aire y combustible hacia el quemador 60, pueden incrementarse ahora gradualmente para incrementar la salida del calcinador 10. Como se expuso previamente, la dirección de desplazamiento del material particulado a través del calcinador 10 es, en general, a contracorriente a la dirección de desplazamiento de los gases de chimenea a través del calcinador 10. Sin embargo, la trayectoria de flujo del material particulado y la trayectoria de flujo de los gases de chimenea tienen porciones comunes en los cuales el material particulado y los gases de chimenea están en contacto y fluyen de manera paralela. El secador 26 y el precalentador 38 son dos zonas del calcinador 10 en donde esto ocurre, y el flujo paralelo del material particulado y los gases de chimenea en el secador 26 y el precalentador 38, combinado con el contacto directo entre el material particulado y los gases de chimenea, permite que el material particulado y los gases de chimenea se sometan a un intercambio de calor altamente eficiente. Aunque un intercambio de calor algo más eficiente puede obtenerse con el flujo a contracorriente, es difícil inducir que el material dividido de manera relativamente fina, se desplace contra una corriente de gas. Por lo tanto, el flujo paralelo con el contacto directo es el método más efectivo para efectuar el intercambio de calor entre el material particulado y los gases de chimenea. El calcinador 10 se diseña para equilibrar las cargas de material y las térmicas. Así, el material particulado se calienta por los gases de chimenea en etapas, conforme el material particulado pasa a través del secador 26, el precalentador 38 y el reactor de calcinación 56. El material particulado se enfría entonces con el aire de combustión para el quemador 60 y el aire de combustión es, a su vez, precalentado. El aire de combustión precalentado se utiliza por el quemador 60 para producir gases de chimenea calientes en el reactor de calcinación 56, y los gases de chimenea calientes se enfría posteriormente en etapas por el material particulado, conforme los gases de chimenea fluyen fuera del reactor de calcinación 56, y pasan a través del precalentador 38 y el secador 26. Una de las ventajas del calcinador 10 es que el flujo de material se autocorrige a un grado debido a la manera en la cual se maneja el remanente. El remanente en el aire de combustión del quemador 60 se transporta a través del reactor de calcinación 56 al ciclón 68, por los gases de chimenea generados en el reactor de calcinación 56. En el ciclón 68, la mayoría de este remanente se separa de los gases de chimenea y se recircula combinando el remanente separado con el material particulado calcinado introducido en la línea de transporte 72. Además, el remanente en los gases de chimenea que salen del precalentador 38, se separarán de los gases de chimenea, al menos para la mayor parte, en el ciclón 40. El remanente separado del ciclón 40 se recircula nuevamente combinando este remanente separado con el material particulado precalentado suministrado a la charola de carga 42. De manera similar, el remanente en los gases de chimenea que dejan el secador 26 entra al ciclón 28. En el ciclón 28, la mayoría de tal remanente se separa de los gases de chimenea y se recirculan combinando tal remanente con el material particulado seco que se envía al precalentador 38. Los gases de chimenea que vienen del ciclón 28 pueden contener remanente residual, y este remanente residual se captura en gran medida por el recolector de polvo 88 desde donde el remanente se recircula al mezclador 16. El calcinador 10 es por lo tanto, capaz de mantener la pérdida de material particulado a un mínimo, y calcinar virtualmente todo el material particulado admitido en el calcinador 10. Un ciclón típicamente tiene un flujo de gas de diseño en el cual el ciclón operará a la eficiencia máxima. Sin embargo, el calcinador 10 permite que los ciclones 28, 40, 68, 74 se operen a flujos de gas diferentes de sus flujos de gas de diseño respectivos, sin una reducción sustancial en la eficiencia del calcinador 10. Cuando los ciclones 28, 40, 68, 74 operan a flujos de gas diferentes a sus flujos de gas de diseño, el remanente se incrementa. Sin embargo, debido a la recirculación eficiente del remanente por el calcinador 10, la operación del calcinador 10 no tiene un impacto muy grande por el remanente incrementado. Como resultado, el calcinador 10 puede apagarse y operarse a un rendimiento más bajo sin una pérdida sustancial en la eficiencia o el material particulado. De manera similar al flujo de material, la carga térmica en el calcinador 10 también se autocorrige a un grado. Así, el aire de combustión suministrado al quemador 60 vía la línea de transporte 72 se calienta por el material particulado calcinado extraído del reactor de calcinación 56, reduciendo por lo tanto la entrada de calor requerida del quemador 60. Además, el calor generado en el reactor de calcinación 56 se suministra al precalentador 38 y a continuación al secador 26. Suponiendo que la cantidad de calor necesaria para secar el material particulado no excede la cantidad de calor disponible del reactor de calcinación 56, el precalentador 38 terminará de secar el material particulado si el secador 26 es incapaz de hacerlo. En el caso en que el calor disponible del reactor de calcinación 56 no es suficiente para secar el material particulado, el rendimiento del calcinador 10 puede disminuirse, mientras que la salida de los gases de chimenea se mantiene de manera que más calor se vuelve disponible para el secado.

Aunque la orientación vertical ilustrada del reactor de calcinación 56 se prefiere actualmente, el reactor de calcinación 56 puede ser ahusado o inclinado. Además, aunque el material particulado en el calcinador 10 se desplaza hacia abajo en el secador inclinado 26 y el precalentador inclinado 38, el material particulado puede, en su lugar, desplazarse hacia arriba. De igual manera, si el reactor de calcinación 56 fuera inclinado, el material particulado podría transportarse a través del reactor de calcinación 56 en una dirección hacia arriba o hacia abajo. Es posible además que el secador 26, el precalentador 38 y el reactor de calcinación 56 se coloquen horizontalmente. Al colocar el secador 26, el precalentador 38 y el reactor de calcinación 56 en una orientación inclinada u horizontal, la altura general del calcinador 10 puede reducirse. Algunas ventajas que se alcanzan con el calcinador 10 se enumeran a continuación. Para empezar, el calcinador 10 permite que el costo de capital por tonelada de producto se reduzca. A manera de ejemplo, puede obtenerse un costo de capital de $25-$35 por tonelada de producto con el calcinador 10. Además, el calcinador 10 hace posible disminuir el riesgo de cambios significativos en el mercado. Así, el uso de los módulos en el calcinador 10 permite que el último se mueva de un sitio a otro a un costo relativamente bajo. El diseño del calcinador 10 también permite que el calcinador 10 se transporte a lo largo de un sistema de carreteras Interestatales en camiones de cama plana. En contraste, una vez que un calcinador convencional se instala, el costo del capital de tal calcinador convencional se vuelve un costo irrecuperable, puesto que es más caro volver a localizar el calcinador que construir uno nuevo. Además, el calcinador 10 no requiere revestimientos refractarios, incluso en el reactor de calcinación 56. El flujo ciclónico del material particulado en el reactor de calcinación 56, causa que una capa del material particulado se forme de la superficie interna del reactor de calcinación 56 y la llama y los gases calientes generados por el quemador montado centralmente 60. Esta capa de material particulado protege la superficie interna del reactor de calcinación 56 de la llama y los gases calientes, de manera que la temperatura de la superficie interna permanece suficientemente baja para hacer al revestimiento refractario innecesario. En la ausencia de revestimientos refractarios, el alto costo de reemplazar tales revestimientos se elimina, así como la pérdida de tiempo de producción cuando los revestimientos refractarios fallan o se reemplazan. Un calcinador con revestimientos refractarios también toma mucho tiempo de ciclar hacia arriba y hacia abajo que uno sin revestimientos refractarios. Una ausencia de los revestimientos refractarios permite además que se reduzca el desperdicio y proporciona una flexibilidad mucho mayor para hacer corresponder la producción con la demanda y el almacenamiento disponible. Además, una ausencia de revestimientos refractarios permite que el periodo de calentamiento entre el inicio frío y la producción se reduzca en gran medida, por ejemplo, a 2 horas, y evita la necesidad de un periodo de enfriamiento cuando hay un paro. Otra ventaja del calcinador 10 reside en que el tiempo y los costos de suministro, así como el tiempo y los costos de instalación, pueden reducirse en gran medida. Por ejemplo, puede ser posible entregar el calcinador 10 en un sitio en el transcurso de 90 a 120 días desde la orden y tener el calcinador 10 en operación en el transcurso de 6 a 7 meses desde la orden. El calcinador 10 también puede construirse con una huella más pequeña y, por lo tanto, en un área más pequeña que los calcinadores convencionales. Por ejemplo, el calcinador 10 puede tener una huella de 18.288 metros por 12.192 metros (60 pies por 40 pies). Además, el calcinador 10 puede diseñarse para generar significativamente menos tensiones que los calcinadores convencionales, por ejemplo, el calcinador 10 puede diseñarse para generar una tensión de menos de 0.2109 kgf/cm2 (3 psi) en el punto de soporte de la carga más grande del mismo. Como resultado, una selección de sitios más grandes se vuelve disponible para levantar el calcinador 10 y los costos de preparación del sitio pueden reducirse. El calcinador 10 tiene además la capacidad de operar de manera más eficiente que los calcinadores convencionales que emplean hornos giratorios rectos. A manera de ejemplo, el calcinador 10 puede consumir de 1318.82 a 1758.42 kilowatt por hora (4.5 a 6 millones de BTU), dependiendo del contenido de humedad de la materia prima, para producir una tonelada de cal. Esto es 30-40% menos energía que los calcinadores convencionales con hornos giratorios rectos. El calcinador 10 además es capaz de utilizar una amplia variedad de combustibles estándar incluyendo gas, aceite, carbón y combinaciones de uno o más de estos combustibles. Además, los combustibles alternativos, tales como biomasa, gas de relleno sanitario y caucho pueden utilizarse junto con los combustibles estándar. La capacidad para consumir muchos tipos diferentes de combustible permite que el calcinador 10 trabaje con el combustible o combustibles más económicamente disponibles, disminuyendo por lo tanto los costos de operación. Además, el calcinador 10 puede procesar materiales finos. Utilizando la producción de cal a partir de piedra caliza como un ejemplo, los finos de la piedra caliza creados durante la extracción y procesamiento de la piedra caliza, representan un gasto principal en la producción de cal y hay ventajas del costo, así como beneficios logísticos principales, que se obtienen convirtiendo tales finos a cal. Puesto que el intervalo de tamaño ideal para la materia prima particulada alimentada al calcinador 10 es de 10 mallas a 0, el calcinador 10 es capaz de procesar toda la piedra caliza extraída. En contraste, los calcinadores convencionales son usualmente incapaces de procesar el material mucho más fino que 1.27 centímetros (media pulgada), y este material es típicamente desechado o vendido a una pérdida relativa al mismo material en la forma de cal. El calcinador 10 también es capaz de procesar la piedra caliza de los depósitos que no son considerados adecuados para los calcinadores convencionales. Así, muchos depósitos con piedra caliza de excelente composición química han sido ignorados por los productores de cal debido a que la piedra caliza tendría que someterse a decrepitación en los calcinadores convencionales. Puesto que el calcinador 10 es capaz de procesar la piedra caliza de estos depósitos, y tales depósitos con frecuencia están más cerca de los consumidores de cal que los depósitos explotados por los productos de cal, pueden lograrse ahorros considerables en el transporte de la cal con el calcinador 10. El calcinador 10 es también capaz de responder rápidamente a los cambios en las condiciones de operación, permitiendo por lo tanto que el calcinador 10 genere productos de calidad consistente. Además, el calcinador 10 puede adaptarse fácilmente a procesar lodo húmedo, así como material particulado seco o polvo. Con un material de alimentación adecuado, es posible que el calcinador 10 convierta 99.99% de la materia sólida que entra al calcinador 10 al producto calcinado con poco o nada en forma de corrientes de desecho de sólidos o líquidos. Varias modificaciones son posibles dentro del significado y alcance de la equivalencia de las reivindicaciones anexas.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Una planta de tratamiento térmico que comprende: una primera etapa para someter el material particulado a un primer tratamiento, la primera etapa se proporciona con una salida de la primera etapa para descargar el material particulado de la primera etapa; una segunda etapa para someter el material particulado a un segundo tratamiento, la segunda etapa se proporciona con una salida de la segunda etapa para descargar el material particulado de la segunda etapa, y al menos uno del primer tratamiento y el segundo tratamiento incluye calentar el material particulado; primeros medios de transporte arreglados para recibir el material particulado de la salida de la primera etapa; y segundos medios de transporte arreglados para recibir el material particulado de la salida de la segunda etapa, los primeros medios de transporte y los segundos medios de transporte son operables sustancialmente de manera independiente de la primera etapa y la segunda etapa y son sustancialmente independientes uno del otro.

2.- La planta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la salida de la primera etapa comprende un primer elemento de control para regular la descarga del material particulado de la primera etapa y la salida de la segunda etapa comprende un segundo elemento de control para regular la descarga del material particulado de la segunda etapa, cada uno de los elementos de control se diseña para permitir el paso del material particulado mientras que inhibe el paso del gas.

3.- La planta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque una de las etapas comprende una zona de tratamiento alargada para el tratamiento respectivo, la zona de tratamiento alargada tiene un extremo de entrada extremo de salida que están separados uno del otro longitudinalmente de la zona de tratamiento alargada; y comprende además medios para introducir el material particulado en el extremo de entrada de manera sustancialmente tangencial a la zona de tratamiento alargada, y medios para extraer el material particulado del extremo de salida, de manera sustancialmente tangencial de la zona de tratamiento alargada.

4.- La planta de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque la zona de tratamiento alargada tiene una pared periférica; y comprende además medios para impulsar el material particulado hacia el extremo de entrada, de manera que una porción del material particulado migra hacia la pared periférica y se desplaza a través de una parte de la zona de tratamiento alargada a lo largo de una trayectoria sustancialmente ciclónica.

5.- La planta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la primera etapa comprende una primera zona de tratamiento para el primer tratamiento y la segunda etapa comprende una segunda zona de tratamiento para el segundo tratamiento, la primera zona de tratamiento y la segunda zona de tratamiento están elevadas y localizadas por encima de un nivel predeterminado; y comprende además una primera unidad para alimentar el material particulado a la primera zona de tratamiento desde abajo del nivel predeterminado y una segunda unidad para alimentar el material particulado a la segunda zona de tratamiento desde abajo del nivel predeterminado, la primera unidad y la segunda unidad son operables de manera sustancialmente independiente una de la otra.

6.- La planta de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque la primera unidad y la segunda unidad son operables de manera sustancialmente independiente de la primera etapa y la segunda etapa.

7.- La planta de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque la primera zona de tratamiento y la segunda zona de tratamiento están inclinadas.

8.- La planta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la primera etapa comprende una primera zona de tratamiento inclinada para el primer tratamiento y la segunda etapa comprende una segunda zona de tratamiento inclinada para el segundo tratamiento, la primera zona de tratamiento tiene un extremo superior y un extremo inferior, y la segunda zona de tratamiento tiene un extremo superior y un extremo inferior; y comprende además medios para transportar el material particulado a lo largo de cada una de las zonas de tratamiento, los medios de transporte incluyen medios para arrastrar el material particulado en cada una de las zonas de tratamiento en una corriente de fluido gaseoso que fluye en una dirección del extremo superior respectivo hacia el extremo ¡nferior respectivo.

9.- La planta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la primera etapa comprende una primera zona de tratamiento para el primer tratamiento, y la segunda etapa comprende una segunda zona de tratamiento para el segundo tratamiento, la segunda etapa se proporciona con una entrada para el material particulado, y la entrada está separada de la salida de la primera etapa por una distancia predeterminada, medida en un plano sustancialmente horizontal; y comprende además medios para transportar el material particulado a lo largo de la primera zona de tratamiento en una dirección predeterminada, y a lo largo de la segunda zona de tratamiento, al menos aproximadamente en la dirección predeterminada, los primeros medios de transporte constituyen parte de los medios para conducir el material particulado de la salida de la primera etapa a la entrada de manera que, como se observa en el plano, el material particulado se desplaza al menos aproximadamente en contracorriente a la dirección predeterminada sobre una parte principal de la distancia predeterminada.

10.- Una planta de tratamiento térmico que comprende: una primera etapa para someter el material particulado a un primer tratamiento, la primera etapa incluye una primera zona elevada de tratamiento para el primer tratamiento, y la primera zona de tratamiento se localiza por encima de un nivel predeterminado; una segunda etapa para someter el material particulado a un segundo tratamiento, la segunda etapa incluye una segunda zona elevada de tratamiento para el segundo tratamiento, y la segunda zona de tratamiento se localiza encima del nivel predeterminado, al menos uno del primer tratamiento y el segundo tratamiento incluyen calentar el material particulado; una primera unidad para alimentar el material particulado a la primera zona de tratamiento desde abajo del nivel predeterminado; y una segunda unidad para alimentar el material particulado a la segunda zona de tratamiento desde abajo del nivel predeterminado, la primera unidad y la segunda unidad son operables de manera sustancialmente independiente una de la otra.

11.- La planta de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada además porque la primera etapa se proporciona con una salida de la primera etapa para descargar el material particulado de la primera etapa, y la segunda etapa se proporciona con una salida de la segunda etapa para descargar el material particulado de la segunda etapa, la salida de la primera etapa comprende un primer elemento de control para regular la descarga del material particulado de la primera etapa y la salida de la segunda etapa comprende un segundo elemento de control para regular la descarga del material particulado de la segunda etapa, cada uno de los elementos de control está diseñado para permitir el paso del material particulado mientras qµe inhibe el paso del gas.

12.- La planta de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada además porque la primera unidad y la segunda unidad son operables de manera sustancialmente independiente de la primera zona de tratamiento y la segunda zona de tratamiento.

13.- La planta de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada además porque la primera zona de tratamiento y la segunda zona de tratamiento están inclinadas.

14.- La planta de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada además porque la primera zona de tratamiento tiene un extremo superior y un extremo inferior y la segunda zona de tratamiento tiene un extremo superior y un extremo inferior; y comprende además medios para transportar el material particulado a lo largo de cada una de las zonas de tratamiento, los medios de transporte incluyen medios para arrastrar el material particulado en cada una de las zonas de tratamiento en una corriente de fluido gaseoso que fluye en una dirección del extremo superior respectivo hacia el extremo inferior respectivo.

15.- La planta de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada además porque la primera etapa se proporciona con una salida de la primera etapa para descargar el material particulado de la primera etapa y la segunda etapa se proporciona con una entrada para el material particulado, la entrada está separada de la salida de la primera etapa por una distancia predeterminada medida en un plano sustancialmente horizontal; y comprende además medios para transportar el material particulado a lo largo de la primera zona de tratamiento en una dirección predeterminada y a lo largo de la segunda zona de tratamiento, al menos aproximadamente en la dirección predeterminada, y medios para conducir el material particulado de la salida de la primera etapa a la entrada de manera que, como se observa en el plano, el material particulado se desplaza al menos aproximadamente en contracorriente a la dirección predeterminada sobre una parte principal de la distancia predeterminada.

16.- La planta de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada además porque comprende medios para transportar el material particulado descargado de la primera etapa a la segunda unidad, los medios de transporte son operables de manera sustancialmente independiente de la primera etapa y la segunda etapa.

17.- Una planta de tratamiento térmico que comprende: una primera etapa para someter el material particulado a un primer tratamiento, la primera etapa incluye una primera zona de tratamiento inclinada para el primer tratamiento, y la primera zona de tratamiento tiene un extremo superior y un extremo ¡nferior; una segunda etapa para someter el material particulado a un segundo tratamiento, la segunda etapa ¡ncluye una segunda zona de tratamiento inclinada para el segundo tratamiento, y la segunda zona de tratamiento tiene un extremo superior y un extremo inferior, al menos uno del primer tratamiento y el segundo tratamiento incluyen calentar el material particulado; y medios para transportar el material particulado a lo largo de cada una de las zonas de tratamiento, los medios de transporte incluyen medios para arrastrar el material particulado en cada una de la zonas de tratamiento en una corriente de fluido gaseoso que fluye en una dirección del extremo superior respectivo hacia el extremo inferior respectivo.

18.- La planta de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada además porque la primera etapa se proporciona con una salida de la primera etapa para descargar el material particulado de la primera etapa y la segunda etapa se proporciona con una salida de la segunda etapa para descargar el material particulado de la segunda etapa, la salida de la primera etapa comprende un primer elemento de control para regular la descarga del material particulado de la primera etapa, y la salida de la segunda etapa comprende un segundo elemento de control para regular la descarga del material particulado de la segunda etapa, cada uno de los elementos de control está diseñado para permitir el paso del material particulado mientras que inhibe el paso del gas.

19.- La planta de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada además porque la primera zona de tratamiento y la segunda zona de tratamiento están elevadas y localizadas por un nivel predeterminado; y que comprende además una primera unidad para alimentar el material particulado a la primera zona de tratamiento desde abajo del nivel predeterminado y una segunda unidad para alimentar el material particulado a la segunda zona de tratamiento desde abajo del nivel predeterminado, la primera unidad y la segunda unidad son operables de manera sustancialmente independiente una de la otra.

20.- La planta de conformidad con la reivindicación 19, caracterizada además porque la primera unidad y la segunda unidad son operables de manera sustancialmente independiente de la primera etapa y la segunda etapa.

21.- La planta de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada además porque la primera etapa se proporciona con una salida de la primera etapa para descargar el material particulado de la primera etapa y la segunda etapa se proporciona con una entrada para el material particulado, la entrada está separada de la salida de la primera etapa por una distancia predeterminada, medida en un plano sustancialmente horizontal; y comprende además medios para conducir el material particulado de la salida de la primera etapa a la entrada, de manera que como se observa en el plano, el material particulado se desplaza al menos aproximadamente en contracorriente al fluido gaseoso en las zonas de tratamiento sobre una parte principal de la distancia predeterminada.

22.- Una planta de tratamiento térmico que comprende: una zona de tratamiento para someter el material particulado a un tratamiento térmico; un dispositivo de calentamiento para la zona de tratamiento; una cámara que se abre a la zona de tratamiento para recibir la materia rechazada de la zona de tratamiento; y un elemento de control para regular la descarga de la materia rechazada de la cámara, el elemento de control tiene una primera condición en la cual la descarga de la materia rechazada de la cámara se evita, y una segunda condición en la cual la materia rechazada se descarga desde la cámara, y el elemento de control es capaz de adoptar tanto la primera condición como la segunda condición durante la operación del dispositivo de calentamiento.

23.- La planta de conformidad con la reivindicación 22, caracterizada además porque el dispositivo de calentamiento comprende una unidad de combustión; y comprende además medios para generar una corriente de fluido de enfriamiento, medios para introducir el material particulado calentado en la corriente para el transporte y el enfriamiento, y medios para separar el fluido de enfriamiento de la corriente del material particulado introducido en la corriente, los medios de generación están arreglados para transportar el fluido de enfriamiento separado de los medios de separación a la unidad de combustión para utilizarse en la combustión.

24.- Una método de tratamiento térmico que comprende los pasos de: someter una primera cantidad de material particulado a un primer tratamiento en una primera etapa de una planta de tratamiento térmico; someter una segunda cantidad de material particulado a un segundo tratamiento en una segunda etapa de la planta de tratamiento térmico, al menos uno del primer tratamiento y el segundo tratamiento incluye calentar la cantidad respectiva de material particulado; descargar la primera cantidad de material particulado de la primera etapa; descargar la segunda cantidad de material particulado de la segunda etapa; transportar la primera cantidad de material particulado posterior al paso de descarga de la primera cantidad de material particulado; y transportar la segunda cantidad de material particulado posterior al paso de descarga de la segunda cantidad de material particulado, los pasos de transporte se realizan de manera sustancialmente independiente de la primera etapa y la segunda etapa, y son sustancíalmente independientes uno del otro.

25.- El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado además porque una de las etapas comprende una zona de tratamiento alargada para el tratamiento respectivo, la zona de tratamiento alargada tiene una pared periférica; y comprende además los pasos de introducir la cantidad respectiva de material particulado en la zona de tratamiento alargada, de manera sustancialmente tangencial de la zona de tratamiento alargada, y extraer la cantidad respectiva de material particulado de la zona de tratamiento alargada, de manera sustancialmente tangencial de la zona de tratamiento alargada, el paso de introducción incluye impulsar la cantidad respectiva de material particulado en la zona de tratamiento alargada, de manera que la cantidad respectiva del material particulado migra hacia la pared periférica y se desplaza a través de una parte de la zona de tratamiento alargada, a lo largo de una trayectoria de flujo sustancialmente ciclónica.

26.- El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado además porque la primera etapa comprende una primera zona de tratamiento para el primer tratamiento, y la segunda etapa comprende una segunda zona de tratamiento para el segundo tratamiento, la primera etapa se proporciona con una salida de la primera etapa para descargar el material particulado de la primera etapa, y la segunda etapa se proporciona con una entrada para el material particulado, la entrada está separada de la salida de la primera etapa por una distancia predeterminada, medida en un plano sustancialmente horizontal; y comprende además los pasos de transportar la primera cantidad de material particulado a lo largo de la primera zona de tratamiento, en una dirección predeterminada, y transportar la segunda cantidad de material particulado a lo largo de la segunda zona de tratamiento, al menos aproximadamente en la dirección predeterminada, el paso de transportar la primera cantidad de material particulado constituye parte de una operación durante la cual, la primera cantidad de material particulado se conduce de la salida de la primera etapa a la entrada de manera que, como se observa en un plano, la primera cantidad de material particulado se desplaza al menos aproximadamente en contracorriente con la dirección predeterminada sobre una parte principal de la distancia predeterminada.

27.- Un método de tratamiento térmico que comprende los pasos de: alimentar una primera cantidad de material particulado en una primera zona elevada de tratamiento desde debajo de un nivel predeterminado, la primera zona de tratamiento constituye parte de una primera etapa de una planta de tratamiento térmico, y se localiza por encima del nivel predeterminado; alimentar una segunda cantidad de material particulado en una segunda zona elevada de tratamiento desde abajo del nivel predeterminado, la segunda zona de tratamiento constituye parte de una segunda etapa de la planta de tratamiento térmico, y se localiza por encima del nivel predeterminado; someter la primera cantidad de material particulado a un primer tratamiento en la primera zona de tratamiento; y someter la segunda cantidad de material particulado a un segundo tratamiento térmico en la segunda zona de tratamiento, al menos uno del primer tratamiento y el segundo tratamiento incluye calentar la cantidad respectiva de material particulado, y los pasos de alimentación se realizan de manera sustancialmente independiente uno del otro.

28.- El método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado además porque los pasos de alimentación se realizan de manera sustancialmente independiente de la primera etapa y la segunda etapa.

29.- El método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado además porque la primera etapa se proporciona con una salida de la primera etapa para descargar el material particulado de la primera etapa, y la segunda etapa se proporciona con una entrada para el material particulado, la entrada está separada de la salida de la primera etapa por una distancia predeterminada medida en un plano sustancialmente horizontal; y comprende además los pasos de transportar la primera cantidad de material particulado a lo largo de la primera zona de tratamiento en una dirección predeterminada, transportar la segunda cantidad de material particulado a lo largo de la segunda zona de tratamiento, al menos aproximadamente en la dirección predeterminada, descargar la primera cantidad de material particulado de la primera etapa a través de la salida de la primera etapa, y conducir la primera cantidad de material particulado de la salida de la primera etapa a la entrada, de manera que como se observa en un plano, la primera cantidad de material particulado se desplaza al menos aproximadamente en contracorriente a la dirección predeterminada sobre una parte principal de la distancia predeterminada.

30.- El método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado además porque comprende los pasos de descargar la primera cantidad de material particulado de la primera etapa y transportar la primera cantidad de material particulado a la segunda etapa, posterior al paso de descargar, el paso de transporte se realiza de manera sustancialmente independiente de la primera etapa y la segunda etapa.

31.- Un método de tratamiento térmico que comprende los pasos de: transportar una primera cantidad de material particulado hacha abajo a lo largo de una trayectoria inclinada en una primera zona de tratamiento, la primera zona de tratamiento constituye parte de una primera etapa de una planta de tratamiento térmico; transportar una segunda cantidad de material particulado hacia abajo a lo largo de una trayectoria inclinada en una segunda zona de tratamiento, la segunda zona de tratamiento constituye parte de una segunda etapa de la planta de tratamiento térmico; someter la primera cantidad de material particulado a un primer tratamiento en la primera zona de tratamiento; y someter la segunda cantidad de material particulado a un segundo tratamiento en la segunda zona de tratamiento, al menos uno del primer tratamiento y el segundo tratamiento incluye calentar la cantidad respectiva de material particulado, y los pasos de transporte incluyen arrastrar las cantidades respectivas de material particulado en corrientes de fluido gaseoso que fluyen hacia abajo a lo largo de las trayectorias inclinadas respectivas.

32.- El método de conformidad con la reivindicación 31 , caracterizado además porque la primera etapa se proporciona con una salida de la primera etapa para descargar el material particulado de la primera etapa y la segunda etapa se proporciona con una entrada para el material particulado, la entrada está separada de la salida de la primera etapa por una distancia predeterminada, medida en un plano sustancialmente horizontal, y la primera cantidad de material particulado se transporta a lo largo de la primera zona de tratamiento en una dirección predeterminada, la segunda cantidad de material particulado se transporta a la largo de la segunda zona de tratamiento, al menos aproximadamente en la dirección predeterminada; y que comprende además los pasos de descargar la primera cantidad de material particulado de la primera etapa a través de la salida de la primera etapa, y conducir la primera cantidad de material particulado de la salida de la primera etapa a la entrada, de manera que como se observa en el plano, la primera cantidad de material particulado se desplaza al menos aproximadamente en contracorriente a la dirección predeterminada sobre una parte principal de la distancia predeterminada.

33.- El método de conformidad con la reivindicación 31 , caracterizado además porque comprende los pasos de descargar la primera cantidad de material particulado de la primera etapa y transportar la primera cantidad de material particulado a la segunda etapa, posterior al paso de descargar, el paso de transporte se realiza de manera sustancialmente independiente de la primera etapa y la segunda etapa.

34.- Un método de tratamiento térmico que comprende los pasos de: operar un dispositivo de calentamiento para calentar una zona de tratamiento; someter un material particulado a un tratamiento térmico en la zona de tratamiento durante el paso de operación; depositar la materia rechazada de la zona de tratamiento en una cámara que se abre a la zona de tratamiento; y regular la descarga de la materia rechazada de la cámara con un elemento de control que tiene una primera condición en la cual la descarga de la materia rechazada se evita, y una segunda condición en la cual la materia rechazada se descarga de la cámara, el paso de regulación incluye mantener el elemento de control en la segunda condición durante al menos parte del paso de operación.

35.- El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado además porque el paso de regulación comprende mantener el elemento de control en la segunda condición a través del paso de operación.

36.- El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado además porque el paso de regulación comprende cambiar de manera intermitente el elemento de control entre la primera condición y la segunda condición durante el paso de operación.

37.- El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado además porque el dispositivo de calentamiento comprende una unidad de combustión; y comprende además los pasos de generar una corriente de fluido de enfriamiento, introducir el material particulado calentado en la corriente, separar el fluido de enfriamiento de la corriente del material particulado calentado, y utilizar el fluido de enfriamiento separado para la combustión en la unidad de combustión.